- •Введение Предмет, цели, и задачи изучения курса (дисциплины)
- •Основные этапы исторического развития портов и водных путей.
- •Современное состояние и перспективы развития портов
- •Классификация, состав и основные элементы морских и речных портов. Классификация морских и речных портов.
- •Состав и основные элементы порта
- •Грузооборот, пропускная способность и судооборот порта
- •Морские и речные судоходные каналы Классификация судоходных каналов
- •А) полного профиля б) неполного профиля в) отсутствие прорези
- •Основные элементы судоходных каналов
- •Определение основных размеров каналов
- •Полная глубина в канале:
- •Акватория и территория порта Основные элементы акватории порта
- •Глубины на акватории порта
- •Расположение оградительных сооружений
- •Расположение и размеры входа в порт
- •Определение основных размеров акватории порта
- •Расположение причального фронта
- •Портовая территория
- •Естественный режим морских побережий и устьевых участков рек и его влияние на устройство и эксплуатацию портов и водных путей собщений
- •Элементы естественного режима морских побережий и устьевых участков рек.
- •Морские волны и их классификация
- •А) на бесконечной глубине б) на конечной глубине
- •Портовые гидротехнические сооружения Классификация портовых причальных сооружений.
- •Специализация причалов.
- •Р ис. 20 Основные типы причальных сооружений а) гравитационный б) на свайном основании в) тонкая стенка г,д,е) смешанная конструкция Типы гравитационных сооружений.
- •Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах
- •Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях
- •Классификация особых типов причалов
- •Рейдовые и островные причалы
- •Причальные сооружения на опорах повышенной несущей способности.
- •Плавучие причалы
- •Кессоны
- •Причальные приспособления
- •Швартовные устройства
- •А) вращающаяся винтовая тумба б) тумба с откидной головкой в) быстроотделяющиеся гаки
- •Внешние силы и нагрузки, действующие на портовые причальные сооружения и особенности расчета Классификация внешних сил и нагрузок действующих на портовые причальные сооружения
- •Эксплуатационные нагрузки
- •Собственная масса конструкции и постоянных устройств
- •Давление грунта
- •Нагрузки, возникающие при взаимодействии между судном и причалом
- •Волновое давление
- •Состав нагрузок, их сочетание и последовательность расчетов
- •Портовые оградительные сооружения Классификация оградительных сооружений
- •Оградительные сооружения с вертикальной стенкой
- •Оградительные сооружения из обыкновенных массивов
- •Оградительные сооружения из циклопических массивов
- •Ячеистые (целюлярные) массивы
- •Оградительные сооружения из массивов-гигантов
- •Оградительные сооружения из свай
- •Широкие молы
- •Оградительные сооружения откосной формы
- •Молы из наброски сортированного камня
- •Оградительные сооружения из наброски массивов
- •Оградительные сооружения из песка
- •Новые типы оградительных сооружений
- •Молы и волноломы сквозной конструкции
- •Плавучие оградительные сооружения
- •Пневматические волноломы
- •Внешние силы и нагрузки действующие на оградительные сооружения
- •Основные виды оборудования
- •Транспортное оборудование портов
- •Энергоснабжение и освещение порта
- •Водоснабжение и канализация порта
- •Средства связи
- •Прочие виды оборудования порта
- •Подъемно-транспортные машины и механизмы
- •А) мостовой б) консольный
- •Поворотные краны
- •Вертикальные подъемники
- •Вагоноопрокидыватели
- •Скреперные установки
- •Тележки безрельсового транспорта
- •Погрузчики безрельсовые колесные и гусеничные
- •Подъемно-транспортные машины непрерывного действия
- •Устройство и назначение судовых грузовых устройств Назначение и устройство судовых грузовых устройств, их классификация
- •Основные элементы грузовых устройств со стрелами
- •Принципиальные схемы работы грузовыми стрелами и их размещение на судне
- •Легкие и тяжеловесные грузовые стрелы
- •Грузовые мачты и грузовые колонки
- •Классификация водных путей сообщений и гидротехнических узлов
- •Классификация внутренних водных путей.
- •Состав и основные элементы гидротехнических узлов
- •Основные понятия, конструктивные формы и типы шлюзов
- •Конструкция судоходного шлюза
- •Короткими обходными водопроводными галереями.
