Гидросооружения водных путей, портов и континентального шельфа

1. КШ Защита металлических конструкций морских гидротехнических сооружений от коррозии

1) Пассивная

Металлоконструкции покрываются лакокрасочными, цементными, асбестоцементными и т. п. растворами.

2) Активная

2.1 Катодная

2.2. Протекторная (анодная) Системой катодной защиты является совокупность защищаемого сооружения источником постоянного тока соединительной линией с катодом (вода).

Анодами могут являться

1) Углеродистые стали (рельсы) чугун, цинк, свинец, относительно дешевые, но не долговечные, низкая химическая стойкость.

2) Графитовые аноды (высокая электрохимическая стойкость) являются хрупкими и сложно обеспечить соединение с проводом.

3) Биноды — сплав нескольких металлов, который обладает стойкостью к электрокоррозиии Протекторами являются металлические чушки из цинка, алюминия, магния или их сплавов.

Магний имеет меньший вес, но более высокий потенциал на поверхности быстро создается известковый защитный слой, поэтому продолжительность работы не велика.

Алюминий имеет высокий потенциал, но, однако образуется окисная пленка.

Для предотвращения образования окисной пленки алюминий алюминируют. При расчете протекторных систем защиты учитывают протяженность сооружения, площадь защищаемой поверхности, удельную электропроводность среды.

Плюсы катодной системы защиты

— высокое рабочее напряжение применяется для больших сооружений, меньшая потребность в анодах, чем у протекторной, простота регулирования.

— возможность комбинировать с другими методами

Минусы катодной системы защиты

— необходим источник постоянного тока

— возможно неправильное подключение источника тока

— возможность перезащиты

— низкая механическая надежность Плюсы протекторной защиты

— без источника энергии

— низкая первоначальная стоимость

— простота конструкции и возможность подключения

— небольшой объем контр обследований

— низкая простота защиты Минусы протекторной защиты

— высокие эксплуатационные расходы

— зависимость от электропроводности.

2. КШ Строительство уголковых набережных на внутренних водных путях. Конструкция. Достоинства и недостатки

Речные причалы чаще всего делают комбинированными, совмещая 2 типа причалов:

Основание возводят из массивной кладки.

Верхнюю часть обычно делают в виде уголковой набережной.

Это объясняется неравномерностью годового речного стока. В меженный период уровень воды в реке падает, а в паводок (1 месяц в году) подымается.

Начали применяться при строительстве портов сравнительно давно.

В настоящее время в нашей стране используются три конструктивные разновидности уголковых набережных:

— с внутренней анкеровкой,

— с внешней анкеровкой,

— контрфорсные.

УГОЛКОВАЯ НАБЕРЕЖНАЯ С ВНУТРЕННЕЙ АНКЕРОВКОЙКонструкции этого типа состоят из вертикальных и горизонтальных элементов (уголок), соединенных между собой анкерными тягами. Вертикальные элементы опираются на горизонтальные и входят в специальные выступы в них.

УГОЛКОВЫЕ НАБЕРЕЖНЫЕ С ВНЕШНЕЙ АНКЕРОВКОЙ. Отличаются тем, что их лицевые плиты анкеруются не к фундаменту, а к специальным анкерным плитам. Этот прием позволил снизить напряжения в основании причальной стенки.

УГОЛКОВЫЕ КОНТРФОРСНЫЕ НАБЕРЕЖНЫЕ СТЕНКИ. Состоят из лицевых, фундаментных и контрфорсных плит. Толщина фундаментных плит различная: у внешней стенки она 0,25 м, а внутри под контрфорсами 0,5 м, Стенки собирают из блоков весом 100 т (при ширине блока 4 м и глубине 11,5м). Швы между блоками перекрываются рулонными материалами.

Достоинства:

— высокая степень сборности;

— индустриальность производства отдельных элементов;

— простота устройства (простота расчета);

— для внутренней анкеровки блоки конструкции собираются на берегу (уменьшаются сложности монтажа).

Недостатки:

— сложность монтажа стенки (для внешней анкеровки);

— трудность обеспечения плотного сопряжения лицевых и фундаментных плит для обеспечения грунтонепроницаемости.

3. КШ Нагрузки на причал от судов. Параметры судна, влияющие на интенсивность этих нагрузок

1)Навал пришвартованного судна от действия ветра.

