Оградительные сооружения (морские ГТС). Исходные данные Введение

• Название: Исходные данные Введение
• Дата: 15.05.2022
• Размер: 1.18 Mb.
• Имя файла: Оградительные сооружения (морские ГТС).docx
• Тип: Реферат; #529927
• страница: 2 из 3

2. Составление продольного профиля сооружения с разбивкой на характерные участки

Расчет к продольному профилю сооружения

Граница между основной частью сооружения в виде гравитационной вертикальной стенки и корневой откосной частью определяется из условия, что на вертикальную стенку со стороны моря воздействуют только стоячие волны.

У сооружений типа вертикальной стенки образуются стоячие волны, если выполняются неравенства:

db > 1,5h; df  1,25h; db > dcr (1.1) где

db – глубина воды перед сооружением;

df – глубина подошвы стенки;

dcr – критическая глубина;

h – расчетная высота волны 1%-ной обеспеченности в рассматриваемом створе.

Таким образом, минимально допустимая глубина, отсчитываемая от СНГ до дна перед сооружением вертикального профиля, и глубина подошвы стенки должны определяться из условий (1.1). Высоту волны на данном этапе расчета допускается принимать равной

hi = 0,9 * h_d (1.2) где

d h — заданная высота волны 1 %-ной обеспеченности в глубоководной зоне.

В дальнейшем значение hi уточняется.

h = 0,9 * 4,8 = 4,32 м

Критическая глубина dcr, при которой образуются прибойные волны, определяется по графику на рис. 1 с обязательного приложения с помощью кривых 2, 3 и 4 в зависимости от параметра .

На графике:

i = tg — пологость дна в направлении распространения волн ( – угол наклона дна к горизонту);

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

T – средний период волн, зависящий от заданной средней длины волн в глубоководной зоне:



При определении dcr вычисляется и откладывается на правой оси ординат отношение . На одной из кривых 2, 3 или 4, соответствующей i заданной пологости i дна, находится точка с ординатой . Абсцисса этой точки равна , откуда устанавливается значение dcr.



Уровень бетонирования (отметка верха подводной стенки и низа надстройки) для оградительных сооружений из массивов и массивов-гигантов назначается на 0,6 м выше расчетного уровня в строительный период.

За расчетный строительный уровень принимается — средний многолетний (за период не менее 10 лет) уровень воды в период года, на который намечается производство работ по возведению надводной части сооружения.



Рисунок 1 – Определение отметок бетонирования в неливных морях

Строительный уровень:

СУ = 0,5 * (СНГ+СВГ) = 0,5 * (1,1 + 2,2) = + 1,65 м

Уровень бетонирования:

УБ = СУ + 0,6 = +1,65 + 0,6 = +2,25 м

А = 0,25 м

Конструктивные требования

Длина секций L (расстояние между деформационными швами) в основной части мола-причала в зависимости от выбранного типа конструкции (мол-причал из массивов-гигантов) принимаем равной 20 м.

Толщину каменной постели в основании вертикальной подводной стенки мола-причала назначаем 1,0 м. Постель выполняется из несортированного по крупности камня твердых пород в виде наброски на поверхность дна.

3. Выбор поперечных профилей характерных участков и расчетного сечения

Общие положения

 Предварительно назначается ширина гравитационной стенки;

 Находится отметка кордона;

 Находится отметка верха парапета;

 Устанавливаются размеры берм каменной постели с внешней стороны со стороны гавани;

Определяются максимальные донные скорости перед сооружением и назначаются мероприятия по защите основания от размыва.



Рисунок 2 - Поперечный профиль сооружения из массивов-гигантов [2]:1 — надстройка; 2 — постель; 3 — бетонное заполнение; 4 — песчаное заполнение

Предварительное назначение ширины стенки

Ширина подводной части гравитационной стенки окончательно устанавливается расчетами. Расчеты ведутся для некоторой предварительной ширины стенки, назначаемой по следующей рекомендации:

b_c = 0,8 * d = 0,8 * 13,2 = 10,6 м

где d = d_f = 13,2 м– глубина воды от расчетного уровня (СВГ) до подошвы стенки.

