Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Расчет портовых гидротехнических сооружений

Покупка
Основная коллекция
Артикул: 614986.01.99
Методические рекомендации являются дополнением теоретического курса учебных дисциплин «Гидротехнические сооружения водных путей, портов и континентального шельфа», раздел «Портовые гидротехнические сооружения». Для студентов очной и заочной форм обучения специальности 270104 «Гидротехническое строительство» и инженерно-технических работников водного транспорта.
Костин, И. В. Расчет портовых гидротехнических сооружений : методические рекомендации по выполнению курсового проекта / И. В. Костин. - Москва : МГАВТ, 2011. - 75 с. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/400299 (дата обращения: 29.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ 

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

И. В. КОСТИН

РРААССЧЧЕЕТТ ППООРРТТООВВЫ
ЫХХ

ГГИИДДРРООТТЕЕХХННИИЧЧЕЕССККИИХХ ССООООРРУУЖ
ЖЕЕННИИЙЙ

АЛЬТАИР – МГАВТ

МОСКВА, 2011

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ 

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

И. В. КОСТИН

РРААССЧЧЕЕТТ ППООРРТТООВВЫ
ЫХХ

ГГИИДДРРООТТЕЕХХННИИЧЧЕЕССККИИХХ ССООООРРУУЖ
ЖЕЕННИИЙЙ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

АЛЬТАИР – МГАВТ

МОСКВА, 2011

Костин Игорь Владимирович

РАСЧЕТ ПОРТОВЫХ 

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

Методические рекомендации 

по выполнению курсового проекта

Подписано в печать__________ 2011 г.

Формат 60×90/16. Объем _____ п. л.

Заказ №_____. Тираж 100 экз.

Альтаир – МГАВТ

Московская государственная академия водного транспорта
117105, Москва, Новоданиловская набережная, д. 2, корп. 1

УДК 627.21; 627.22; 627.23

И. В. Костин Расчет портовых гидротехнических сооружений. Методические 
рекомендации по выполнению курсового проекта. М.: Альтаир - МГАВТ, 2011 – 75 с.

Методические рекомендации являются дополнением теоретического курса учебных 
дисциплин «Гидротехнические сооружения водных путей, портов и континентального 
шельфа», раздел «Портовые гидротехнические сооружения».
Для 
студентов 
очной 
и 
заочной 
форм 
обучения 
специальности 
270104 

«Гидротехническое строительство» и инженерно-технических работников водного 
транспорта.

Рецензент - к. т. н., доцент М. А. Сахненко.

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом МГАВТ.

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры Водных путей и 
портов (протокол №_____ от ______ 2010 г.).

Ответственность за оформление и содержание передаваемых в печать 
материалов несут авторы и кафедра академии, выпускающие учебнометодические материалы.

© МГАВТ, 2011
© Костин И. В., 2011

Содержание

ВВЕДЕНИЕ
8

1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ
9

2
РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ НАГРУЗОК НА ПРИЧАЛ
13

2.1
НАГРУЗКИ ОТ СКЛАДИРУЕМЫХ ГРУЗОВ
13

2.2
РАСЧЕТ КРАНОВЫХ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАГРУЗОК НА ПРИЧАЛ
14

2.2.1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КРАНОВЫХ НАГРУЗОК
14

2.2.2
РАСЧЕТ КРАНОВОЙ НАГРУЗКИ НА ПРИЧАЛ РАСПОРНОГО ТИПА
16

2.2.3
РАСЧЕТ КРАНОВОЙ НАГРУЗКИ НА ПРИЧАЛ ЭСТАКАДНОГО ТИПА
17

2.2.4
РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАГРУЗОК НА ПРИЧАЛ
18

3
РАСЧЕТ СУДОВЫХ НАГРУЗОК НА ПРИЧАЛ
19

3.1
НАГРУЗКА ОТ СТАТИЧЕСКОГО НАВАЛА ПРИШВАРТОВАННОГО СУДНА
19

3.2
НАГРУЗКА ОТ НАТЯЖЕНИЯ ШВАРТОВОВ
21

3.3
ДИНАМИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ПРИ ПОДХОДЕ СУДНА К ПРИЧАЛУ
22

4
РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНОЙ НАБЕРЕЖНОЙ УГОЛКОВОГО ТИПА
24

