книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

в течение всего периода испы­ таний, поэтому большое значе­

с определением смещений соо­ ружения, при опытной огрузке следует устанавливать величи­ ны напряжений в его отдель­ ных элементах при помощи датчиков различных типов.

В указанном случае также необходимо предусматривать использование приборов, по­ зволяющих производить авто­ матические и дистанционные наблюдения. Особенное значе­ ние исследование напряжений

сооружений, которые во время

тельна установка специальных приборов, которые бы фиксиро­ вали действительное давление грунта на сооружение в про­ цессе испытания.

Приведем примеры осуще­ ствленных опытных огрузок гравитационных причальных сооружений в морских портах.

1. Порт Лиепая, причалы № 10— 12 постройки 1893— 1897 гг. общей протяженно­ стью 511 м (рис. 93). Кон­ струкция причалов (рис. 94): два деревянных частокола, связанных анкерами; между частоколами забито три ряда вертикальных и один ряд на­ клонных деревянных свай; пространство между частокола­ ми засыпано камнем; набереж­ ная имеет бутобетонную над­ стройку. Грунты на участке

147

*Объемный вес грунта над водой;

**Объемный вес взвешенного грунта.

причала № 12 имеют геотехнические характеристики, представлен­ ные в табл. 12.

Допускаемая эксплуатационная нагрузка до 1959 г. составля­ ла 1,0 Т/м2. В 1959 г. ЦНИИМФом совместно с портом было проведено исследование несущей способности участка причала № 12 путем опытной огрузки, причем імаксимальная нагрузка до­ стигала <7о.пред=4,8 Т/м2 (рис. 95). По данным геодезических на­ блюдений, горизонтальные смещения верхнего строения причала

148

дено в 1961— 1962 гг. после усиления их конструкции с целью по­

Экономия в связи с отказом от коренной реконструкции по всем трем причалам составляет 102 000 руб.

2. Порт Клайпеда, причалы № 3—6 постройки 1930—1933 гг.; общая протяженность причалов 528 м (рис. 96). Конструкция причалов (рис. 97): массивы-гиганты с бутобетонной надстрой­ кой. Грунты на участке причала № 3 имеют геотехнические харак­ теристики, приведенные в табл. 12. Допускаемые эксплуатацион­ ные нагрузки до 1964 г. соответствовали III категории и состав­ ляли 2 Т/м2 в прикордонной зоне и 3 Т/м2 в переходной и тыловой зонах, причем эксплуатация второго от кордона железнодорожного пути, проходящего в пределах призмы обрушения, не была разре­ шена.

149

На основании результатов систематических геодезических на­ блюдений за положением причалов, проводившихся в 1957 г. сна­ чала ЦНИИМФом, а затем Ленморниипроектом, опытной огрузки участка причала № 3, осуществленной Ленморниипроектом в сод­ ружестве с портом в 1963 г., и поверочных расчетов прочности и устойчивости конструкции причалов.и ее элементов по уточненной методике, были повышены допускаемые нагрузки на причалы, а глубина у них была увеличена с 6,1 до 8 м без реконструкции причалов.

150

В ходе опытной огрузки максимальная величина нагрузки достигла <7о.пред=15 Т/м2. Данные геодезических наблюдений по­ казали, что максимальное горизонтальное смещение верхнего (Строения причала при его опытной огрузке составило U0.о = 0,7 см <

пути. Экономия в результате указанных мероприятий, в связи с отказом от намеченной реконструкции причалов путем создания разгрузочной платформы, составила около 94 000 руб.

В 1965 г. нагрузки на участке причалов № 3—6 были увеличе­ ны до I категории, за исключением участков воронок № 3 и 4 на

пускаемые нагрузки на причалы № 3—6 были увеличены почти вдвое без реконструкции сооружения.

§ 9. Нагрузки от судов и способы уменьшения усилий, действующих на сооружение

Усилия, передаваемые на швартовные тумбы. Нагрузки от су­ дов до настоящего времени принимаются в соответствии с дейст­ вующими нормами СН144—60 «Технические условия опреде­ ления нагрузок от судов на причальные сооружения». Однако сле­ дует учитывать, что при составлении этих норм отсутствовал до­ статочный опыт эксплуатации крупнотоннажных судов, появив­ шихся за последние 10 лет. Появление таких судов вызвало не­ обходимость проведения специальных исследований, связанных с изучением нагрузок, передающихся от судов сооружениям, на основании которых разрабатывается новый нормативный документ (глава СНиП ). В связи с этим далее, наряду с действующими указаниями по определению нагрузок от судов, будут приведены результаты некоторых новейших исследований.

