Безопасность и эксплуатационная надежность гидротехнических сооружений. Практикум

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО 
ТРАНСПОРТА 

 
 
 
 
САХНЕНКО М.А. 
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ 
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 
ПРАКТИКУМ 

 
 
 
Альтаир–МГАВТ 
Москва 
2014 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВОДНОГО 
ТРАНСПОРТА 

 
 
 
 
 
 
 
САХНЕНКО М.А. 
БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ 
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ 
ПРАКТИКУМ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Альтаир–МГАВТ 
Москва 
2014 

УДК627.33-192; 658.2 

Сахненко М.А.,  Безопасность и эксплуатационная надежность гид
ротехнических сооружений. Практикум. Альтаир–МГАВТ, М., 2014г.— 88 с. 
илл.9., табл. 15, приложений 1. 

Практикум разработан для практического освоения курса дисциплины «Безо
пасность и эксплуатационная надежность гидротехнических сооружений» и получения навыков работы с измерительными приборами и инструментами, используемыми 
в производственных условиях для оперативной оценки прочностных и геометрических параметров конструктивных элементов эксплуатируемых гидротехнических сооружений, освоению методик расчета конструкций на ЭВМ, а так же методики статической обработки результатов измерений, расчетов и их оформления. В практикуме 
изложены основные положения по определению характеристик грунтов основания, 
прочности бетонных гидротехнических сооружений по измерению остаточной толщины элементов эксплуатируемых конструкций с использованием неразрушающих 
методов контроля, а так же основы теории надежности. Разделы практикума содержат 
постановку задачи, описание инструментов и приборов, требования по подготовке к 
измерениям, порядок выполнения работ, методику расчетов и обработки результатов 
измерений. 

Практикум составлен в соответствии с  программой курса «Безопасность и экс
плуатационная надежность гидротехнических сооружений». Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800.62-«Строительство», профиль «Гидротехническое строительство». 

Рецензенты:  к.т.н., доцент кафедры  Водные пути и порты Костин И.В.;  

                  доцент кафедры Водные пути и порты Володина А.Ю. 

Рекомендовано к изданию  учебно-методическим советом МГАВТ. 

Рассмотрено и одобрено к использованию в учебном процессе на заседании 

кафедры Экономики водного транспорта (протокол №84 от 13.02.2014г.). 

Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать 

материалов несут авторы и кафедры академии, выпускающие учебнометодические материалы. 

                                                                                       © МГАВТ, 2014 

©Сахненко М.А., 2014 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение……………………………………………………………… 
4 

Общие правила техники безопасности при работе с приборами и 

инструментами ………………………………………………………. 

 

7 

Лабораторная работа 1. Определение угла естественного откоса 

несвязных грунтов в лабораторных условиях …………………….. 

 

8 

Лабораторная работа 2. Определение прочности бетона методом 

упругого отскока …………………………………………………….. 

 

14 

Лабораторная работа 3. Определение прочности бетона методом 

пластических деформаций……………………………………………  

 

20 

Лабораторная работа 4. Определение остаточной толщины эле
ментов металлических конструкций……………………………..   

 

26 

Лабораторная работа 5. Расчет на ЭВМ оторочки причальной 

конструкции ………………………………………………………….. 

 

34 

Практическая работа 1. Определение влияния природных факто
ров на долговечность гидротехнических сооружений………. 

 

43 

Практическая работа 2. Анализ технического состояния подкра
новых путей ………………………………………………….. 

 

50 

Практическая работа 3. Определение статистических параметров  

прочности материалов гидросооружений. ………………………….. 

 

54 

Практическая работа 4. Оценка надежности гидротехнических 

сооружений в период эксплуатации ………………………………… 

 

60 

Практическая работа 5. Определение остаточного ресурса несу
щей способности гидротехнического сооружения……………. 

 

67 

Практическая работа 6. Составление плана мероприятий по за
щите от аварии или стихийного бедствия…………………………       

 

73 

Список использованных источников…………………………….. 
77 

Приложение.  Информационный материал по практикуму……….. 
79 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 

По существующим правилам технический контроль и паспортизация гид
ротехнических сооружений в портах должны осуществляться не реже одного 

раза в 5 лет, в случае необходимости эти сроки могут быть сокращены. По ре
зультатам технической диагностики несущих элементов конструкций произво
дится оценка эксплуатационных показателей сооружений, принимается реше
ние о ремонтах, усилении или их реконструкции. 

Целью технического контроля портовых гидротехнических сооружений 

(ПГТС) является проверка соответствия установленным техническим требова
ниям и/или проектным параметрам основных несущих и вспомогательных эле
ментов конструкции.  