4.1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
24

4.2
ПЕРВЫЙ РАСЧЕТНЫЙ СЛУЧАЙ
27

4.3
ВТОРОЙ РАСЧЕТНЫЙ СЛУЧАЙ
34

4.4
ТРЕТИЙ РАСЧЕТНЫЙ СЛУЧАЙ
36

4.5
РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ПОЯСА ЛИЦЕВОЙ СТЕНКИ
39

4.6
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЯ НА ОБЩУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
39

5
РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ В ВИДЕ ТОНКОЙ СТЕНКИ
41

5.1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
41

5.2
РАСЧЕТ ЛИЦЕВОЙ ШПУНТОВОЙ СТЕНКИ
41

5.3
РАСЧЕТ АНКЕРНОЙ СИСТЕМЫ
46

5.4
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЯ НА ОБЩУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ
49

6
РАСЧЕТ ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ ЭСТАКАДНОГО ТИПА НА СВАЙНОМ ОСНОВАНИИ
50

6.1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
50

6.2
РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ НАГРУЗОК НА РИГЕЛЬ
49

6.3
РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАГРУЗОК НА РИГЕЛЬ
54

6.4
ПОДГОТОВКА РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ РАМЫ
54

6.5
РАСЧЕТ РАМЫ
55

6.6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ В ГРУНТ
56

РАСЧЕТ БЕРЕГОЗАЩИТНОГО СООРУЖЕНИЯ
60

7.1
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ
60

7.2
ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
60

7.3
РАСЧЕТ ВЫСОТЫ ВОЛНЫ
61

7.4
ДОПУСКАЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ НЕРАЗМЫВАЮЩИХ ДОННЫХ СКОРОСТЕЙ
63

7.5
ВОЛНОВЫЕ НАГРУЗКИ НА БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ
64

7.6
РАСЧЕТ ПЛИТ КРЕПЛЕНИЯ ОТКОСА
66

ЛИТЕРАТУРА
69

ПРИЛОЖЕНИЯ
71

Введение

Методические рекомендации написаны в соответствии с рабочей программой 

дисциплины 
«Гидротехнические 
сооружения 
водных 
путей, 
портов 
и 

континентального шельфа» и предназначены для студентов гидротехнической 
специальности всех форм обучения, выполняющих курсовой проект по разделу 
вышеуказанной 
дисциплины 
«Портовые 
гидротехнические 
сооружения». 
В 

рекомендациях 
изложены 
основные 
положения 
определения 
нагрузок 
на 

причальные сооружения; основные положения расчета причальных набережных в 
виде уголковой конструкции с внешней анкеровкой, в виде тонкой стенки из 
металлического шпунта с одним анкером и эстакадного типа на сваях-оболочках с 
поперечно-ригельной 
системой 
верхнего 
строения, 
а 
также 
откосного 

берегозащитного сооружения с креплением откосов железобетонными плитами. 
Приложение содержит необходимые справочные материалы для выполнения 
расчетов, а также основные характеристики морских судов.

В 
рамках 
курсового 
проектирования 
студентом 
в 
соответствии 
с 

индивидуальным заданием выполняются расчеты одного из трех видов причального 
сооружения, а также берегозащитного сооружения, исходные данные для расчета 
которого приведены в приложении. Помимо расчетов вручную курсовой проект 
должен включать в себя компьютерные расчеты причальных сооружений: для 
уголковой набережной – расчет общей устойчивости; для набережной в виде тонкой 
стенки – статический расчет больверка, расчет анкерной плиты, расчет анкерной 
стенки и расчет общей устойчивости; для свайной набережной – расчет рамной 
системы. Компьютерные расчеты выполняются с помощью программного комплекса 
SAPR, 
разработанного 
ОАО 
«Ленморниипроект», 
инструкции 
по 
работе 
с 

программами приведены в [1].

Курсовой проект состоит из пояснительной записки, выполненной на листах 

формата А4, и двух листов чертежей формата А2, выполненных в масштабе и с 
соблюдением правил оформления строительных чертежей. Пояснительная записка 
кроме основных расчетов должна включать введение, содержание и заключение. 
Состав чертежей в зависимости от вида причального сооружения, правила 
оформления титульного листа, а также штампа чертежей приведены в приложении.

Общие положения расчета портовых сооружений

В настоящее время строительные конструкции и основания рассчитываются на 

нагрузки и воздействия по методу предельных состояний. При расчете по этому 
методу четко устанавливаются предельные состояния конструкций и вводится 
система расчетных коэффициентов, благодаря которым конструкция гарантируется от 
наступления этих состояний при самых неблагоприятных сочетаниях нагрузок и при 
наименьших возможных значениях прочностных характеристик материалов.