Определение отметки кордона

Отметка верха плиты надстройки (отметка кордона) назначается исходя из следующих условий:

 Высота надстройки должна быть достаточной для размещения в ней каналов инженерных сетей высотой h_k = 0,9 м, перекрываемых плитами толщиной h_пл = 1м, и устройства сплошной плиты толщиной h_пл = 1м, тогда:

К = УБ + h_k + t_пл + h_пл = 1,8 + 0,9 + 0,3 + 1 = 4.0 м

 Отметка кордона должна быть выше гребней бегущих дифракционных волн со стороны гавани при СВГ, тогда:

К = СВГ + h_{dif max} + a = 1,8 + 1,17 + 0,5 = 3,5 м

где h_{dif max} – максимальное возвышение свободной волновой поверхности дифрагированных волн над расчетным уровнем, определяемое с помощью формулы (1.11):

h_{dif max} = - - * cth (k*d) = - - * cth (0,077 * 14,02)= - 1,17 м

где d – условная расчетная глубина:

d = d_f + k_br * (d_b – d_f) = 13,2 + 0,82 * (14,2 – 13,2) = 14,02 м

k_br = 0,82 – определяется по графику 2 исходя из соотношений:

= 6,6/82 = 0,08

где м – ширина берменных массивов;

d_f/d_b = 13,2/14,2 = 0,93

k – волновое число

k = 2ᴨ/λ = 2*3,14/82 = 0,077

а= 0,5 м – запас высоты.

Окончательно принимаем за отметку кордона большую из величин, вычисленных по формулам (1.9) и (1.10): К = + 4,0 м.

Определение отметки верха парапета

Высота парапета принимается такой, чтобы исключался перелив волнового потока через сооружение.

При стоячих волнах у стенки возвышение верха парапета над расчетным уровнем (СВГ):

z_n = ƞ_max + a = 4,32 +0,5 = 4,82 м

где ƞ_max – максимальное возвышение свободной волновой поверхности стоячих волн над расчетным уровнем, определяемое по формуле (1.15) при cos wt = 1:

ƞ_max = - h * cos wt - * cth (k * d) * cos² wt = - 4,32 * 1 - * cth (0,077 * 14,02) * 1² = 4,32

Отметка П верха парапета:

П = CDU + z_n = 0,4 + 4,82 = 5,22 м

Определение размеров берм

Ширина берм каменной постели определяется:

 Наружной (со стороны моря) – 0,6 * b = 0,6 *10,6 = 6,4 м

 Внутренней (со стороны гавани) – 0,4 * b = 0,4 * 10,6 = 4,2 м

где: b – ширина подошвы сооружения.

Отметки наружной и внутренней берм в поперечном сечении постели принимаем одинаковыми.

Назначаем следующие уклоны откосов постели:

 Для наружных откосов – 1:2;

 Для внутренних откосов – 1:2.

В дальнейших расчетах размеры постели уточняются.

Определение донных скоростей

Максимальная донная скорость V_{b max} перед сооружением при действии стоячих волн имеет место 0,25 λ на расстоянии от передней грани стенки при СНГ. Она вычисляется по формуле:

V_{b max} = = = 2,03 м/с

= 0,25 *( )^0,4 = 0,25 * ( )^0,4 = 0,81



Максимальная допустимая донная скорость для песчаных грунтов 1…1,5 м/с. Поэтому с наружной стороны сооружения устраивается защитное покрытие дна каменной наброски толщиной 1 м (включая обратный фильтр) и шириной 0,4 * λ = 32,8 м. Масса камня, укладываемого в постель, должна быть не менее 40 кг.

4. Статические расчеты устойчивости и прочности сооружения в расчетном сечении

Расчеты устойчивости сооружения, уточнение основных размеров

Определение ширины мола-причала

Назначение ширины стенки

Ранее при построение поперченного профиля сооружения ширина стенки принималась по зависимости (1.16).

Для последующих расчетов устойчивости мола-причала ее определяют с большей точностью исходя из двух условий:

 допустимого соотношения краевых напряжений под подошвой сооружения и устойчивости стенки на сдвиг:



где:

 l_k = 1,05 м – длина консоли;

 M_t = P_x * a_r + S_q * a_n = 339,71 * 6,7 + 15,94 * 13,9 = 2497,623 кН/м – опрокидывающий момент;

 a_r – плечо силы P_x

Σ_м = γ_n * d_f + γ_H * h_H = 16,17 * 11,1 + 23,54 * 2,8 = 207,437 кПа

 γ_n, γ_H – удельные веса подводной и надводной частей сооружения:

γ_n = 1,65 = 16,17

γ_H = 2,4 = 23,54

 d_f = 11,2 м

 hн – средняя высота надводной стены.