- •Временные причальные сооружения
- •Временные стационарные причалы
- •Габаритные размеры стационарных временных причалов
- •Нагрузки, действующие на временные причалы
- •Конструкция временных стационарных причалов
- •Организация работ по возведению стационарных причалов
- •Плавучие причалы
- •Причалы из судов, барж и других плавучих средств
- •Литература
Оградительные сооружения из наброски массивов
Впервые наброска из массивов была применена в Алжирском порту в 1873 г, здесь были изготовлены бетонные массивы весом 20 т. В дальнейшем сооружения из массивовой наброски были устроены в Ливорно, Александрии, Порт-Саиде, Лиепая, Батуми, Поти, Одессе, Туапсе и других портах. В большинстве случаев в основании наброски массивов устраивалась постель из рваного камня.
Наиболее ценным качеством этих сооружений, как и вообще сооружений откосной формы, является малая их чувствительность к неравномерной осадке, которая не вызывает расстройства сооружения и нарушения его устойчивости. Хотя оградительные сооружения описываемого типа стоят, как правило, дороже сооружений из правильной кладки массивов на 10-30%, их приходится применять при наличии слабых грунтов основания.
Волна при подходе к массивовой наброске встречает неправильную поверхность в виде выступающих ребер и углов массивов. Происходят «разрезывание» движущихся к сооружению масс воды и отражение их по всем направлениям. При достаточной ширине сооружения разбитая волна едва появляется с внутренней стороны мола.
Рис. 61. Мол из наброски массивов
Если сооружения устроены из наброски массивов, вес которых достигает 30-40 т, то грани этих массивов образуют поверхности значительной величины, волна, ударяясь об эти поверхности, дает порою значительный всплеск, причем в ряде случаев происходит подмыв берм каменной постели.
При плохом заклинивании массивов и недостаточном их весе происходит раскатывание массивов, что вызывает потребность в регулярном пополнении профиля сооружения.
К отрицательным качествам этого типа оградительных сооружений относятся также:
а) проницаемость наброски для волнения (хоть и ослабленного), особенно для длинных волн;
б) некоторая проницаемость сооружения для наносов;
в) невозможность причаливания судов.
Однако производство работ по возведению сооружений из наброски массивов значительно проще и происходит более ускоренными темпами, чем у сооружений из правильной кладки массивов, что является существенным преимуществом сооружений этого типа.
В целях снижения стоимости строительства молы и волноломы из массивовой наброски возводятся часто таким образом, что каменная постель устраивается переменной высоты: со стороны моря пониженной, а со стороны порта - повышенной (рис. 61). Для более плотной укладки часто применяют в сооружении массивы двух размеров (например, 40 и 25 т).
В соответствии с требованиями ГОСТ 5275 - 50 «Кладка из обыкновенных массивов» для наброски в оградительных сооружениях должны назначаться массивы:
Высота расчетной волны Вес массива
3,0 м…………………….. ............... 30 т
3,5—4,0 м ………....…………........ 35 т
4,5 м.............…………………..…... 40 т
5.0—5,5 м ...........…………..……... 45 т
6,0 м и более ........... ……….……...50 т и более
Пустоты в уплотнившейся наброске (после ее осадки) надлежит учитывать в размере 40% от общей площади профиля, а процент пустот в неуплотнившейся наброске следует принимать на 5 - 10% выше.
При отсутствии защитных массивов на бермах постели должен быть предусмотрен нижний упор откоса наброски в виде бордюрных массивов, укладываемых в теле наброски.
На основании анализа службы и повреждений ряда молов и волноломов из наброски массивов И. Н. Шафир высказал следующие соображения о проектировании этих сооружений.
Уширение профиля и увеличение веса массивов не могут компенсировать дефекты очертания профиля. В рационально спроектированном сооружении размеры профиля, вес массивов и их расположение должны находиться в определенном соответствии. Так, например, сооружение из каменной набрсоки, прикрытое наброской массивов, при высоте волны 6 - 7 м должно иметь ширину на уровне воды 22 - 24 м, вес массивов - не менее 50 т, толщину массивового прикрытия - не менее 4 - 5 м, подводный откос может быть крутым (1:1). Под массивовой наброской крупность камня в слоях должна понижаться постепенно во избежание вымывания камня из нижележащих слоев сквозь большие пустоты в верхних слоях.
