книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

Однако в ряде случаев данные расчетов эксплуатируемых со­ оружений и их оснований не позволяют получить надежных сведе­ ний о несущей способности сооружений с учетом их фактического состояния. Вместе с тем правильное определение действительной несущей способности причального сооружения позволяет устано­ вить рациональный режим дальнейшей его эксплуатации и величи­ ны допускаемых для данного сооружения эксплуатационных нагру­ зок. В этих случаях для определения действительной несущей спо­ собности сооружений может быть рекомендована их опытная огрузка.

Методы проверки соблюдения норм допускаемых нагрузок.

Важным фактором, определяющим нормальные условия техничес­ кой эксплуатации причальных сооружений, является соблюдение установленных для них режимов эксплуатации и норм допускае­ мых эксплуатационных нагрузок. Для проверки соблюдения норм допускаемых эксплуатационных нагрузок на территории прича­ лов и установления фактических величин этих нагрузок требу­ ется организация систематических наблюдений за грузовым ре­ жимом. Величины фактических эксплуатационных нагрузок на территории причалов в настоящее время в основном определяют­ ся визуальным путем.

В последнее время получили распространение другие, более точные косвенные методы определения фактических эксплуатацион­ ных нагрузок на территории причалов, а именно: метод фотофикса­ ции — для тарно-штучных грузов и метод короткобазисной стерео­ фотограмметрии — для навалочных грузов. Определение нагрузок по указанным методам производится обычно научно-исследова­ тельскими и проектными организациями, поскольку применение этих методов требует длительных наблюдений и точных изме­ рений.

Метод фотофиксации состоит в следующем: выбирается посто­ янная точка, возвышающаяся над причалом, с которой произво­ дится периодическое фотографирование его территории. Фотогра­ фии причала анализируются путем наложения специальной пер­ спективной сетки (рис. 88), разбитой на отдельные прямо­ угольные ячейки двумя группами прямых линий: продольными ли­ ниями, сходящимися в одной точке, и поперечными линиями, па­ раллельными между собой. Обязательными условиями построения перспективной сетки являются:

при разбивке сетки часть продольных линий должна совпадать с границами прикордонной, переходной и тыловой зон территории причала;

поперечными линиями территория причала должна быть разби­ та на прямоугольные ячейки, имеющие одинаковые размеры вдоль причала.

Размеры ячеек сетки выбирают таким образом, чтобы в попе­ речном направлении их длина составляла 2—5 м, а в продоль­ ном — 10 м. Ячейки в поперечном направлении обозначают бук­ вами, а в продольном — цифрами. Съемка территории причала

137

производится в моменты резкого изменения нагрузок на причале. После этого в пределах каждой из ячеек на месте определяют вес груза Ряі. Зная площадь ячейки оы, определяют величину удельной нагрузки:

В рассматриваемой зоне территории причала, разделенной на отдельные ячейки, при нормальных условиях эксплуатации прича­ ла, максимальная величина фактической удельной нагрузки в пре­ делах ячейки <7я max должна быть меньше величины допускаемой эксплуатационной нагрузки qR0п Для данной зоны, т. е. Цлmax<Г<7долНа рис. 85 показана снабженная перспективной сет­ кой фотография территории причала, на котором складируется стальной прокат. Стереофотограмметрический метод фиксирования нагрузок от навалочных грузов, успешно применяемый ОИИМФом (проф. Ф. М. Шихиев), заключается в следующем. Производится синхронное фотографирование штабеля навалочных грузов с помо­ щью двух фотоаппаратов, закрепленных на штанге на определен­ ном расстоянии друг от друга. Обработка полученных стереопар, показанных на рис. 89, для создания стереомодели производится на стереокомпараторе. По наложенным на план точкам и их отметкам, которые устанавливаются на основании изучения стереомодели,

Рис. 88. Фотография территории причала, снабженная перспективнон сеткой

ISS

Рис, 89. Стереопара штабелей навалочных грузов на территории причала

составляют план штабелей в горизонталях. Такой плаң, получен­ ный методом короткобазисной стереофотограмметрии для одного из причалов, приводится на рис.,90.

