книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

Почвенная коррозия объединяет разнообразные виды корро­ зионных процессов, происходящих в подземных частях металличе­ ских конструкций под воздействием преимущественно растворов солей, находящихся в грунте. Особое место занимает коррозия, вызванная блуждающим током в подземных металлических конст­ рукциях. В этих случаях в местах входа блуждающего тока возни­ кает катодная зона, которая не опасна в коррозионном отноше­ нии, так же как и зона протекания блуждающего тока. При выхо­ де блуждающего тока из конструкции образуется анодная зона, в пределах которой происходит коррозия металла.

Биокоррозия также является особой разновидностью коррозии, которая возникает при участии микроорганизмов.

Различают две главных группы коррозионных разрушений: об­ щую (равномерную) коррозию и местную (неравномерную) корро­ зию четырех основных видов: пятнами, питтинг, точечная и интеркристаллитная. Для равномерной коррозии характерны коррозион­ ные процессы металла, происходящие на открытом воздухе, а для неравномерной коррозии — электрохимические коррозионные про­ цессы. Коррозия второй группы значительно опаснее равномерной коррозии, и вызываемые ею разрушения увеличиваются с повыше­ нием степени неравномерности коррозии.

Большие работы по изучению коррозии металла в морской воде проводит Гипроморнефть на морской коррозионной станции

вКаспийском море.

Врезультате исследований коррозии стали в морской воде, проведенных Гипроморнефтью, установлено:

коррозионная стойкость всех сталей с содержанием хрома ме­ нее 13—17% примерно одинакова; во всех климатических поясах скорости коррозии и распределение их по зонам приблизительно одинаковы;

ватмосфере скорость коррозии не превышает 0,03—0,05 мм/год, причем наибольшие ее значения совпадают с периодом наиболь­ шей влажности; у высоколегированных сталей в этой зоне скорость коррозии ничтожно мала;

взоне периодического смачивания скорость коррозии наиболь­ шая и достигает у низколегированных сталей 0,8 мм/год летом,

0,3—0,4 мм/год зимой; высоколегированные стали в этой зоне под­ вержены язвенной коррозии;

подводная коррозия низколегированной стали имеет местный характер, а ее скорость находится в пределах 0,15—0,25 мм/год, в среднем по образцу достигая в язвах глубины проникновения 1,5—2,0 мм/год; скорость коррозии зимой лишь на 10—15% ниже, чем летом; высоколегированные стали в этой зоне подвержены ин­ тенсивной язвенной коррозии; вне язв скорость коррозии незначи­ тельна.

С. А. Иванов и И. Б. Улановский на основании обследований технического состояния стальных свай в гидротехнических соору­ жениях Черного моря со сроком службы от 8 до 25 лет установи­ ли, что наибольшая коррозия свай наблюдается в зоне переменно­

127

го уровня воды и вторая опасная зона находится на границе грунт—вода.

Для увеличения срока службы металлических частей сооруже­ ний и изделий необходимо вести борьбу с коррозией путем приме­ нения надежных способов защиты металла. Методы борьбы с кор­ розией металла так же многообразны, как и причины, ее вызы­ вающие. Наиболее распространенные методы защиты металлов разделяются на три группы: антикоррозионные покрытия, обра­ ботка среды и электрохимическая защита.

В гидротехническом строительстве для защиты от коррозии на­ ходят применение неметаллические покрытия (лакокрасочные, по­ лимерные, резиновые, цементно-бетонные, пластмассовые и др.), а также способы электрохимической защиты (протекторная защи­ та, катодная защита). В этой области имеется многочисленная оте­ чественная и иностранная литература, руководящие и норматив­ ные материалы разных ведомств. В частности, катодная защита может осуществляться в соответствии с указаниями инструкции, составленной институтом Гипроморнефть.

Использование синтетических материалов. В настоящее время наряду с разработкой методов защиты металлов от коррозии соз­ даются новые коррозионностойкие материалы, которые во многих случаях могут заменять металл. Основными из них являются пла­ стмассы средней и высокой прочности, все чаще применяются син­ тетические ткани. Специальные исследования показали, что подоб­ ные сетчатые фильтры удерживают частицы грунта по величине значительно меньших размеров ячеек сетки в свету. Это объясня­ ется сводообразованием в зернистом материале вблизи от сетки.