Задачами технического контроля ПГТС являются выполнение: 

 
технического осмотра; 

 
технического диагностирования 

На основе полученных данных производится: 

 
обработка и анализ результатов технического контроля ПГТС; 

 
расчет и сравнение существующей и нормативной или проектной 

эксплуатационной надежности ПГТС; 

 
оценка остаточного ресурса ПГТС; 

 
регистрация и учет полученных данных проверки и технического 

контроля ПГТС. 

Главная задача технической эксплуатации морских портовых гидротехни
ческих сооружений состоит в обеспечении их непрерывной работы.  

В программе технического контроля указываются: 

 
наиболее ответственные места и зоны работы несущих элементов 

конструкции; 

 
степень необходимой точности (допустимая ошибка) определения 

среднего значения исследуемого параметра. 

Технический контроль ПГТС выполняется в два этапа: 

1. 
Технический осмотр — контроль, осуществляемый визуальным 

способом и, в случае необходимости, средствами контроля, номенклатура кото
рых установлена Методическими указаниями по техническому контролю пор
товых гидротехнических сооружений речного транспорта. 

2. 
Техническое диагностирование — определение технического со
стояния ПГТС с определенной точностью. Результатом диагностирования явля
ется заключение о техническом состоянии сооружения с указанием места, вида, 

величины и причины появления дефекта. 

Каждый из этих этапов проводится по разработанным методикам, кото
рые могут изменяться, уточняться и конкретизироваться исполнителем. Мето
дики измерительного контроля и испытаний являются обязательными. Они 

также могут совершенствоваться с учетом требований ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ и 

ПР 50.2.006-94, предусматривающих аттестацию указанных средств измерений 

и методик органами ведомственной метрологической службы. 

В соответствии с СН РФ 54.1-85, в зависимости от технического состояния 

(физического износа) и срока службы, ПГТС могут в разной степени соответство
вать условиям прочности и устойчивости или уровню эксплуатационной надежно
сти. Предельными являются значения параметров, соответствующие условиям пре
дельных состояний или допускаемой эксплуатационной надежности. 

Удельные показатели коррозированных, поврежденных или разрушенных 

несущих элементов в конструкции (коэффициенты сохранности) могут быть 

использованы только в качестве предварительной оценки пригодности или не
пригодности ПГТС для дальнейшей эксплуатации. 

Для определения степени физического износа проверяют техническое со
стояние сооружений или их элементов. При этом в зависимости от конечной це
ли такой проверки обследование и изучение сооружения осуществляют с разной 

степенью детализации. Если производят плановую проверку сооружения, 

имеющего сравнительно небольшой срок службы и находящегося в удовлетво

рительном техническом состоянии, то, очевидно, достаточно провести водолазное 

обследование подводной части конструкции и основания и геодезические изме
рения деформаций несущих элементов. 

В том случае, если цель обследования сооружения — определить степень 

его пригодности для работы под повышенными нагрузками для реконструкции 

или усиления, выполняется полный объем исследований.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ  

С ПРИБОРАМИ И ИНСТРУМЕНТАМИ 

 

Студенты, перед проведение лабораторных работ обязаны пройти инст
руктаж по технике безопасности и строго соблюдать его требования: 

1. Перед началом работ студент должен ознакомиться с конструкцией, а так 

же с принципом работы прибора или инструмента; 

2. К работе с приборами и инструментами допускаются лица  прошедшие 

обучение в работе с ними в объеме лабораторного практикума; 

3. К выполнению лабораторной работы с одним прибором допускается 

группа студентов, состоящая не более чем из  4 человек, чтобы избежать 

несчастных случаев; 

4. При выполнении опыта лица непосредственно неработающие с приборами и 

инструментами должны находиться на безопасном расстоянии от них; 

5. Строго соблюдать правила и инструкции, прилагаемые к прибору при ра
боте с ним; 

6. Рабочее место должно быть подготовлено для работы с прибором в соот
ветствии с  инструкциями, прилагаемыми к прибору; 

7. Бережно обращаться с приборами и инструментами, не допускать их  

ударов и падений; 

8. Запрещается перенос приборов и инструментов, когда  его элементы на
ходятся в рабочем положении; 

9. Запрещается работать с приборами и инструментами с возвышений (ле
стниц, стульев, столов); 

10. Запрещается вскрывать и разбирать приборы и инструменты. При неис
правности прибора и инструмента необходимо сообщить об этом препо
давателю или заведующему лабораторией; 

11. В случае получения травм необходимо обратиться к преподавателю или 

заведующему лабораторией. 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УГЛА ЕСТЕСТВЕННОГО ОТКОСА  НЕСВЯЗНЫХ 

ГРУНТОВ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ 

 

Раздел дисциплины:   Технический контроль и диагностика портовых   

гидротехнических сооружений

Продолжительность ___2___ часа 

Вопросы (задачи), подлежащие исследованию 

1. Задача проведения лабораторной работы заключается в определении ес
тественного угла откоса грунта. 