Интенсивность нагрузки в данной точке і может быть опреде­ лена по формуле

где 7 — объемный вес навалочного груза; /гТі т- высота штабеля в данной точке.

В ряде случаев объемный вес навалочных грузов значительно различается по высоте штабеля. Он может меняться и во времени. Точное установление действительных величин нагрузок от нава­ лочных грузов любым косвенным методом, в том числе и стерео-

Рис. 90. План штабелей навалочных грузов в горизонталях, полученный методом короткобазисной стереофотограмметрий:

/ — подкрановые пути; 2 — руда; 3 — песок с ракушкой; 4 — песок

139

фотограмметрическим, в значительной степени зависит от того, правильно ли определен объемный вес навалочного груза. В связи с этим в Ленморниипроекте и в Черноморниипроекте начаты иссле­ дования возможности использования специальных измерительных установок для непосредственного измерения величин удельных на­ грузок от штабелей навалочных грузов на территории причалов.

Предполагается, что эти установки будут работать автоматиче­ ски в измерительном и контрольном режимах, а их показания бу­ дут передаваться дистанционно на пульт, расположенный в дис­ петчерском районе порта, в котором находится данный причал. Такие измерительные установки, размещенные на территории причалов, позволят осуществить постоянный и действенный конттроль за соблюдением норм допускаемых нагрузок.

Установление величин допускаемых нагрузок на эксплуатируе­

мые причальные сооружения посредством опытных огрузок. Опыт­ ная статическая огрузка эксплуатируемого причального сооруже­ ния представляет собой комплекс натурных исследований, связан­ ных с установлением его действительной несущей способности. В процессе опытной статической огрузки участок территории при­ чала загружается нагрузкой заданной интенсивности в течение оп­ ределенного промежутка времени; при этом контролируются вели­ чины смещений сооружения, которые не должны превышать допу­ стимых пределов.

До начала опытной огрузки, предварительными расчетами об­

нагрузки, а также нагрузки от подвижного состава железных до­ рог и безрельсового транспорта, устанавливаемые исходя из новых условий эксплуатации причала.

В ряде случаев глубина у причалов, имеющих значительный срок эксплуатации, меньше проектной, что вызвано заносимостью акватории и ее засорением при перегрузке различных грузов. Уве­ личение глубины у причала при дноуглублении вызывает увеличе­ ние распорного давления грунта на сооружение и понижение сте­ пени его устойчивости. В связи с этим в предварительных расчетах необходимо также учесть требуемое углубление дна перед соору­ жением.

При проведении испытаний следует учитывать, что действи­ тельные глубины, меньшие расчетных, позволяют передавать на со­

мо обратить внимание на расчет общей устойчивости основания со­ оружения и на расчет прочности отдельных его элементов, так как с помощью опытной огрузки, в основном, проверяются только дан­ ные расчета сооружения по деформациям. Опытную огрузку соо-

140

ружения разрешается производить только в том случае, если при расчете общей устойчивости его основания действительный коэф­ фициент запаса устойчивости превосходит допускаемый коэффи­ циент запаса, устанавливаемый по СНпП II Б 3—62 «Основания гидротехнических сооружений. Нормы проектирования». (М., Госстройиздат, 1962). В противном случае испытания причальных сооружений путем опытной огрузки могут привести к значительным необратимым смещениям сооружений и к их аварии. Опытная огрузка эксплуатируемых сооружений особенно целесообразна, ес­ ли на значительном протяжении по длине сооружения его конст­ рукция однотипна, а грунтовые условия неизменны. В этом случае результаты огрузки могут быть распространены на больший уча­

сток длины сооружения.

Опытная огрузка причального сооружения на всем его протя­ жении является весьма трудоемкой операцией. При внезапном появлении значительных деформаций, в случае сплошной загрузки территории причала, осложнена его быстрая разгрузка. В некото­ рых случаях опытную огрузку причального сооружения нельзя осуществить на всем протяжении его в связи с тем, что причал не может быть выведен из эксплуатации на весь период опытной огрузки.