Сооружение, возведенное целиком из наброски массивов, при высоте волн 5 - 6 м должно иметь: ширину на уровне воды около 18 м, уклон внешнего откоса от l : 1 до 1 : 1,5, вес массивов 40 - 50 г.
С увеличением веса массивов возрастает опасность их повреждения при осадке и под ударами волн, кроме того, применение в наброске массивов значительного веса снижает способность сооружения «впитывать» волны. В связи с этим вес массивов не должен превышать минимально допустимый для данных условий волнения.
Если массивовая наброска устраивается только в виде защитного прикрытия, она должна иметь надежный упор в виде бермы каменной отсыпи, прикрытой в свою очередь защитными массивами или булыгами.
Наиболее целесообразное соотношение сторон массивов, применяемых для наброски, 1 : 1 : 1,5.
Приведем некоторые примеры устройства оградительных сооружений из массивовой наброски.
Мол в Порт-Саиде был построен в 1864 - 1868 гг. Из-за высокой стоимости камня наброска была основана прямо на грунте. В основании сооружения залегают илистые грунты, покрытые слоем песка, толщина которого у уреза берега 6 - 8 м, по мере выдвижения в море постепенно уменьшается.
Вес массивов был принят равным 20 т, ширина мола по верху 5 м, по урезу воды - 9 м, заложение откосов 1:1.
При удлинении мола в 1874 - 1875 гг. массивовая наброска была устроена уже не на грунте, а на каменной постели (рис. 62 a), однако работы были прекращены и профиль мола не был закончен. Начиная с 1899 г., профиль построенной части мола был усилен (рис. 62 б), и в таком виде эта часть мола благополучно эксплуатируется.
Последующее удлинение мола на 2350 м на глубинах 10 м было осуществлено в 1912 - 1922 гг. (рис. 62 в), причем поперечное сечение мола было значительно уширено, для чего использовались камень, булыги весом 100 - 2500 кг и массивы весом 20 т. В основании удлиненного участка мола залегают также илистые грунты.
Вскоре после окончания удлинения сооружения на двух участках длиной 105 и 120 м, расположенных вблизи головы мола на расстоянии 150 м друг от друга, произошли внезапные осадки оба участка опустились вертикально на 4 м, причем с
Рис. 62. Мол из наброски массивов в Порт-Саиде
обеих сторон мола образовались большие выпучины дна. Это свидетельствует о недостаточной подготовке основания, в данном случае было бы целесообразным устройство широкой песчаной подушки.
Волнолом в одном из черноморских портов начал строиться в 1913 г., а закончен (неполностью) в 1930 г. Грунт основания - илистый песок. Расчетная высота волны 3 - 3,5 м. В целях экономии массивов постель со стороны гавани была устроена на 3 м толще, чем со стороны моря. Более глубокое заложение массивовой наброски со стороны моря имело целью предотвратить возможность подмыва постели, так как глубина вредного действия волнения на камни весом 50 - 60 кг не превышает в месте строительства 5 - 5,5 м.
Перед устройством наброски были уложены бордюрные массивы, назначением которых является противодействие раскатыванию массивов. Для наброски были применены массивы двух размеров - 22 и 35 т. Процент пустот достиг 45.
В другом черноморском порту был построен волнолом в период 1928 - 1929 гг. Расчетная высота волны около 6 м. Грунт основания - илистый песок. Основание для сооружения было подготовлено следующим образом. На месте строительства волнолома была произведена отсыпь гравелисто-булыжного вала шириной 60 м, высотой около 6 м. Этот вал пролежал одну зиму, весной он был срезан до отметки -10,0 м, на этом месте была сделана каменная наброска и затем уже произведена наброска массивов. Массивы применялись двух размеров, весом 25 и 40 т.
За несколько лет своего существования волнолом получил осадку в среднем около 2 м, бермы оказались частично размытыми, ввиду недостаточности веса происходит раскатывание многих массивов.