Внекоторых случаях применяются цилиндрические элементы весом 20 т, изготовленные из воздухонепроницаемой первинилхлоридной пленки толщиной 0,4 мм с песчаным заполнением. Длина элементов 8 м, диаметр 1,5 м. После заполнения песком в мешках создается вакуум около 0,07 атм. Таким образом, умень­ шается деформируемость песчаного заполнения мешков. Для ук­ ладки мешков используются специальные захваты, не имеющие острых выступов для устранения опасности повреждения мешков. Для этой же цели применяются кюбеля, допускающие одновремен­ ный подъем нескольких мешков.

Впоследние годы появились новые способы использования син­ тетических материалов, основанные на наблюдениях за способно­

128

стью водорослей предотвращать размыв дна и берегов. Был запа­ тентован способ предотвращения размыва дна установкой подвод­ ных барьеров, состоящих из забалластированных труб и прикреп­ ленных к ним пучков из синтетических нитей, имитирующих водо­ росли. В связи с тем что для изготовления нитей используется материал, имеющий удельный вес, меньший единицы, нити не сте­ лятся по дну, а всплывают, преграждая путь движущимся нано­ сам и препятствуя размыву дна и берегов.

§ 8. Эксплуатационные нагрузки, действующие на причальные сооружения

Допускаемые нагрузки. Допускаемые эксплуатационные нагруз­ ки на причальные сооружения представляют собой наибольшие нагрузки от складируемых грузов и подъемно-транспортных средств, при которых обеспечивается их нормальная эксплуата­ ция и долговечность. При неравнопрочной конструкции отдельные ее элементы могут существенно влиять на нормальную эксплуа­ тацию сооружений, а иногда лимитировать прочность и устойчи­ вость всего сооружения в целом.

Величины допускаемых эксплуатационных нагрузок на при­ чальные сооружения зависят от конструкции сооружений, их тех­ нического состояния, геологических, гидрологических, сейсмиче­ ских и других условий района, где расположены причалы. Харак­ теристики допускаемых нагрузок должны быть указаны в паспор­ те причального сооружения. Для сооружений, построенных в по­ следние годы и находящихся в удовлетворительном техническом состоянии, величины допускаемых нагрузок могут быть установле­ ны на основании данных, приведенных в проекте сооружения. Ве­ личины допускаемых эксплуатационных нагрузок для проектируе­ мых причальных сооружений унифицированы, и при их установле­ нии следует руководствоваться «Нормами технологического про­ ектирования морских портов». Этими нормами устанавливаются три категории эксплуатационных нагрузок.

Категории эксплуатационных нагрузок на причальные соору­ жения устанавливаются в зависимости от назначения причалов, Для навалочных и других грузов со специализированными установ­ ками расчетные нагрузки на причалы устанавливаются при проек­ тировании.

Характеристика эксплуатационных нагрузок по категориям приведена в табл. 9. Расчетные схемы эксплуатационных нагрузок на территории причалов показаны на рис. 84.

Для причалов, рассчитываемых по I и II категориям эксплуа­ тационных нагрузок, каждая зона по ширине причала (А, Б, В, Г) может быть загружена одной из нагрузок, приведенных на схемах рис. 84, а, б, в. Для причалов, рассчитываемых по III категории

Т а б л и ц а 9

вольным сочетанием этих нагрузок, возможным в производствен­

130

Для II категории эксплуатационных нагрузок (см. табл. 9) при соответствующем обосновании допускается крановая нагрузка по схеме К-30.

Расчетные схемы нормативной крановой нагрузки разработа­ ны исходя из следующего положения: кран находится в рабочем состоянии при ветре до 7 баллов; в нерабочем состоянии кран устанавливается в наиболее выгодном по отношению к ветру по­ ложении.