Анализ эксплуатации причальных сооружений показал, что да­ леко не всегда территория причала полностью загружена грузами, нагрузка от которых достигает допускаемой величины. Если же, кроме того, учесть, что причальные сооружения по всей длине обычно делятся температурно-осадочными швами на отдельные секции длиной 25—30 м, то можно прийти к выводу о целесообраз­ ности опытных огрузок отдельных участков причалов. При этом длину загруженного участка нужно выбирать исходя из обеспе­ чения условий работы сооружения, приближающихся к его загруз­ ке на всем протяжении (плоская задача).

Протяженность участка опытной огрузки (рис. 91) устанавли­ вают в зависимости от конструктивных особенностей сооружения, его полной высоты /гс, длины секций Іс, разделенных температур­ но-осадочными швами, и т. д.; оптимальная протяженность участ­ ка равна 50—60 м.

Для выбора места расположения будущего участка опытной огрузки необходимо уточнить геологическое строение основания и установить геотехнические характеристики грунтов на всем протя­ жении исследуемого причала. На основе анализа материалов гео­ логических изысканий и исследований грунтов устанавливаются участки по длине причала, в пределах которых геологическое строе­ ние основания наименее благоприятно с точки зрения несущей его способности, а геотехнические характеристики грунтов (угол внут­ реннего трения и удельное сцепление) имеют наинизшие значения.

Одновременно следует произвести тщательное обследование предполагаемых участков опытной огрузки для определения тех­ нического состояния надводной и подводной частей сооружения. Выбранный участок должен быть наихудшим по своему техниче-

141

п о в е р х н о с т и т е р р и т о р и и п р и ч а л а и к р у г ­

э ф ф и ц и е н т у з а п а с а у с т о й ч и в о с т и

скому состоянию по сравнению с остальной частью причала. Если причал ограничен торцевыми стенками, обладающими большей жесткостью, чем его центральная часть, то при выборе участка опытной огрузки желательно, чтобы этот участок был достаточно удален от концевых участков причала. Кроме того, участок опытной огрузки следует выбирать таким образом, чтобы опытная огрузка, которая продолжается иногда несколько месяцев, не осложняла эксплуатационную работу порта.

Участок опытной огрузки по ширине должен включать прикордонную зону, т. е. зону, в пределах которой находится призма об­ рушения, переходную зону и, в некоторых случаях, часть тыловой зоны. Наличие нагрузок в тыловой зоне может значительно сни­ зить степень устойчивости сооружения. В связи с этим, границу участка опытной огрузки по его ширине рекомендуется устанав­ ливать таким образом, чтобы она совпадала с линией пересече­ ния поверхности территории причала и круглоцилиндрической по­ верхности скольжения, соответствующей минимальному коэффи­ циенту запаса устойчивости при предельных величинах нагрузок, которые были установлены предварительным расчетом. В некото­ рых случаях границей участка опытной огрузки с тыловой сторо­ ны причала может служить также линия пересечения плоскости об­ рушения с поверхностью территории причала.

До начала производства работ по испытанию причала состав­ ляется план и календарный график опытной огрузки, где указыва­ ются порядок и величина ступеней загрузки и разгрузки, а также время выдержки участка сооружения при каждой новой ступени нагрузки. Опытную огрузку причала начинают обычно только

142

после проведения ремонтного черпания до глубины, при которой сооружение эксплуатировалось в первое время после окончания строительства или после предыдущего ремонтного черпания-

Практика проведения опытных огрузок показала, что в среднем ступени загрузки равны 2—3 ТІм2, а ступени разгрузки увеличива­ ются в два раза по сравнению со ступенями загрузки. Причал обычно загружают путем укладки на его территории бетонных массивов, металлических чушек и т. д. Для загрузки может исполь­ зоваться также руда, гравий и песок. Сравнительно часто опытная огрузка производится грузом, обычно перегружаемым и складиру­ емым на данном причале. В некоторых случаях опытную огрузку осуществляют также при помощи специальных емкостей, которые постепенно заполняют водой. Для успешного производства опыт­ ной огрузки необходимо в непосредственной близости от участка испытания иметь склад «балласта», позволяющий произвести за­ грузку участка причала до требуемой величины, а также необхо­ димые транспортные и перегрузочные средства (баржи, автомаши­ ны, бульдозеры, портальные и плавучие краны, снабженные грей­ ферами, и т. п.) для своевременной и правильной загрузки и раз­ грузки выбранного участка.