От судов причальным сооружениям передаются усилия сле­ дующих видов: швартовные усилия; навал судна при стоянке его у причала, возникающий под действием ветра и волнения; навал судна, возникающий при его подходе к сооружению.

Усилия в швартовах возникают при торможении судна швар­ товами, при подтягивании судна на них к причалу, а также при давлении ветра с берега на пришвартованное судно или вдоль него. Усилия в швартовах от торможения обычно имеют сущест­ венное значение при торможении оносительно малых судов (водо­ измещением до 2000 Г); большие же суда подходят к причалу с

151

очень незначительными скоростями и, как правило, швартовами не тормозятся.

Для больших судов более характерны усилия, возникающие при подтягивании их к причалам. Однако расчеты П. А. Кузнецо­ ва и других исследователей показывают, что усилия, возникающие при подтягивании судна на швартовах, незначительны и не явля­ ются решающими при расчете причальных тумб. Наибольшие усилия в швартовах обычно вызывает ветровое давление, которое зависит от парусности судна, т. е. размеров поверхности, аэроди­

грузки определяются исходя из суммарной силы ветрового воз­ действия на судно, направленной по нормали к корпусу судна и к линии кордона. Это усилие, принимаемое равным нормальной со­ ставляющей усилий в швартовах, определяется в зависимости от парусной поверхности судна F, поверхностей f, экранирующих судно (набережные, склады, высокие берега, специальные устрой­ ства и пр.) и удельного расчетного давления ветра q:

N = q ( F - f ) .

При этом удельная величина давления ветра принимается по СНиП с учетом некоторых особенностей, характерных для рас­ сматриваемой задачи1. Парусная поверхность F определяется для расчетного судна, которое принимается исходя из перспективного судооборота. При наличии данного причального фронта, допус­ кающего установку нескольких судов, следует проверить возмож­ ность подхода к данному сооружению максимального судна, пре­ дусмотренного судооборотом порта.

При наличии фактических данных о боковой парусности и дли­ не прямолинейной вставки расчетного судна для определения ве­ личины N следует пользоваться действительными характеристика­ ми расчетного судна. Так же следует поступать и при проектиро­ вании причалов для судов технического флота и других специаль­ ных типов. Примерно одинаковую парусность при данной длине имеют суда одного класса (сухогрузные, танкеры, пассажирские). Обработка большого количества данных о различных судах позво­ лила дать приближенные зависимости парусности от длины.

Нормальная к кордону составляющая усилия, передающегося

152

1 — носовые швартовы; 2 — шпринги; 3 — прижимные швартовы; 4 — кормовые швартовь:

ствительное число работающих тумб в некоторых случаях может оказаться меньшим, чем их общее число, что и учитывается в рас­ чете. Количество работающих тумб установлено на основании данных натурных наблюдений над действительными способами швартовки судов.

Схема швартовки судна длиной около 200 м показана на рис. 98. Все швартовы делятся на три вида — носовые (кормовые), прижимные и шпринги. Носовые и кормовые швартовы служат для подтягивания судна при подходе к причалу, а также для вос­ приятия усилий, действующих вдоль судна от ветра и течений. , Прижимные швартовы служат в основном для восприятия усилий

дольные усилия, а также препятствуют возникновению бортовой и килевой качки судна.

Всего на части длины причальной линии, куда заведены швар­ товы, в рассмотренном примере установлено 14 тумб (на рис. 98 не показано). После подачи штормового предупреждения число швартовов доводится до десяти-двенадцати.

Если считать, что вследствие неравенства натяжения в расчет можно ввести только половину швартовов, то число работающих тумб составит пять или шесть. Однако рекомендации ТУ содержат еще и дополнительный запас.

