книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

опасно для малых судов, подходящих с большой скоростью. Для предотвращения сильного удара на гравитационных отбойных при­ способлениях закрепляют резиновые амортизаторы. При использо­ вании смещаемых отбойных рам происходят подобные явления (рис. 70, г). Отбойная рама с прикрепленными к ней бетонными блоками подвешена на цапфах. При навале судна цапфы с рамой и блоками пзремещаются по наклонным направляющим вверх. При этом совершается работа, расходуемая на поглощение энер­ гии судна.

К гравитационным отбойным приспособлениям относятся так­ же отбойные стенки, которые прикрывают отдельно стоящие опоры технологической площадки и другие части специализированных причалов. Отбойные стенки выполняются в виде рядов наклонных

посередине, так как интенсивность концевых ударов выше и, кро­ ме того, концевые сваи работают более эффективно. При передаче усилия на стенку энергия гасится за счет подъема тяжелой бал­ ки, а также работы, затрачиваемой на прогиб свай. Отбойные стенки могут быть и другой конструкции. В некоторых случаях от­ казываются от использования тяжелых балок — энергия судна га­ сится за счет прогиба свай и различных амортизаторов.

Отбойные балки и стенки обладают существенными преимуще­ ствами по сравнению с отдельными отбойными палами. Балки и стенки позволяют создать непрерывную линию, по которой можно

/7

Рис. 71. Отбойная стенка гравитационного типа:

— основное сооружение; 2 — гравитационная балка; 3 — опорные сваи

98

грунт. При наличии больших колебаний уровня может возникнуть опасность того, что борт судна опустится ниже балки, поэтому их размещают в два или несколько ярусов. Возможны и другие реше­ ния. Например, для облегчения конструкции стенки на одном из причалов для танкеров сооружена стенка с плавучей отбойной бал­ кой. Вес плавучей балки не передается на сваи, поэтому они со­ стоят из профилей, имеющих малое поперечное сечение. Требуемая прочность сваи и балки обеспечивается более высокой прочностью стали, из которой они изготовлены. Это позволило при малом по­ перечном сечении получить высокую их деформативность, а также способствовало эффективному гашению энергии подходящего судна.

Использование плавучих балок имеет также и ряд других пре­ имуществ: устраняется опасность смещения подводного борта ниже балки; в связи с тем что плавучая балка может поворачиваться относительно своей продольной оси, обеспечивается лучший кон­ такт ее с корпусом судна; отсутствие жесткого закрепления балки к сваям значительно упрощает монтаж стенки; возможность до­ ставки балки на плаву устраняет необходимость в кранах при монтаже; ремонт стенок с плавучими балками осуществляется значительно проще, чем при станционарных; плавучие балки могут быть установлены у сооружения для его дополнительной защиты от воздействия судов больших размеров, чем те, которые предусматри­ вались при его возведении.

При больших колебаниях уровня, а также в ряде других слу­ чаев, в частности у специализированных причалов, палы в сочета­

4* 99

нии с амортизаторами сохраняют свои существенные преимущест­ ва как устройства, которые могут воспринять энергию очень боль­ шой величины (рис. 72). Обычно в качестве опор палов использу­ ются трубчатые металлические сваи. В качестве примера можно рассмотреть: пал для танкеров дедвейтом 160 тыс. г. Опорными служат четыре трубчатые сваи диаметром 925 мм, толщиной сте­ нок 12—28 мм (рис. 72, а). Усилие от навала судна распределяет­ ся равномерно на все сваи и передается на них через четыре рези­

окручивающие пал. Для устранения этого явления палы снабжают щитами, поворачивающимися относительно вертикальной оси за счет обжатия амортизаторов, на которые они опираются. Это поз­ воляет устранить неблагоприятное скручивание пала, которое име­ ет место при жесткой связи щита с палами. Кроме того, при раз­ вороте судна оно остается в контакте со щитом, что обеспечивает равномерную передачу давления от судна сооружению. При вы­ числении общей энергии, поглощаемой палом, необходимо просум­ мировать энергию, поглощаемую амортизаторами и сваями пала.