Требуется также установить точный объемный вес материала, предназначенного для загрузки участка опытной огрузки, причем в случае применения для этой цели песка и других сыпучих мате­ риалов необходимо учитывать возможное повышение их влажности и, следовательно, объемного веса при выпадении осадков. При загрузке следует тщательно следить за формой и размерами шта­ беля на участке испытания с тем, чтобы для каждой ступени опыт­ ной огрузки строго соблюдались величины нагрузок по зонам. При опытной огрузке производятся геодезические наблюдения за по­ ложением сооружения с помощью опорной и наблюдательной се­ тей, установленных на сооружении. Положение наблюдательных ма­ рок в плане и по высоте определяется в следующие моменты вре­ мени: до производства дноуглубления, после завершения его до на­ чала опытной огрузки, а также после каждой ее отдельной ступени. Дальнейшая загрузка причала может быть продолжена только после стабилизации положения причала от предыдущей ступени нагрузки.

Причал при предельной величине нагрузки дъ-пред выдержива­ ется в течение 1—3 месяцев в зависимости от грунтовых условий в основании сооружения. В конце указанного срока вновь произво­ дятся геодезические измерения. При этом общие величины смеще­ ний причала с начала огрузки не должны превышать допускаемых смещений, устанавливаемых из условия, что эти смещения не вы­ зывают каких-либо повреждений причала и не препятствуют нор­ мальной его эксплуатации. После выдержки причала при предель­ ной нагрузке причал разгружается и производятся последние гео­ дезические измерения положения наблюдательных’ марок для раз­ дельного определения величин упругих и остаточных деформаций

143

роль играет правильный выбор схемы расположения нагрузок. При

новых нагрузок и нагрузок от подвижного состава на уровне по­ дошвы сооружения, вызывающего напряжения, близкие к напря­ жениям от равномерной нагрузки.

При испытании сооружений и их оснований путем опытной ргрузки большое значение имеет также установление предельно допускаемых величин общих смещений сооружения относительно его первоначального положения, которые состоят из смещений, вызванных деформацией основания и деформацией самого соору­ жения.

В большинстве случаев деформация самого сооружения составляет лишь незначительную часть общего смещения сооруже­ ния. Это относится ко всем причальным сооружениям, за исключе­ нием сооружений, выполненных из деревянных элементов, соеди­ нения которых обычно имеют малую жесткость.

При расчете деформаций грунта в основании сооружения сле­ дует иметь в виду, что полученные данные относятся к центру по­ дошвы сооружения. В связи с этим при сопоставлении данных на­ турных наблюдений за смещениями сооружения, вызванными опытной огрузкой, с данными, получаемыми при расчете, необхо­ димо последние привести к точке на поверхности территории, в ко­ торой производились наблюдения. При этом следует принимать во внимание геометрические размеры сооружения и места расположе­ ния геодезических знаков на сооружении, за положением которых ведутся указанные наблюдения.

Необходимо учитывать, что при предельно допускаемых вели­ чинах смещений на уровне поверхности территории причала пре­ дусматривается, что прочность и устойчивость сооружения не на­ рушаются. При указанных условиях по-прежнему должны удов­ летворяться все требования нормальной технической эксплуатации сооружения и связанных с ним устройств (опор стационарных уста­ новок, покрытий, подкрановых и железнодорожных путей, комму­ никаций и т. п.).

144

большие величины смещений сооружений.

Наблюдения за смещениями причала, на котором осуществля­ ется опытная огрузка, должны производиться при помощи высоко­ точных геодезических инструментов. При опытной огрузке жела­ тельно вести непрерывные наблюдения за смещениями сооружения

146