При применении новых типов портальных кранов, которые по­ ставляются в настоящее время в С С С Р из ГД Р, выпускаемых за­ водом «Кранбау Эберсвальде», грузоподъемностью 16/20/ 30 Т на вылете 32/25/16 — 8 м и грузоподъемностью 32(40) Т на вылете 32/25—8 м, а также из ВНР — типа «Ганс» грузоподъемностью 16/27,5 Т на вылете 33/21 м и т. п., — следует принимать во внима-

Ф

а б а

Рис. 85. Положение стрелы крана и размещение катков его те­ лежек:

а — схема для определения давления ноги портального крана на рельс

стрелы

5* 131

ние фактические величины крановых нагрузок в тех случаях, ког­ да они больше, чем указанные в табл. 9 и 10, а также и другие характеристики, если они отличаются от указанных в таблицах.

Расчетные схемы нормативных подвижных нагрузок от подвиж­

7—62* «Мосты и трубы. Нормы проектирования» (М., Госстройиз-

дат, 1964).

В существующих «Нормах технологического проектирования морских портов» в настоящее время еще недостаточно отражены требования к проектированию таких причалов, как причалы для тяжеловесов и контейнеров. Для перегрузки и складирования тяже­ ловесов, как показывает опыт эксплуатации, в ряде случаев исполь­ зуются причалы, конструкция которых не соответствует зна­ чительным нагрузкам, возникающим при складировании тяжело­ весов. Кроме того, следует учитывать, что перегрузка тяжеловесов во многих случаях производится с помощью плавучих кранов, которые не обладают таким вылетом стрелы, который позволил бы без промежуточных операций переносить тяжеловесы в тыло­ вую зону причала. При этом возникает необходимость временно складировать тяжеловесы в переходной и даже в прикордонной зонах причала.

Для предотвращения нежелательного воздействия сосредото­ ченных нагрузок от тяжеловесов в прикордонной и переходной

Рис. 86. Расчетные схемы нагрузок от подвижного состава железнодорожного транспорта:

132

зонах причальных сооружений типа набережных-эстакад и т. п. ОИИМФом в 1971 г. под руководством Ф. М . Шихиева разрабо­ тана конструкция специальной распределительной платформы, позволяющей значительно уменьшить интенсивность распределен­ ной нагрузки, которая передается на сооружение. Эта платфор­ ма выполняется в виде набора, состоящего из элементов стально­ го проката и деревянных брусьев, и может использоваться при складировании тяжеловесов весом до 180 т при размерах тяже­ ловесов в плане свыше 3X4 м.

В последнее время наряду со специализированными причалами для тарно-штучных грузов получают широкое распространение специализированные причалы для контейнеров. Основные харак­ теристики контейнеров типов ІА; IB; IC; ID; IE; IF установлены техническим комитетом Международной организации стандартов ISO-104. К числу важнейших параметров контейнеров перечис­ ленных типов относятся их грузоподъемность или максимальный вес (брутто), а также наружные габариты контейнеров (табл. И ). В таблице приведены также основные характеристики двух типов контейнеров, применяемых в СССР . Для всех типов контейнеров в табл. 11 указаны максимальные величины вертикальной распреде­ ленной нагрузки на основание в зависимости от количества их ря­ дов по высоте при складировании. Фактически Грузоподъемность контейнеров используется обычно всего на 50—75% от веса брутто.

Специализированные причалы для контейнеров должны быть отнесены к числу внекатегорийных, поскольку они имеют ряд ха­ рактерных особенностей, отличающих эти причалы от причалов для тарно-штучных грузов. К числу таких особенностей относятся:

значительные сосредоточенные нагрузки, передающиеся при складировании контейнеров на основание через угловые фитинги;

Т а б л и ц а 11

133

при этом на складской территории требуется мощное покрытие из армированного железобетона (в отечественной практике — тол­ щиной свыше 20 см, в зарубежной — свыше 60 см);

тяжелое подъемно-транспортное оборудование, применяемое при погрузочно-разгрузочных операциях с контейнерами (мосто­ вые перегружатели, автопогрузчики с боковым захватом, автокон­ тейнеровозы и т. к.);

большие территории, которые требуются для перегрузки и хра­ нения контейнеров (коэффициент использования полезной площади при применении мостовых перегружателей равен 0,75, при приме­ нении автопогрузчиков с боковым захватом — 0,35—0,40 и при при­ менении автоконтейнеровозов — всего лишь около 0,25).

