книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

нансный механизм на бортовой качке; g — ускорение силы тяжести, ж-сек2;

Кш — суммарная жесткость канатов в направлении, перпенди­ кулярном линии причала, г0’5, ж0-5.

Остальные обозначения соответствуют принятым обозначениям в зависимости (1). Суммарная жесткость канатов определяется для реальной схемы швартовки: судну дается единичное парал­ лельное смещение в направлении, перпендикулярном причалу. С учетом пространственного расположения каждого швартова опре­ деляется горизонтальная составляющая усилий. Суммируя уси­ лия, определяем значение жесткости канатов в направлении пере­ мещения судна.

Результаты данных исследований были сопоставлены с анало­ гичными результатами, полученными Черноморниипроектом (на-

167

турные исследования), и показали в определенном диапазоне волновых параметров хорошую сходимость.

Изложенные выше рекомендации позволяют в большинстве слу­ чаев с достаточной надежностью оценить нагрузки, действующие на причал, в случае если судно остается пришвартованным к причалу при значительном волнении. Вместе с тем, в различных местных ус­ ловиях возможны и значительные отклонения от указанных выше величин. В связи с этим в ряде организаций продолжаются соот­ ветствующие исследования, в числе которых необходимо отметить исследования, выполняемые Черноморниипроектом под руковод­ ством И. Б. Тишкина.

Необходимость продолжения этих исследований не позволила пока включить указания по нагрузкам от судов при волнении в проект новых норм.

Приведенные рекомендации относятся в основном к учету влия­ ния волн средней длины. Между тем в практике эксплуатации при­ чалов иногда особенно неблагоприятным оказывается влияние длиннопериодных волн, проникающих во внутренние бассейны пор­ та и вызывающих периодические главным образом горизонтальные колебания судов. Иногда амплитуда колебаний настолько велика, что рвутся швартовы, срываются швартовные тумбы, повреждаются суда и причальные сооружения.

Сущность указанного явления, обычно называемого тягуном, до сих пор не совсем ясна. Важную роль оказывают резонансные коле­ бания акватории порта или ее части, возникающие под влиянием волн открытого моря, имеющих определенные параметры. Весьма существенное влияние оказывают также колебания самого судна.

Проводились разнообразные исследования с целью разработки мероприятий для уменьшения вредного влияния тягуна. В частно­ сти, было установлено, что постановка судна на более жесткие швартовы приводила к значительному уменьшению колебаний судна. При этом для уменьшения интенсивности ударов рекомен­ дуют использование более податливых отбойных приспособлений (например гидропневматических).

Учитывания больное разнообразие местных условий в портах, эти рекомендации не могут считаться безоговорочными. Они долж­ ны быть проверены и уточнены в каждом отдельном случае.

Повреждения причалов, вызванные воздействиями судов. Непо­ средственные воздействия судов нередко вызывают серьезные по­ вреждения причальных сооружений. Наиболее часто наблюдаются повреждения тех элементов, которые предназначаются для непо­ средственного восприятия нагрузок от судов, отбойных приспосо­ блений и палов. В случае, если отбойные приспособления повреж­ дены или совсем отсутствуют на том или ином участке, суда на­ чинают воздействовать непосредственно на основное сооружение.

На рис. 103 показана лицевая поверхность причала с каверна­ ми, расположенными в пределах надводной стенки. Образованию каверн способствовали различные факторы и, в частности, ряд отступлений от технических условий при строительстве сооруже-

168

Обозначения глубин наверн

юхт Намытый грунт

Р и с . 103. К авер н ы на лицевой поверхности причала

ния. Однако весьма существенным явилось влияние воздействий судов при наличии волн значительной интенсивности (высота 1,5— 2,0 м) и при почти полном отсутствии отбойных приспособлений. Подобные повреждения, имеющие большие или меньшие разме­ ры, являются характерными для очень многих сооружений грави­ тационного типа.

Впорту Бремен судно во­ доизмещением 4 тыс. т нанес­ ло серьезные повреждения го­ лове южного мола разворотно­ го бассейна. При этом был разрушен фундамент знака на­ вигационной обстановки.

Водном из портов во вре­ мя шторма, сопровождавшего­ ся тягуном, от ударов о при­ чал груженого судна водоиз­ мещением около 20 тыс. т был поврежден глубоководный

169

отвода судна с помощью буксира и выбора якорей не увенчалась успехом. Тогда была пущена в ход главная машина судна, кото­ рая работала около четверти часа. Работа машины привела к размыву дна у причала, и примерно через пять минут после оста­ новки машины набережная обрушилась. Образовавшаяся брешь

имела длину по фронту около 20 м.