Навал на причальное сооружение пришвартованного судна обусловливается воздействием на судно ветра и течения, направленным в сторону причала. Нагрузка от ветрового навала, зависит от скорости ветра и парусности судна. При стоянке судна у причала, образованного палами, нагрузка от его навала передаётся в виде сосредоточенных сил, причём только на те палы, которые расположены в пределах прямолинейной вставки судна. Распределение нагрузки на палы производят с учётом их жёсткости.

2) От натяжения швартовов.

Нагрузки на причальное сооружение от натяжения швартовов обусловливается действием на судно ветра и течения, направленных от причала (в сторону акватории). Однако в этом случае при определении надводной парусности судна учитывают влияние экранирующих преград (причала, складов и других береговых сооружений), расположенных с наветренной стороны судна. Передача швартовных нагрузок на причальные сооружения осуществляется швартовными концами, закреплёнными к тумбам или рымам.

3) Навал судна при подходе к причалу.

Нагрузка от навала судна при его подходе к причалу обусловливается тем, что в момент контакта с причальным сооружением судно ещё обладает некоторой непогашенной скоростью. Характер изменения этой нагрузки во времени и её величина зависят от целого ряда факторов: массы судна и присоединённой массы воды, массы сооружения, конструкции отбойных устройств, угла подхода судна к сооружению, его скорости в момент касания сооружения, возможности судна разворачиваться в плане и т. д.

4. КШ Состав порта. Территория, акватория, причальный фронт, береговые сооружения и др

ПОРТ И ЕГО ЭЛЕМЕНТЫ.

Итак, акватория порта состоит из внутренней акватории и внешних рейдов, которые подразделяются на РЕЙДЫ ОТСТОЯ и ПЕРЕГРУЗОЧНЫЕ. Элементами внутренней защищенной акватории являются:

— ВНУТРЕННИЕ РЕЙДЫ (входной, маневровый, для отстоя судов). Это участки, закрытые от волнения, в них имеются стационарные якоря, обозначенные причальными бочками или иметься швартовные палы

— ОПЕРАТИВНАЯ АКВАТОРИЯ, ВНУТРЕННИЕ СУДОВЫЕ ХОДЫ.

— ЗАТОНЫ (зимовка, ремонт судов)

— МОЛЫ И ВОЛНОЛОМЫ — защитные сооружения акватории порта, молы примыкают к берегу, волноломы с берегом не соединяются.

— ПРИЧАЛЫ — это набережные различных типов для различных грузов.

— ОПЕРАТИВНАЯ АКВАТОРИЯ (гавани, ковши, портовые бассейны) часть внутренней акватории порта, непосредственно примыкающая к причальным сооружениям, служащая для обеспечения подхода судов, швартовки, передачи грузов с борта судна и т. д.

— ТЕРРИТОРИЯ ПОРТАэто участок территории порта, на котором располагается хозяйство порта; сооружения, здания, дороги, другие коммуникации, склады. Территория порта состоит из пяти функциональных зон:

— Причальный фронт — участок берега, обустроенные причалами. Линия причального фронта ограничивает территорию порта с морской стороны. Требования, предъявляемые к начертанию в плане причального фронта, диктуются необходимостью создания благоприятных эксплуатационных условий для обработки судов и эффективной работы сухопутных видов транспорта.

— ОПЕРАЦИОННАЯ,

— ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ,

— ОБЩЕПОРТОВЫХ ОБЪЕКТОВ.

— ПРЕДПОРТОВАЯ,

— ПАССАЖИРСКИХ ОПЕРАЦИЙ. Первые три зоны — это режимная территория с пропускной системой, две другиенережимные. В операционной зоне располагаются погрузо-разгрузочные комплексы механизмов, прикордонные склады, погрузочно-разгрузочные автомобильные и железнодорожные фронты

5. КШ Роль водных путей в экономике России. Водный путь. Объем грузооборота по внутренним водным путям и морским транспортом. Внешний каботаж