Под предельным состоянием сооружения понимается такое его состояние,

при наступлении которого оно перестает удовлетворять предъявляемым к нему в 
процессе эксплуатации или при возведении требованиям, т. е. сооружение теряет 
способность сопротивляться
внешним силовым воздействиям или получает 

недопустимые деформации, или местные повреждения.

Конструкции и основания должны удовлетворять требованиям расчета по двум 

группам предельных состояний. Предельные состояния первой группы определяют 
исчерпание несущей способности или полную непригодность к
эксплуатации 

конструкций или оснований. Предельные состояния второй группы определяют 
непригодность сооружения к нормальной эксплуатации, при которой затрудняется 
нормальная
эксплуатация 
конструкций 
или 
оснований. 
Под 
нормальной 

эксплуатацией подразумевается эксплуатация без ограничений в соответствии с 
предусмотренными в нормах или заданиях на проектирование технологическими 
или иными условиями.

К предельным состояниям первой группы относят потерю устойчивости

положения; потерю устойчивости формы; разрушение сооружения любого характера, 
вызванное хрупким, пластичным или усталостным разрушением материала самого 
сооружения или основания; разрушение от совместного действия силовых факторов 
и неблагоприятных влияний внешней среды (воздействие агрессивной среды, 
действие попеременного замораживания и оттаивания и т. п.); состояния, при 
которых возникает необходимость прекращения эксплуатации вследствие опасных 
подвижек сооружения или основания.

К предельным состояниям второй группы относят недопустимые вертикальные 

осадки, горизонтальные перемещения и крены сооружения; недопустимые 
деформации конструкций в
результате прогиба, углов поворота,
колебаний 

конструкции; образование или недопустимое раскрытие трещин в железобетонных и 
каменных конструкциях.

В 
процессе 
эксплуатации 
портовые 
гидротехнические
сооружения 

подвергаются воздействию нагрузок от технологических процессов (причаливание,
швартовка судов, перегрузочные работы и т. д.), от различных природных факторов 
(ветер, волны, землетрясения и т. п.), а также от веса самого сооружения.

Установленное нормами среднестатистическое или номинальное значение

наибольшей нагрузки, позволяющей нормально эксплуатировать сооружение, 
называется нормативной нагрузкой.

В процессе эксплуатации сооружения
возможны некоторые изменения 

нагрузок из-за случайных отступлений от средних условий нормальной эксплуатации. 
Возможность отклонения нагрузки в неблагоприятную для сооружения сторону 
учитывается введением коэффициента надежности по нагрузке (Таблица 1.1). При 
этом разные категории нагрузок имеют разный коэффициент надежности по 
нагрузке.

Нагрузка, равная по значению произведению нормативной нагрузки на

коэффициент надежности по нагрузке, называется расчетной нагрузкой. Например,

= .

ТАБЛИЦА 1.1 ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НАДЕЖНОСТИ ПО НАГРУЗКЕ  Нагрузки и воздействия
Собственный вес элементов сооружения
1,05 

Вес грунта (вертикальное давление от веса грунта)
1,1 

Нагрузки от перегрузочных и транспортных средств
1,2

Нагрузки от складируемых грузов (кроме навалочных) на территории грузовых 
причалов в пределах крановых путей, пассажирских служебных и других причалов
1,2

То же за пределами крановых путей
1,3

Нагрузки от навалочных грузов
1,3 

Фильтрационное (гидростатическое) давление воды
1,0

Ледовые нагрузки
1,0

Волновые нагрузки
1,1

Нагрузки от судов
1,2

Нагрузки, вызванные изменением температуры
1,1

Сейсмические нагрузки
1,0

Нагрузки от стационарного технологического оборудования
1,2

Нагрузки от предварительного напряжения конструкции
1,0

Нагрузки от людей
1,3

Нагрузки, нормативные значения которых устанавливаются на основе статистической 
обработки многолетнего ряда наблюдений, экспериментальных исследований, 
фактического измерения и определяемые с учетом коэффициента динамичности

1,0

Несущая способность любой конструкции зависит от способности материала 

этой конструкции сопротивляться силовым воздействиям.

Нормы устанавливают предельное значение напряжений в материале, которое

называют 
его 
нормативным 
сопротивлением
Значения 
нормативных 

сопротивлений принимают по наименьшей контролируемой или браковочной 
характеристике в соответствии с действующими стандартами на материалы. 
Обеспеченность значений нормативных сопротивлений принимается не менее 95%.