Сооружения в виде шпунтовых стенок — больверков, особенно металлических, обычно повреждаются реже, чем сооружения дру­ гих типов, однако при серьезных нарушениях правил подхода и швартовки судов возможны значительные повреждения сооружений рассматриваемого типа. В одном из портов при неправильном ма­ неврировании судна в стесненных условиях оно врезалось носом в шпунтовую стенку, вызвав в ней вмятину с глубиной, превышаю­ щей 1 м. Подобное же повреждение было нанесено судном водоиз­ мещением около 8 тыс. тметаллической шпунтовой стенке в пор­

ту Бремен (рис. 104).

Очень часто наблюдаются повреждения причалов свайной кон­ струкции. В порту Эмден была построена свайная набережная на основании из деревянных свай. Первый ряд свай имел уклон 6:1. Он выступал у дна за линию кордона на 1,7 м. Для защиты этих свай от повреждений судами перед набережной были забиты де­ ревянные отбойные сваи с уклоном 8:1. У дна отбойные сваи на­ ходились почти на одной линии со сваями первого ряда. Через, несколько лет при обследовании сооружения было установлено что отбойные сваи в нижней части сильно повреждены швартую­

щимися судами.

Значительные повреждения были также обнаружены и на основ­ ных несущих сваях. Это потребовало ремонта сооружения, а также

170

64 пала и, кроме того, 253 пала были повреждены в большей или меньшей степени в надводной части. Имелись также, по-види­ мому, и повреждения в подводной части палов, которые не были за­ фиксированы. Эти разрушения и повреждения относятся главным образом к сравнительно небольшим деревянным палам, которых в Гамбургском порту несколько тысяч. Однако имели место и серь­ езные аварии. Например, во время непродолжительного, но силь­ ного шторма судно водоизмещением около 50 тыс. т, стоявшее у палов, каждый из которых состоял из 16 свай, вырвало палы из грунта и навалилось на набережную.

Повреждения палов не могут считаться серьезной аварией, ес­ ли они не причиняют опасных повреждений судам или основным причальным сооружениям и их оборудованию. Однако восстанов­ ление палов иногда требует довольно длительного времени и при­ водит к выводу причала из эксплуатации, что часто приносит су­ щественный материальный ущерб. В связи с этим ниже проанали­ зированы два характерных примера повреждений палов и выявле­ ны вызвавшие их факторы, которые в ряде случаев могут быть уст­ ранены.

В одной из нефтегаваней палы являлись частью нефтеприча­ ла, состоявшего из четырех таких палов и очень короткой средней эстакадной части, соединенной с бортом при помощи съезда, так­ же выполненного в виде эстакады (рис. 107). Палы имели свайное основание из предварительно напряженных железобетонных свай сечением 40X40 см и длиной 23 м. В связи с низкой несущей спо­ собностью основания сваи снабжены местными утолщениями. Каждый пал опирается на 16 свай, из которых 8 забито с уклоном 4:1 вдоль причальной линии и 8 — с уклоном 4:1 и 3:1 в поперечном направлении. Таким образом, образуются весьма жесткие козло­

Глубина у причала 11,5 м.

172

Рис. 107. Палы нефтепричала:

а — схема расположения палов; б — вид по Л—А ; в — вид по Б —Б ; 1 — палы

При проектировании палов учитывался только статический на­

Указанная величина была получена путем равномерного распре­ деления усилия от давления ветра на танкер на три пала из четы­ рех. Максимальное усилие, возникающее при этом в свае, по рас­ чету, составляло 48,5 Т. В процессе эксплуатации два пала были разрушены швартующимися судами. Повреждение палов вызвано рядом причин. Прежде всего следует отметить, что причал прини­ мал суда, значительно большие по размеру, чем это предусматри­ валось проектом (примерно в 1,5 раза). Хотя динамические усилия

от навала судна при увеличении водоизмещения свыше 20 000 Т, по данным некоторых исследователей, возрастают замедленно, все же, как показал опыт проектирования новейших зарубежных нефтепричалов, они увеличиваются, несмотря на то, что крупнейшие танкеры обычно швартуются с буксирами. Усилие от статического ветрового навала при увеличении размеров судов возрастает примерно пропорционально квадрату длины.