При определении полного усилия от натяжения швартовов морских судов, передаваемого на тумбу, QT должны учитываться угол а между направлением горизонтальной проекции швартовного усилия и линией кордона и угла ß между направлением швартовно­

1кя

где q — нормативный скоростной напор ветра, Г/ж2;

F* и F§ ■— соответственно площади лобовой и боковой парусно­ сти судна при рассматриваемой загрузке (порожнем,

вбалласте, в полном грузу), ж2;

Сл и Сб •— аэродинамические коэффициенты;

х— коэффициент, учитывающий неравномерность ветрово­

го давления по площади боковой парусности судна. Скоростной напор ветра определяется для его скорости, соот­ ветствующей реальным условиям, при которых еще возможна и целесообразна стоянка судов у причала. В некоторых случаях ее принимают соответствующей подаче первых штормовых предупре­

ждений, иногда с дополнительным коэффициентом увеличения. Рекомендуется принимать коэффициент Сл= 0,8, а Сб=1,2 с

дополнительным учетом, в случае необходимости, влияния на ве­ личину Сб экранирующих поверхностей с наветренной стороны. Коэффициент X изменяется в интервале от 1 до 0,5 при изменении длины судна от 25 до 200 ж. Кроме ветра, на судно может воздей­ ствовать течение.

Усилие, действующее на судно от течения в направлении, пер­ пендикуляром его оси и вдоль нее.

Аналогично определяется и усилие, действующее вдоль оси судна.

Nm = Qm sin а cos ß;

Tm= Qmcos а cos j3;

Wm= Qm Sin ß,

где n — количество работающих тумб, уточненное по сравнению с СН144—60, определяется по табл. 13.

При этом для судов длиной по 100 ж расстояние между тумба­ ми не должно превышать 20 м, до 200 —25, более 200 ж — 30 ж. Величины а и ß в градусах следует определять по табл. 14.

154

Для предварительных расчетов можно рекомендовать значения усилий, действующих на рядовые тумбы, в зависимости от длины судна, его загрузки и географического района, приведенные в табл. 15.

Величины усилий в табл. 15 относятся к случаю стоянки судна у причала порожнем. При стоянке судна в балласте их значения могут быть снижены путем умножения на понижающий коэффи­ циент 0,9 для грузо-пассажирских и рыбопромысловых судов и на 0,75 для грузовых судов. Возможность и целесообразность стоянки судов у причалов при заданной скорости ветра должна быть обос­ нована технико-экономическими расчетами. Для того чтобы не увеличивать простои судов в районах с более сильными ветрами, приходится назначать большую расчетную скорость ветра, при ко­ торой целесообразна стоянка судна у причала, что приводит к утя­ желению его конструкции. Соответственно к географическим райо­ нам с умеренными и сильными ветрами отнесены районы, где сто­ янка судов у причалов возможна и целесообразна соответственно

лий могут быть умножением величин, приведенных во второй стро-

У2 ке табл. 16, на коэффициент ___і . При наличии у причалов тече­

ний со скоростями 0,25—0,5 м/сек или волнения 0,5— 1,0 м величи­

155

ну усилий на тумбу при использовании синтетических и раститель­ ных канатов необходимо увеличивать на 25%. При больших высо­ тах волн и скоростях течений усилия в швартовах определяются специальным расчетом или исследованиями. Допустимость и необ­ ходимость стоянки судна у причала в условиях волнения на сталь­ ных канатах требует специального обоснования.

Концевые тумбы, устанавливаемые для восприятия усилий, ко­ торые передаются от носовых и кормовых швартовов, должны быть рассчитаны на большие усилия, чем рядовые тумбы. Прибли­ женно это усилие может быть принято равным двойному усилию для рядовой тумбы. Концевые тумбы должны быть установлены таким образом, чтобы обеспечить нормальные условия швартов­ ки расчетного судна. Этого обычно можно добиться, устанавливая две концевые тумбы в пределах участков длиной (0,14-0,2) Lnб, расположенных по обе стороны за пределами причала. Если у причала обслуживают суда различной длины, расстановка тумб должна обеспечивать нормальные условия швартовки судов всех предусмотренных классов.

При определении швартовных нагрузок, действующих на спе­ циализированные причалы, состоящие из технологической пло­ щадки и отдельных палов, в соответствии с расположением палов и швартовных тумб используются следующие группы швартовов: носовые, кормовые, прижимные, шпринги. С учетом неравномер­ ности работы принимается следующее распределение усилий меж­ ду указанными группами швартовов:

где Rn — суммарная поперечная составляющая сил, действую­ щих на судно.

Средние значения углов а (в град), образованных горизонталь­ ной проекцией швартовов с линией кордона, могут быть прибли­ женно приняты по табл. 16.

Приведем некоторые данные из зарубежного опыта. Комиссия

Лакнера (ФРГ) разработала рекомендации, приведенные в табл. 17.

156