Чтобы предотвратить скручивание пала, можно также исполь­ зовать другой тип верхнего строения, показанный на рис. 72, б. На свайное основание, снабженное бетонным оголовком, опирается через специальный амортизатор коробчатое верхнее строение па­ ла. Амортизатор многослойный, из резины и стальных пластинок. Он хорошо работает на сдвиг и кручение. С наружной стороны коробчатого элемента закрепляют обычные резиновые амортиза­ торы для непосредственной передачи давления от корпуса судна

ких амортизаторов, установленных на палы, обеспечивает гашение энергии около 600 Тм при величине усилия более 1000 Т. Зна­ чительная доля энергии гасится за счет прогиба свай основания пала.

Наблюдения, проведенные в ряде портов, показали, что пере­ грузка амортизаторов, вызывающая их повреждение и опасная для сооружения, бывает сравнительно редко (одна на 400—500 швартовных операций). В связи с этим было предложено заменить обычные амортизаторы специальными металлическими элемента­ ми. При нагрузках, достигающих определенной величины, эти эле­ менты испытывают пластические деформации, обеспечивающие га­ шение большой энергии при сравнительно небольших усилиях. Деформированные элементы подлежат замене.

Анализ работы пластических амортизаторов и гравитационных отбойных приспособлений, установленных на причале для танкеров дедвейтом 100 тыс. т, показал, что при одинаковых условиях под­ хода судна реактивное усилие при гравитационном отбойном при­ способлении составило 430 Т, а при пластических амортизаторах

100

бетона. Однако для восприятия менее интенсивных ударов, кроме пластических амортизаторов, приходится устанавливать еще и обычные амортизаторы, хотя и более легкой конструкция. Отсут­ ствие практического опыта не позволяет безоговорочно рекомендо­ вать для применения рассмотренный тип амортизаторов. Исследо­ вания подобных решений следует продолжать.

Учитывая, что после деформации рассматриваемые амортиза­ торы оказываются непригодными и подлежат замене, был разрабо­ тан тип амортизатора, в котором энергия подходящего судна га­ сится в результате скручивания стального стержня, закрепленного вертикально на причале (рис. 74). На стержень надевается верти­ кальная труба с двумя горизонтальными рычагами, на которых прикреплены отбойные брусья или вспомогательные амортизаторы. Трубу жестко скрепляют со стержнем. При действии усилий от на­ вала судна на вспомогательные амортизаторы крутящий момент передается через рычаги на трубу и стержень скручивается.

Если усилие от навала судна превышает допустимое и при этом возникают остаточные деформации стержня, то трубу следует по­ вернуть на необходимый угол и вновь закрепить. Таким образом восстанавливается первоначальное положение рычагов и вспомога-

101

лов, обеспечивается правильной расстановкой достаточного коли­ чества надежных швартовных устройств — тумб, рымоів, швартов­ ных гаков и швартовных буев. Наиболее распространенный тин швартовного устройства — обычные швартовные тумбы, рассчи­ танные на усилия до 100 Т. Для современных крупнотоннажных судов указанные усилия могут быть значительно большими, поэто­ му в Японии, например, также типизированы тумбы и битенги, рас­ считанные на усилия до 200 Г. В некоторых странах применяют двухголовые тумбы. Для ускорения швартовных операций, что является весьма желательным, предложены специальные конструк­ ции кабестанов — тумб с приводом.