Параметр n=10 для грунтов:





Рисунок 1.6 - Расчетная схема к определению размеров поперечного сечения 6]

 Устойчивости стенки на сдвиг по подошве:



где:

 γ_с = 1,15 – коэффициент условий работы

 f = 0,6 – коэффициент трения в плоскости подошвы сооружения при cдвиге бетонной стены по каменной наброске;

 γ_с1=1 – значения коэффициента сочетания нагрузок;

 γ_n = 1,2 – значения коэффициента надежности по ответственности сооружения [19].

b_c ≥ * = 2,98 м

Принимаем: b_c = 10,7 м, тогда:

0,6 b_c = 6,4 м

0,4 b_c = 4,3 м.

Расчет устойчивости сооружения на опрокидывание

Устойчивость сооружения считается обеспеченной, если выполняется нормативное условие, записанное в данном случае в следующем виде:

γ_с1 * M_t ≤ * M_r

где:

 M_t, M_r – расчетное значение опрокидывающего M_t и удерживающего M_r моментов:

M_t = P_x * a_r + S_q * a_N = 339,71 * 6,7 + 15,94 * 13,9 = 2497,623 кН * м

M_r = Q * a_Q

Q – равнодействующая вертикальных сил (от веса стены, гидростатистического и волнового давлений).

Под действием сил P_x и Q возможно опрокидывание стены вокруг ребра В. Для расчета используем участок по длине сооружения равный 1 пог.м.

Для определения силы разобьем ее на составляющие (таблица 1.5).

Таблица 1.5 - Расчет равнодействующей вертикальных сил

Наименование элементов сооружения, их объем, м3, эпюры взвешивающего давления, их площади тс/м	Объемный вес, тс/м3	Вес, взвешивающая сила, тс	Плечо устойчивости, м	Момент устойчивости, тс*м
А. Вес сооружения без учета взвешивания
Первая ступень парапета 1*1*1=1 м3	2,40	2.40	10,0	24,0
Вторая ступень парапета 1*2*1,36=2,72 м3	2,40	6,53	9,0	58,77
Бетонная надстройка и плиты перекрытия каналов 9*2,2-0,9*1,1*2=17,8 м3	2,40	42,77	5,91	252,77
Бетонные перекрытия в сооружении 1*(10,875*(0,15*3+0,2*2)+0,3*2*3,58) = 11,39 м3	2,40	27,33	6,0	163,98
Консоли и бетонные основание 1*(1,5*0,525+9*0,525) = 5,51 м3	2,40	13,23	6,0	79,38
Песочное заполнение 1*2*10,875*8,15 = 177,26 м3	1,65	292,48	6,0	1754,88
Итого		384,74		2333,78
Взвешивающее гидростатистическое давление
Взвешенное давление 1 15,679 тс/м		15,679	4,5	70,56
Взвешенное давление 2 77,237 тс/м		- 77,237	7,5	- 579,28
Итого		- 61,558		- 508,72
Всего для сооружения с учетом взвешивания		323,182		1825,06

Расчет напряжений под подошвой стенки и под постелью

Воспользуемся методом внецентренного сжатия. В случае плоской задачи нормальные краевые и касательные контактные напряжения под подошвой стены определяются по формулам [12]:



где:

 Q, S – вертикальная и горизонтальная составляющие равнодействующих R сил, действующих на стену;

 А – площадь подошвы;

 М – момент силы R относительно оси, проходящей через центр площади подошвы (O);

 W – момент сопротивления площади подошвы относительно той же оси.

Для участка в 1 пог.м. по длине сооружения:

A = 1 * b

M = Q * e

W = 1



Максимальные напряжения под постелью не должны быть больше расчетных сопротивлений R₀ грунта основания – R₀ = 343 кПа.

= 312,1 кПа < R₀ = 343 кПа

Расчет устойчивости сооружения на плоский сдвиг

В настоящей работе рассчитывается сооружение, постель которого возвышается над поверхностью дна. При этом возможны следующие расчетные случаи для плоского сдвига:

 сдвиг сооружения по плоскости АВ каменной постели;

 сдвиг сооружения вместе с частью каменной постели по наклонной плоскости AD;

 сдвиг сооружения вместе с постелью по плоскости ED дна.



Рисунок 1.7 - Расчетная схема к определению устойчивости сооружения на плоский сдвиг

Сдвиг сооружения по плоскости АВ каменной постели

γ_1С * F ≤ * R

где:

 F = S = P_x = 339,71 кН

 R = Q * f = 3231,82 * 0,6 = 1939,09 кН,

 f = 0,6 – коэффициент трения при сдвиге бетонной стены по каменной наброске.
γ_1С * F = 1 * 339,71 = 339,71 кН

* R = 1/1,2 * 1939,09 = 1615,91 кН

339,71 кН ≤ 1615,91 кН

условие неравенства (1.461.46)

выполняется, прочность по сдвигу по плоскости АВ обеспечивается.