2. В результате работы студент должен: 

- ознакомиться с полевой лабораторией Васильева и непосредственно с при
бором для выполнения данной работы; 

- приобрести навыки работы с приборами и инструментами, содержащимися 

в лабораторном комплекте; 

- овладеть приемами и усвоить методику обработки статистических мате
риалов полученных в ходе выполнения работы. 

Краткие теоретические или справочно-информационные материалы 

Лаборатория ЦНИИС-1 предназначена для полевых исследований харак
теристик грунта, так же ее используют и в лабораторных условиях. Лаборато
рия позволяет определять физические свойства песчано-глинистых грунтов, 

гранулометричесий состав, угол естественного откоса песков и др. В состав по
левой лаборатории входят — приборы и инструменты, с помощью которых оп
ределяются характеристики грунтов. Основной прибор,  используемый в дан
ной лабораторной работе насыпной короб для определения угла естественного 

откоса песчаных грунтов. 

Угол естественного откоса — это угол, при котором неукрепленный от
кос песчаного грунта еще сохраняет равновесие, или угол, под которым распо

лагается свободно насыпаемый песок. Угол естественного откоса определяется 

в воздушносухом состоянии и под водой. 

Угол естественного откоса позволяет определить угол внутреннего трения, ко
торый используется в расчетах строительных конструкций.  

Угол внутреннего трения — это угол наклона, прямолинейной части диа
граммы  сдвига грунта, к оси нормальных давлений. Угол внутреннего трения грун
тов величина практическая постоянная и является показателем сил трения в грунте, 

возникающих при явлениях сдвига и оказывающих сопротивление сдвигу. 

Рекомендации студентам по подготовке к лабораторной работе 

Перед началом выполнения работы студенту необходимо ознакомиться с 

приборами, инструкцией к этим приборам, пройти инструктаж по технике 

безопасности. Для быстрого и качественного выполнения работы студент пред
варительно должен изучить задание на выполнение работы представленное в 

лабораторном практикуме. 

Рекомендуемая литература 

1. Инструкции к приборам и инструментам (прилагаются к лабораторному 

оборудованию); 

2. РД.31.3.3-97 «Руководство по техническому контролю гидротехнических 

сооружений морского транспорта» — М.: Минтранс РФ — 1997;  

3. СниП III-4-80 « Техника безопасности в строительстве» — М.: Госстрой 

СССР — 1980; 

4. ГОСТ Р 8.563-96 ГСИ «Методики выполнения измерений» — М.: Гос
строй РФ — 1997; 

5. ПР 50.2.006-94 «Порядок проведения проверки средств измерений» — 

М.: Госстрой РФ — 1994. 

Описание экспериментальных установок (лабораторного оборудования) 

Насыпной короб, представляющий собой параллелепипед из плаксиглаза 

с линейной разметкой по вертикали и горизонтали. Короб разбит на два отсека, 

перекрытых между собой съемной перегородкой. С помощью такого короба 

определяется естественный угол откоса грунта в лабораторных условиях. 

Краткое содержание работы, выполняемой студентами в ходе занятия 

Студентам требуется определить в ходе опыта линейные параметры отко
са грунта в коробе. Опыт должен повторяться не менее 30 раз. Результаты каж
дого опыта должны быть записаны в таблицу 1. 

Порядок проведения эксперимента, постановки опыта, снятия замеров,  

и обработки данных эксперимента 

1. Для начала работ необходимо подготовить место проведения опытов. Для 

этого необходимо очистить лабораторный стол от посторонних предме
тов. Лабораторный стол должен быть плоским и столешница должна на
ходиться в горизонтальном положении.  

2. Стол для опыта покрывается бумагой для защиты от просыпания грунта. 

3. Для опыта готовиться проба грунта с фиксированным весом и объемом. 

4. Короб должен быть пуст, а съемная перегородка плотно установлена в 

коробе. 

5. Подготовленная проба грунта должна быть в сухом состоянии с опти
мальной влажностью. 

6. Грунт засыпается в первый отсек короба до верху, при этом короб должен 

стоять на столе неподвижно. 

7. Далее снимается перегородка плавным движением без рывков, при этом 

короб должен стоять неподвижно. 

8. Грунт высыпается во второй отсек под определенным углом. С линейных 

разметок на коробе снимаются высотное  и горизонтальное положение 

пробы грунта в коробе.