Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

и сравниваются с допустимыми, равными R2. Если σmax ≤ R2, то погружение трубопровода возможно.

Рис.5.8. Погружение трубопровода в промежуточной стадии:

а – схема погружения; б – расчетная схема

Рис.5.9. Зависимость коэффициентов ψа и ψб от отношения q1/q2

Далее определяются расстояния a, b и с по формулам:

449

где n – коэффициент, определяемый по графикам (рис. 5.10) в зависимости от величины отношения q1 /q2. Если σmax > R2, принимают меры к уменьшению σmax изменением отношения q1 /q2.

Рис.5.10. Зависимость n от q1/q2:

а – 0<q1/q2≤5; б – 5< q1/q2<50

Максимально возможную глубину погружения трубопровода можно рассчитать по эмпирической зависимости:

q1 /q2< 1. Dср=Dн-δн – средний диаметр трубопровода.

450

где R – реакция грунта в точке касания трубопроводом дна водоема (траншеи),

Рис.5.11. Конечный этап погружения трубопровода:

а – схема погружения; б – расчетная схема

Здесь σа – максимальные напряжений изгиба на участке а. Приняв в качестве σа расчетное сопротивление стали R2, можно определить максимальное значение реакции Rmax наибольшие значения расстояний с, b, а, а также высоты h, используя уравнение прогибов:

Тогда максимальная глубина водоема

Технология укладки трубопровода с поверхности воды предусматривает установку подготовленного участка на плаву в исходное положение в створе перехода и последующее его затопление на проектные отметки. На реках

451

трубопровод подвержен воздействию гидродинамического потока воды и отклоняется от створа перехода, прогибаясь в горизонтальной плоскости. Условия его прочности и допустимого отклонения от линии створа записываются в виде:

где Рх – интенсивность воздействия гидродинамического потока на трубопровод, в самом неблагоприятном случае при полном погружении трубопровода в воду определяемая по формуле (5.1), где в качестве υ принимается поверхностная скорость течения υпов, а в качестве Dн.и- усредненная проекция смоченной поверхности зафутерованного забалластированного трубопровода на вертикальную плоскость, отнесенная к одному погонному метру; В – ширина подводной траншеи по дну.

Когда условие (5.67) или (5.68) не выполняется, устанавливаются оттяжки. При двухпролетной схеме (т.е. одной оттяжке посередине), значение

пролетов ln должно удовлетворять условиям:

При трех и более пролетах значение ln должно удовлетворять условиям:

452

и округляется в большую сторону. Усилие в каждой оттяжке:

5.1.4. Расчет берегоукреплений в створах подводных переходов*)

Берегоукрепления предназначены для защиты подводных трубопроводов и берегов водоемов от разрушения. Существуют различные конструкции берегоукреплений: крепление каменной наброской, покрытие из сборных железобетонных плит, покрытие из закрепленных грунтов и т.д. Одной из наиболее эффективных является комбинированная конструкция берегоукрепления, представленная на рис. 5.12, где подводная часть представляет собой каменную наброску, а надводная – покрытие из закрепленных грунтов.

Рис.5.12. Конструкция берегоукрепления:

1 – покрытие из закрепленных грунтов; 2 – упор из железобетонных блоков; 3 – каменная наброска

При проектировании берегоукрепительных сооружений следует руководствоваться основными положениями СНиП 2.06.04 – 82 [115], СНиП

33-01 – 2003 [122], СП 33-101 – 2003 [124].

Протяженность берегоукрепления вдоль уреза воды в створе подводного трубопровода должна определяться в зависимости от конкретных гидрогеологических и геологических условий по данным изысканий. Границы укрепляемой полосы берега в створе перехода должны быть расположены на расстоянии 30–100 м от крайних ниток трубопроводов.

При незатапливаемых берегах возвышение верха берегоукрепления над максимальным уровнем воды 1% обеспеченности следует принимать для судоходных рек, каналов по наибольшему значение из определенных по формулам (5.76), (5.77), для несудоходных – по формуле (5.76):

*) Материалы предоставлены д.т.н., проф. Спектором Ю.И.

453

обеспеченности, м; ∆hset – ветровой вагон воды, м; hrun5% – высота наката на

береговой откос ветровых волн обеспеченностью 5% по накату, м; hrsh – высота наката судовой волны на откос, м.

При затапливаемых берегах кроме откосной части должна укрепляться пойменная часть на участке, прилегающем к откосу, длиной 1–5 м [128]. Высоту наката на береговой откос ветровых волн обеспеченностью 5% по накату следует определить по формуле:

где ksp – коэффициент, значение которого принимается по табл. 5.7; krun –

krun

Примечание. Для значений ctgϕБ, отличных от приведенных в таблице, величины ξ и krun определяются интерполяцией.

454

Высоту наката судовой волны на откос необходимо определять по формуле:

где hsh – высота судовой волны, м; ϕБ – угол наклона грани берегоукрепления к горизонту, град.

Нижняя граница берегоукрепления должна назначаться из условия неразмываемости грунта максимальными данными скоростями при минимальном уровне воды. При этом должно выполняться условие:

где υb.max – максимальная скорость на заданной глубине от минимального уровня воды, м/с; υb.adm – допускаемая неразмывающая скорость, м/с, значение которой принимается в зависимости от крупности фракций грунта d10, мм по рис. 5.13. или по табл. 5.9.

Таблица 5.9.

Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения воды для несвязных грунтов, м/с

455

где ξ - параметр, значение которого определяется по табл. 5.8.

Максимальное волновое противодавление судовых волн определяется по формуле [115]:

Следует производить проверку устойчивости берегоукрептельного покрытия против сползания по откосу. При этом должно выполняться неравенство:

где ϕгр – угол внутреннего трения грунта основания; сгр – сцепление грунта основания, МПа; Рс – нагрузка от волнового противодавления, Н/м.

Нагрузка от волнового противодавления ветровых волн определяется по формуле:

где hн.б – глубина до нижней отметки берегоукрепительного покрытия, м. Нагрузка от волнового противодавления судовых волн определяется по

формуле:

Следует производить проверку прочности берегоукрепительного

покрытия на действие ледовых нагрузок. При этом должны выполняться

неравенства (5.88) и (5.89):

457

где hmax – максимальная толщина льда обеспеченностью 1%, м; fN – нормальная составляющая равнодействующей ледовых нагрузок, МН/м, принимается

согласно СНиП 2.06.04 – 82 [115]; Rn и С – временное сопротивление изгибу и сцепление закрепленных грунтов, МПа.

При невыполнении неравенств (5.88), (5.89) для сооружения

берегоукрепительного покрытия следует применять закрепленные грунты со

следующими значениями физико-механических характеристик:

Следует производить проверку устойчивости берегоукрепительного покрытия на сдвиг под действием ледовых нагрузок. При этом должно выполниться

условие:

где Rгр.м – расчетное сопротивление сдвигу грунта основания в мерзлом состоянии, МПа; fd – вертикальная нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды, МН/м, принимается согласно СНиП 2.06.04-82 [115].

Следует производить проверку устойчивости берегоукрепительного покрытия на отрыв под действием ледовых нагрузок. При этом должно выполняться неравенство:

где Муд – момент сил, удерживающих покрытие на откосе, МНм м ;

Мотр – момент сил, стремящихся вывести покрытие из состояния равновесия, МНм м .

Момент сил, удерживающих покрытие на откосе, принимается равным наименьшему из значений, определенных по формулам:

458