В третьем черноморском порту мол из наброски массивов (рис. 63) был построен в 1901-1905 гг., после того как убедились, что ранее сооруженный в этом порту мол из правильной кладки массивов весом до 40 т подвергается тяжелым повреждениям. Расчетная высота волны 6 м. Грунт основания - слабый песчаный ил. Однако подготовка основания под это сооружение не была сделана, как не была ранее сделана подготовка основания под мол из правильной кладки.
Рис. 63 Мол из наброски массивов в одном из черноморских портов
За время своего существования мол дал осадку не менее 2 - 2,5 м. Кроме того, происходит раскатывание массивов, вследствие чего приходится компенсировать эту утрату заброской новых массивов, так, в период 1925 - 1929 гг. было добавлено 300 массивов.
При обследовании состояния мола массивы обнаруживались на дне моря на расстоянии до 35 м от оси сооружения, причем некоторые массивы ушли в грунт на всю свою высоту.
Ввиду слабости грунта токи воды, образующиеся во время волнения, размывают берму и ее подошву, откос, не имея упора, расстраивается, массивы теряют устойчивость и скатываются.
По мнению П. П. Сорокина, профиль мола следовало бы изменить, образовав особый «зуб» путем углубления котлована в районе наружной бермы и прикрытия берменными массивами постели у передней грани.
Все изложенное показывает, что значительная часть построенных оградительных сооружений из массивовой наброски подверглась более или менее существенным повреждениям. Вместе с тем эти повреждения не носят катастрофического характера и могут быть ликвидированы сравнительно простыми мероприятиями - в основном пополнением профиля новыми массивами, однако количество последних для нерационально спроектированного сооружения может достигнуть значительной величины.
Практика эксплуатации оградительных сооружений из наброски массивов показала, что в результате волнения их углы, особенно трехгранные, обламываются при ударах массивов один о другой. Существует мнение, что улучшения волногасящего действия можно достигнуть за счет уменьшения процента пустот в наброске, особенно, если есть опасение проникновения сквозь нее наносов. В связи с этим появилось стремление придать массивам такую форму, которая снизила бы процент пустот. Г. Ф. Остасевич выполнил в 1931 - 1932 гг. в лаборатории опыты с массивами со срезанными углами и снизил пустоты до 35%. Итальянский инженер Мариани предложил, на основании опыта постройки мола в Сан-Бенедито дель Торонто, применять для наброски массивы кубической формы со срезанными трехгранными углами. Лабораторные опыты показали, что такие массивы, у которых величина среза составляет 1/5 длины, дают уменьшение процента пустот, по сравнению с обычными кубическими массивами, на 10%, т. е. весьма существенно уплотняют наброску.
По этой же идее в 1943 г. был построен в португальском порту Лейксос мол из наброски массивов взамен разрушенного в 1934 г. мола с вертикальной стенкой. Массивы для наброски были применены размерами 3,74Х3,24Х3,30 м, весом 90 т со скошенными на 0,9 м трехгранными углами. Ядро мола образовано каменной наброской. Обращают на себя внимание большая ширина профиля сооружения, значительный вес массивов, пологие откосы и низкая отметка гребня (ниже уровня прилива), совокупность этих обстоятельств способствовала повышению устойчивости сооружения.
В целях удешевления оградительных сооружений откосной формы и придания им устойчивого профиля в последнее время в отдельных иностранных портах начали строить сооружения из железобетонных блоков, названных тетраподами (рис. 64). Каждый тетрапод представляет собой блок, образованный четырьмя усеченными конусами, оси которых пересекаются в одном центре. Эти блоки благодаря своим выступающим частям плотно заклиниваются в наброске, в результате чего образованный ими откос сооружения оказывается устойчивым даже при сильном волнении. На рис. 64 показан тетрапод, предназначенный для одного из портов Марокко на Атлантическом океане (Сафи). Вес этих блоков составляет 25 т, образованный ими откос имеет уклон 1:1. Несмотря на значительный процент пустот в профиле, сооружение обладает удовлетворительными волногасящими свойствами. Прочность тетраподов обеспечивается применением предварительно напряженной арматуры. К недостаткам тетраподов следует отнести сложность их изготовления.
Рис 64. Тетрапод