Водный путь — это водное пространство, регламентируемое правилами судоходства. Внешний каботаж — это перевозки между портами одной страны, но в разных бассейнах. Грузооборот по внутренним водным путям составляет 125 млн. т., а объем грузооборота на морских перевозках — 480 млн.т. Водные пути России с уникальными гидротехническими сооружениями являются национальным богатством страны и активно используются для транспортного обслуживания территорий 68 субъектов. Протяженность единой водной системы России составляет 101,5 тыс.км. Однако существуют и свои недостатки, а именно: порты России не имеют международного статуса; проблема, связанная с Кочетовским гидроузлом — имеет однониточный шлюз, что затрудняет движение судов (В этом году будет введена 2 нитка); Городецкий гидроузел — в 60 км от Городца Волга не судоходна, происходит это из-за того, что Чебоксарское водохранилище не было доведено до проектных отметок (просчитались проектировщики), что стало подтапливать г. Козмодемьянск и как выход раз в сутки открывают шлюз и подают воду в нижний бьеф, чтобы суда могли пройти мелководный участок; Кошкин фарватер — в Ладожском озере в устье Невы происходит обмеление каменистого фарватера и глубины падают, судам приходится ждать подъема воды; Мосты в Санкт-Петербурге — открываются лишь ночью на 3 часа, для решения этой проблемы нужен канал, существует два варианта строительства канала: 1. канал из Ладоги в Выборг через Оксинские озера-длина 150 км, строится 5 лет или 2. канал из Ладоги в Сестрорецк — длина 65 км, будет строится 10 лет; исчерпана проектная возможность.

6. КШ Новые технологии, впервые примененные при строительстве канала им. Москвы

Технологии, применяемые при строительстве канала Волго-Москва: непрерывное бетонирование и в зимнее время; бетон подвозили всё время и он был теплым, технология применения пластичного бетона, сварка арматуры, применение гидромеханизации; были использованы советские насосы (64 насоса, высотой 2,5 м); были использованы землесосы ЗГМ, производительностью 1450 м3/ч. Канал им. Москвы берет начало на р. Волге у деревни Иваньково и идет до Химок. Протяженность канала 128 км. Строительство началось в 1932 г. и закончилось в 1937 г. Необходимость сооружения этого объекта диктовалась острой нехваткой воды в г. Москве, суточное потребление которой составляло 65 л. на человека вместо 600л. по норме. Размеры шлюза: длина 290 м, ширина 30 м и глубина 5,5 м. В итоге р. Москва поднялась на 4 м с 121 м до 125 м.

7. КШ Механизмы применяющиеся при дноуглубительных работах. Карты дноуглубления. Свалка грунта. Аббревиатура землесосного снаряда

Разработка грунта прорезей осуществляется следующими механизмами:

землесосными снарядами (роторные и фрезовый), оборудованными механическими или гидравлическими рыхлителями грунта;

землечерпательными многочерпаковыми снарядами;

плавучими кранами с различными грунтозаборными механизмами (грейферами, двустворчатыми захватами, экскаваторными ковшами типа Драгляин — производительность 300 м3/ч; напор-40.);

взрывами в скальных породах с последующим удалением грунта плавучими кранами.

Грунт укладывается:

землечерпалки с отвозом грунта шаландами или выбросом грунта в сторону от судового хода — в отвал;

грейферные краны с погрузкой грунта в шаланды или с укладкой в отвал;

землесосные снаряды, оснащенные фрезерными или гидравлическими рыхлителями, транспортирующие грунт по плавучему трубопроводу в отвал или в специальные шаланды. Из таких шаланд грунт выбирается шаландоперегружателями или шаланды имеют раскрывающиеся днища и способны разгрузиться самостоятельно в заданном месте.

На реках грунт приваливается к берегу.

МШДЭС — Многочерпаковый снаряд с шаландовым способом отвозки грунта, c дизель-электрической установкой, самоходный.

Земснаряды подразделяются на морские, озерные, речные. Их аббревиатура: «М-СП», «М», «О», «Р», «Л».

«М-СП» — земснаряды, предназначены для работы в 20-ти мильной зоне моря при высоте волны до 3,5 м.

«М» земснаряды, работающие в море, озерах, в устьях рек при высоте волны до 3 м;

«О» — озерные земснаряды, работают при высоте волны до 2 м;

«Р» — речные, работающие при высоте волны до 1,25 м.

«Л» — легкие земснаряды, выдерживают волнение до 2-х баллов. Земснаряды, кроме «Л» подведомственны Морскому и Речному Регистрам.

8. КШ География и протяженность внутренних водных путей России. Судоходные каналы. Параметры водного пути, определяющие тип и дедвейт судов для беспрепятственного прохода