173

Не вполне удачна конструкция рассмотренного причала. Рас­ пределение усилий между отдельными палами и между сваями в палах обычно неравномерное, и это следует учитывать при проек­ тировании палов. Большое внимание также должно быть уделе­ но при проектировании палов подобной конструкции устройству амортизирующих отбойных приспособлений.

Одной из существенных причин разрушения палов являлись де­ фекты производства работ. Обследование палов показало, что одним из наиболее важных дефектов, имевших место, была слиш­ ком низкая срубка свай, что привело к необходимости их добетонирования на месте. В таких случаях трудно добиться высокого качества бетонирования и хорошего сцепления между старым бе­ тоном сваи и вновь укладываемым бетоном.

Второй пример относится к палам на основании из металличе­ ских свай. Верхнее строение так же, как и в первом случае, мас­ сивное из бетона. Схема расположения палов изображена на рис. 108. Все палы причала № 7 можно разделить на более мощные, рассчитанные на усилие от навала судна до 460 Т, и более легкие, рассчитанные на усилие около 230 Т. В результате ударов судна, стоявшего в шторм у причала, возникли следующие повреждения: палы 3, Ж отклонились от проектного положения соответственно на 2,7 и 2,3 м в сторону причала; пал Б отклонился на 0,17 м; угол пала поврежден с оголением арматуры, часть резиновых амортиза­ торов оторвана; пал Е сместился от линии кордона на 0,09 м; все резиновые амортизаторы сорваны с верхних точек подвеса; ниж­ няя кромка бетона оголовка сбита до обнажения арматуры. Пов­ реждение причала было вызвано ударами судна дедвейтом около

2 9 4S _ і , 18,63

Рис. 108. Схема расположения налов на основании из металлических свай после повреждения причала:

1 — неповрежденная сторона; 2 — поврежденная сторона

174

тается оборудованной к настоящему моменту также деревянны­ ми отбойными рамами, в некоторых случаях из клееной древеси­ ны (ркс. 109). Известны случаи применения в отечественных портах гравитационных отбойных устройств.

Опыт эксплуатации отбойных устройств позволяет выявить некоторые их достоинства и недостатки, что является необходи­ мым в целях дальнейшего совершенствования конструкций отбой­ ных устройств.

Многолетний опыт эксплуатации деревянных рам в многочис­ ленных портах основных бассейнов показывает, что эти отбойные устройства при современных размерениях морских судов и интен­ сивной эксплуатации отбоев не отвечают современным требова­ ниям амортизации, долговечности, требованиям быстроты их навешивания при вводе новых причалов в эксплуатацию и при не­ обходимости замены после повреждений. На рис. ПО и 111 пока­ заны повреждения деревянных отбойных рам. Поврежденные от­ бойные приспособления представляют серьезную опасность для судов.

Около 15 лет назад, в целях упрощения работ по изготовле­ нию и навеске деревянных отбойных устройств, в некоторых пор­ тах на причалах были установлены деревянные пакеты из гори­ зонтальных брусьев, стянутых болтами и жестко приболченных или свободно подвешенных на цепях к стенкам причалов. Работы по устройству таких деревянных отбойных устройств упростились незначительно, однако жесткость отбоев возросла примерно в 2 ра­ за за счет уменьшения сечения отбоев.

Срок службы таких отбойных устройств при швартовных опе­ рациях судов даже небольшого водоизмещения составляет по­ рядка 3 лет при ежегодном текущем ремонте, а при швартовных операциях судов среднего водоизмещения — 1—2 года. В связи с этим, ранее навешенные к стенкам причалов деревянные отбой­ ные рамы и пакеты получили некоторое усовершенствование. Для повышения амортизационных свойств на рамы и пакеты стали на­ вешивать дополнительно покрышки, в основном автомобильные, бывшие в употреблении.

Учитывая, что такие отбойные приспособления быстро разру­ шались, несколько позднее проектные организации разработали, а эксплуатационники некоторых портов стали применять усовер­ шенствованные комбинированные отбойные устройства с исполь­ зованием дерева и автопокрышек. В основу был принят деревян­ ный пакет из нескольких горизонтальных брусьев, сболченных между собой, подвешенный к стенкам причалов. Между пакетом и стенкой укреплялось несколько (в зависимости от длины пакета) автопокрышек, самостоятельно подвешенных на тросах или це­ пях или жестко закрепленных к деревянному пакету с внутрен­ ней его стороны (рис. 112). Конструкция нашла довольно широ­ кое распространение, так как позволила обеспечить несколько лучшую защиту сооружения на большем участке, распределить навал или ударную судовую нагрузку благодаря включению в ра-

176