Возможность 
отклонения 
прочностных
характеристик 
материалов 
в 

неблагоприятную сторону от их нормативных значений учитывается коэффициентом
надежности по материалу (грунту) (). При расчете несущей способности

конструкции (основания) в формулах принимается не нормативное сопротивление 
материала, из которого выполнена конструкция, а его наименьшее возможное 
значение, называемое расчетным сопротивлением материала.

Расчетное сопротивление материала (расчетная характеристика грунта) равно 

нормативному сопротивлению, деленному на коэффициент надежности по
материалу (грунту). Например,

= .

Численные 
значения 
коэффициентов
надежности 
по 
материалам 

устанавливаются 
соответствующими 
нормативными 
документами 
по 

проектированию сооружений, их конструкций и оснований.

Расчет по предельным состояниям первой группы. Этим расчетом 

гарантируется общая устойчивость и прочность системы «сооружение – основание», 
прочность 
отдельных 
элементов 
сооружений 
на 
протяжении 
всего 
срока 

эксплуатации сооружения с учетом возможной изменчивости нагрузок в невыгодную 
для конструкции сторону (учитывается коэффициентом надежности по нагрузке ) и 

прочностных 
характеристик 
материалов 
в 
меньшую 
сторону 
(учитывается 

коэффициентом надежности по материалу ). При этом должно быть выполнено 
условие, обеспечивающее недопущение наступления предельных состояний: 

≤ ,
(1.1)

где
– коэффициент сочетания нагрузок;
F – расчетное значение обобщенного силового воздействия (сила, момент, напряжение), 
по которому производится оценка предельного состояния;
R – расчетное значение обобщенной несущей способности сооружения и основания, 
определяемое по расчетным прочностным характеристикам материалов и грунтов;
– коэффициент условий работы, учитывающий тип сооружения, конструкции или 
основания, вид материала, приближенность расчетных схем и другие факторы;
– коэффициент надежности по ответственности (назначению) сооружения.

Коэффициент сочетания нагрузок в расчетных формулах учитывает вид 

сочетания нагрузок (основное или особое) и принимается равным для основного 
сочетания 1,0; для особого сочетания – 0,9; для сочетания нагрузок на период 
строительства – 0,95.

Коэффициент условий работы оценивает неблагоприятные и благоприятные 

условия 
работы 
конструкции 
или
отдельных 
материалов 
конструкции, 
не

учитываемые в расчете прямым путем. Этим коэффициентом оцениваются условия, 
характер и стадия работы элемента, способы его изготовления и закрепления, 

размеры сечения, специфика конструкции или сооружения, влияние температуры, 
агрессивности, влажности среды и длительности воздействия, приближенность 
расчетных схем и т. д. Коэффициент, учитывающий благоприятные условия работы, 
больше единицы, а неблагоприятные условия работы – меньше единицы.

Коэффициент надежности по ответственности сооружения учитывает 

капитальность и значимость последствий при наступлении тех или иных предельных 
состояний. Все портовые гидротехнические сооружения в зависимости от их 
размеров, действующих на них нагрузок и последствий нарушения их эксплуатации 
делят на классы (Таблица 1.2). При расчетах по предельным состояниям первой 
группы значение коэффициента надежности принимается равным для I класса 
сооружений – 1,25; для II класса – 1,20; для III класса – 1,15; для IV класса – 1,10.

ТАБЛИЦА 1.2 КЛАССЫ ОСНОВНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ МОРСКИХ ПОРТОВ

Сооружения
Показатели, определяющие 

класс сооружения

Класс 

сооружения

Причальные сооружения основного назначения

Глубина у сооружения, м:
более 25
20…25
менее 20

I
II
III

Внешние оградительные сооружения

Глубина у сооружения, м:
более 25
5…25
менее 5

I
II
III

Внутренние оградительные сооружения; 
берегоукрепительные сооружения пассивной 
защиты

Высота сооружения, м:
более 15
15 и менее

II
III

Второстепенные причальные сооружения
IV

Расчет по предельным состояниям второй группы. Наступление 

предельных состояний по второй группе, как правило, не приводит к таким опасным 
последствиям, 
как 
исчерпание 
несущей 
способности. 
Поэтому 
расчеты 

гидротехнических 
сооружений 
по 
предельным 
состояниям 
второй 
группы 

производят, принимая значения всех коэффициентов в формуле (1.1) равными 1,0, за 
исключением случаев, установленных в СНиП на проектирование отдельных видов 
сооружения, их конструкций и оснований.