Протяженность единой водной системы России составляет 101,5 тыс. км, в том числе шлюзованные участки и каналы — 19тыс. км, освещаемая обстановка — 61 тыс. км, гарантированные габариты судовых ходов — 67 тыс. км. Существуют некоторые неудобства, которые мешают водным путям стать международными: порты России не имеют международного статуса; проблема, связанная с Кочетовским гидроузлом — имеет однониточный шлюз, что затрудняет движение судов (В этом году будет введена 2 нитка); Городецкий гидроузел — в 60 км от Городца Волга не судоходна, происходит это из-за того, что Чебоксарское водохранилище не было доведено до проектных отметок (просчитались проектировщики), что стало подтапливать г. Космодемьянск и как выход раз в сутки открывают шлюз и подают воду в нижний бьеф, чтобы суда могли пройти мелководный участок; Кошкин фарватер — в Ладожском озере в устье Невы происходит обмеление каменистого фарватера и глубины падают, судам приходится ждать подъема воды; Мосты в Санкт-Петербурге — открываются лишь ночью на 3 часа, для решения этой проблемы нужен канал, существует два варианта строительства канала: 1. канал из Ладоги в Выборг через Оксинские озера-длина 150 км, строится 5 лет или 2. канал из Ладоги в Сестрорецк — длина 65 км, будет строится 10 лет; исчерпана проектная возможность.

Основными параметрами водного пути являются:

1) Глубина

2) Ширина Судоходные каналы: Волго-Донской судоходный канал Беломоро-Балтийский канал Волго-Балтийский канал

9. КШ Континентальный шельф. Необходимость и целесообразность освоения континентального шельфа. Способы освоения

Шельф — это продолжение на море береговой материковой отмели. Континентальный шельф прибрежного государства включает в себя морское дно и недра подводных районов, простирающихся за пределы территориального моря на всем протяжении естественного продолжения сухопутной границы этого государства до внешней границы подводной окраины материка или па расстояние 200 морских миль, когда внешняя граница не простирается на такое расстояние.

Шельф обычно имеет малый уклон от 7 до 8 градусов. На границе где шельф переходит в материковый склон крутизна возрастает до 15 градусов — это является внешним краем шельфа. По геологическому признаку шельфы сложены в основном осадочными породами. Ширина полосы шельфа может быть самой различной: от нескольких сот метров до полутора тысяч километров. Так ширина шельфа Баренцева мори равна 1100 км, Средняя же ширина шельфа 65 км. Средняя глубина шельфа Баренцева моря 229 м. Средняя глубина всех шельфов 130 м. Площадь шельфов океанов в изобате 200 м равна 26,6млн.кв.км что составляет 7,4% обшей поверхности океана.

Возможны три основные схемы освоения месторождений:

— надводная;

— подводная;

— комбинированная.

10 КШ Фильтрация через грунтовые плотины. Противофильтрационные устройства в теле плотины и в основании.

Противофильтрационные устройства В теле плотины:-Глиняный экран В основании плотины:-Понур-Дренаж-Рисберма

Основные противофильтрационные устройства в теле плотины — ядра, экраны, диафрагмы. Для создания их применяют суглинки, глины, глинобетон, торф, находят применение и битумные составы, асфальтобетон, бетон и полимерные пленки.

Грунтовое ядро. Ядро относительно оси плотины размещают по следующим схемам (рис. 5.21). Смещая ядро в сторону верхнего бьефа или делая его наклонным, можно повысить устойчивость низового откоса в связи с уменьшением фильтрационной силы и увеличением объема сухого грунта, для которого сдвиговые характеристики будут больше. Верх ядра располагают выше ФПУ, чтобы исключить перелив воды через него; одновременно должно быть обеспечено расстояние от гребня плотины до верха ядра больше глубины промерзания.

Минимальный размер ядра поверху назначают из условия производства работ, но не менее 0,8 м, а понизу, на уровне кривой депрессии за ядром, определяют по формуле:

где — разность уровней воды до ядра и за ним; - допускаемый градиент.

Грунтовый экран. Под экраном понимается противофильтрационное устройство, располагаемое по верховому откосу плотины (см. рис. 5.21). Заложение внутреннего откоса экрана принимают из условия устойчивости откоса плотины, на котором он уложен. Толщину экрана (а она измеряется нормально к его откосу) поверху 8, задают не менее 0,8 м, а внизу ее определяют расчетом.

Отметку верха экрана принимают выше ФПУ, с учетом нагона и наката волны. Поверх экрана укладывают пригрузку из несвязных грунтов, толщиной не менее глубины промерзания.

Экраны из негрунтовых материалов. Находят распространение экраны из полимерных пленок. Они достаточно прочны, химически инертны и хорошо свариваются горячим способом. Для недопущения разрыва пленки предусматриваются компенсаторы, необходимые по температурным условиям и осадке грунта тела плотины. Пленки укладывают на откосы плотины с заложением не менее 3, на подготовку из песчаных грунтов с крупностью частиц не более 6 мм. Толщина подготовки 0,3…0,5 м, сверху пленку, покрывают защитным песчаным слоем.