Тумба (рис. 75, а) состоит из конического элемента (диаметр вверху 250 мм, средний диаметр 360—420 мм), изогнутого по спирали, с шагом 410 мм. У основания спираль переходит в пере­

102

103

Г Л А В А HI

ПРИРОДНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ, ОКАЗЫВАЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖ ЕНИЙ

§ 7. Долговечность портовых гидротехнических сооружений

Долговечность и общая устойчивость гидротехнических соору­ жений в значительной мере зависят от природных условий, опре­ деляющих естественный режим службы сооружений. Морские гидротехнические сооружения с момента их воздействия подвергают­ ся агрессивному воздействию природных и эксплуатационных фак­ торов. Отрицательное влияние последних на прочность и устойчи­ вость сооружения особенно сильно сказывается при нарушении правил технической эксплуатации сооружения. Основными природ­ ными агрессивными воздействиями на сооружение являются: удар волн, течения, истирающее действие песка, гальки и других твер­ дых частиц, распорное и истирающее действие льда, разрушение бетона в результате замерзания в порах воды и кристаллизации солей в зоне переменного уровня при резком перепаде температу­ ры среды (вода, воздух), коррозия, гидробиологические воздейст­ вия.

К эксплуатационным воздействиям, способствующим разруше­ нию сооружения, относятся: перегрузка причалов, механическое действие швартующихся судов (удары при подходе, навалы и ис­ тирание корпусом судна на стоянке и др.), действие химических грузов, расположенных и перерабатываемых на причалах, отсут­ ствие своевременных текущих и капитальных ремонтов и др. Скорость разрушения зависит от района его расположения, вида и качества материала, типа конструкции, материала и конструкции защиты, качества строительных работ и условий технической эк­ сплуатации сооружения.

Агрессивное воздействие перечисленных факторов в различных их сочетаниях распространяется на все виды материалов, приме­ няемых в морском гидротехническом строительстве: бетон, железо­ бетон, металл, камень, дерево и новые синтетические материалы (конструкционные пластмассы, антикоррозионные покрытия из полимерных материалов, тепло-и гидроизоляционные традицион­ ные и новые материалы и т. п.). Сроки службы неодинаковы не

105

только для сооружений, построенных из различных материалов, но и сооружений, находящихся в разных географических районах

зонах сооружения.

По условиям воздействия окружающей среды целесообразно разделить морские гидротехнические сооружения на зоны. В по д ­ в о д н о - п о д з е м н о й зоне части сооружения постоянно находятся

гаются попеременному высыханию и увлажнению, а в период от­ рицательных температур воздуха — также замерзанию и оттаива­ нию. Размеры зоны по высоте сооружения определяются ее грани­ цами: нижняя располагается ниже наинизшего уровня воды на толщину льда, определенную для данной акватории; верхняя рас­ полагается выше наивысшего уровня воды на 1 м или на высоту всплеска волны, если эта высота больше 1 м.

Для незамерзающих акваторий портов за нижнюю границу зо­ ны переменного уровня принимается наинизший уровень воды. Для отдельных сооружений верхняя граница зоны переменного уровня может быть изменена при соответствующем обосновании в проекте на основе анализа местных гидрологических условий.

Н а д в о д н а я з о н а расположена выше зоны переменного уровня. На части сооружения в этой зоне воздействуют атмосфер­ ные осадки, колебания температуры воздуха и солнечная радиа­

виды заполнений тонкостенных элементов и конструкций сооруже­ ний (массивов-гигантов, ряжей, железобетонных оболочек и т. п.), В оградительных сооружениях по вертикали следует различать только подземно-подводную зону и зону переменной среды (пере­ менного уровня и надводная), что подтверждается многолетним опытом эксплуатации этих сооружений. В естественных условиях моря под постоянным воздействием волнения вся надводная часть сооружения находится в условиях, близких к зоне переменного уровня. Действие агрессивной среды распространяется на всю вы­ соту надводной зоны. Зона переменного уровня (переменной среды) — наиболее уязвимый участок сооружения, на котором про­ исходит более интенсивное и глубокое разрушение материала (коррозия и эрозия бетона и камня, коррозия металла, гниение де­

рева).

В комплексе природных условий, которые должны учитываться при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений, од­ ним из основных факторов являются геологические данные, от ко­ торых во многом зависит общая устойчивость и прочность соору­ жения. Особенно важно знать и учесть поведение грунтов в пер­ вый период эксплуатации сооружений. Илистые грунты некоторых

106