В качестве примера можно привести схемы нагрузок на специа­ лизированные причалы, принятые в отечественной практике про­ ектирования и в зарубежной практике. При проектировании кон­

нагрузки. Например, один из новейших контейнерных причалов в Нидерландах рассчитан на давление от ноги перегружателя грузо­ подъемностью около 50 Т, которое составляет 300 Т. За пределами портала перегружателя временная равномерно распределенная на­ грузка была принята равной 5 Т!м2, а в пределах портала 3,5 ТІм2.

При проектировании причала для погрузки угля в новом даль­ невосточном порту принималось давление на ногу перегружателя по схеме рис. 87, б. Максимальное давление на колесо составляло для прикордонной опоры 40 Т, а для тыловой 46 Т. При проектиро­ вании причалов для массовых грузов, особенно для руды, в Японии принимаются гораздо большие нагрузки. Это зависит от производительности перегружателей и объемного веса груза. На рис. 87, б дан поперечный разрез причала и схемы расположения колес тележек перегружателей со стороны кордона и с тыловой стороны. Максимальное давление на ногу со стороны кордона со­ ставляет 8X62=496 Т, с тыловой стороны 6X74 = 444 Т. Макси­ мальное давление от штабеля руды достигает 40 ТІм2.

Выше были приведены нормы допускаемых эксплуатационных нагрузок для проектируемых причальных сооружений. Практиче­ ски, с учетом указанных норм, в настоящее время эксплуатирует­ ся большая часть вновь построенных причальных сооружений. Значительно сложнее установить величины допускаемых нагрузок для сооружений, находящихся в эксплуатации длительное время.

134

Обычно для таких сооружений величины допускаемых нагрузок принимаются на основании практики их эксплуатации в течение ряда лет. Однако указанный способ имеет ряд существенных не­ достатков.

Действительно, даже в том случае, если сооружение старой по­ стройки эксплуатируется при допускаемых нагрузках, установлен­ ных по проекту, может иметь место значительное несоответствие между допускаемыми нагрузками и несущей способностью соору­ жения. Объясняется это обстоятельство неточностью исходных дан­ ных, в основном значений геотехнических констант, а также не­ совершенством ранее применявшихся методов расчета соору­ жений.

Вопрос об установлении величин допускаемых нагрузок для сооружений, характеризующихся длительным периодом эксплуата­ ции, осложняется еще и тем, что техническое состояние таких сооружений со временем резко ухудшается, особенно если они продолжительное время эксплуатировались без капитального ре­ монта. В связи с этим принятые ранее величины допускаемых на­ грузок для сооружений старой постройки в одних случаях оказы ваются сильно заниженными по сравнению с их действительной несущей способностью, а в других они настолько завышены, что

Приведенные соображения показывают, какое большое значе­ ние имеет установление величин допускаемых нагрузок, соответст­ вующих действительной несущей способности сооружений. Поэто­ му для установления несущей способности сооружений расчетным путем предварительно следует провести тщательные геологиче­ ские изыскания и геотехнические исследования- В этих случаях, к сожалению, полностью исключается возможность использова­ ния архивных данных о геотехнических характеристиках грун­ тов, поскольку, как это было указано выше, несовершенные ме­ тоды определения физико-механических характеристик грунтов, применявшиеся ранее, давали неправильные данные.

В некоторых случаях, как показывает практика исследований сооружений старой постройки, при отсутствии необходимой про­ ектной документации предварительно следует выполнить работы по вскрытию сооружения с целью уточнения его конструкции и определения технического состояния элементов, недоступных на­ ружному осмотру. Определение действительной несущей способ­ ности причальных сооружений старой постройки должно произ­ водиться по современной методике расчета с учетом фактического технического состояния сооружения.

Полученные результаты расчетов следует затем откорректиро­ вать на основе имеющихся материалов по эксплуатации данного сооружения, причем в некоторых случаях при этом могут, быть ис­ пользованы также сведения о работе других сооружений порта, возведенных в аналогичных условиях.

136