Диафрагмы. Противофильтрационные устройства в виде диафрагм (вертикальных стенок) размещают обычно по оси плотины. Их выполняют из бетона, железобетона, дерева, металла, а также из асфальтобетона. Размеры определяют расчетом.

11. КШ Состав сооружений водохранилищного гидроузла. Назначение входящих в гидроузел сооружений.

Гидроузлом называют группу гидротехнических сооружений, объединенных условиями совместной работы и местоположением.

В состав сооружений гидроузла входят:

1) Плотина — служит для аккумулирования воды.

2) Рыбоподъемник — служит для пропуска рыбы.

3) Шлюз — необходим для пропуска судов.

4) Судоподъемник — необходим для подъема/спуска судов.

5) Здание ГЭС — служит для выработки электроэнергии.

6) Водосброс — необходим для контролирования уровня воды.

12. КШ Основные категории и виды грузов. Категории эксплуатационных нагрузок на причальные сооружения в зависимости от видов грузов

Категории грузов:

— Наливные (нефть, мазут, хим. грузы и т. д.)

— Навалочные (уголь, руда, зерно и т. д.)

— Генеральные грузы (пиленный лес, груз в кипах, мешках, упаковках и т. д.)

Нагрузки на причал от складируемых грузов называется эксплуатационные, применяются по нормам технологического оборудования. Нагрузки на морской причал от складируемых грузов принимают равномерно распределенными. В зависимости от рода грузов и назначения причалы делятся на 4 категории.

Если крана нет:

Причал и примыкающая к нему территория порта делятся на 4 зоны: А — зона линии кордона — грузы с ограниченной высотой штабеля. При обычных расстояниях между линией кордона и первым подкрановым рельсам 2,25 — 2,75 — эта зона практически отсутствует. Б — зона расположения основных перегрузочных механизмов и прикордонных транспортных устройств. Высота штабелей грузов ограничена. А + Б — прикордонный участок территории причала.

В — зона переходная, в которой располагаются откосы штабелей навалочных грузов. Протяженность -6 м. Г — зона тыловая, протяженность не ограничена.

На каждую зону определяют величину нагрузки, интенсивность которой зависит от типа грузов и принимается по таблице в зависимости от категории нагрузки.

Если кран есть:

13. КШ Причины колебания уровня водной поверхности на морях и реках. Отсчетные уровни морских и речных портов. Факторы, влияющие на них. Возвышение кордона, причала, глубина у причала

Причиной колебания уровня водной поверхности являются:

— гидрометеорологические процессы, вызывающие горизонтальное и вертикальное перемещения водных масс;

— силы притяжения Луны и Солнца

— тектонические процессы, связаннее с колебаниями, разломами и сдвигами в земной корн В соответствии с действующими нормативами документами отсчетные уровни для морских портовых акваторий назначаются отдельно для причальных или неприливных морей, на основе графиков обеспеченности уровней за многолетний период.

Возвышение кордона причала является важной высотной характеристикой порта, определяющей, как правило, отметку территории всей прикордонной полосы.

Проектное значение отметки кордона причала должно удовлетворять следующим условиям:

а) возвышение кордона над отсчетным уровнем должно обеспечивать нормальные условия для производства перегрузочных операций и работы наземного транспорта;

б) подземные коммуникации причала (водопровод, кабели электроснабжения и пр.) должны располагаться выше горизонта воды;

в) причал должен быть незатопляемым.

В морских портах возвышение кордона грузовых и пассажирских причалов определяют на основе расчета основной и поверочной норм. Основная норма устанавливает возвышение кордона причала, обеспечивающее удобство стоянки судов, производство перегрузочных операций, надежность работы сухопутных коммуникаций. По поверочной норме устанавливается отметка кордона, обеспечивающая незатопляемость территории причала. В результате, возвышение кордона причала принимается по наибольшему из двух соответствующих значений.

Разработка проекта портовой акватории предусматривает определение навигационной глубины, обеспечивающей безопасное передвижение расчетного судна с заданной скоростью при самых неблагоприятных условиях: и проектной глубины: где: Т_с -осадка расчетного судна в грузу; Z₁ — минимальный навигационный запас, обеспечивающий безопасность и управляемость судна при движении; Z₂ — волновой запас (на погружение оконечности судна при волнении); Z₃ — скоростной запас при движении судна по каналу (на акватории порта не учитывают); Zo — запас на крен судна, вследствие неправильной его загрузки или циркуляции судна; Z₄ — запас на заносимость в период между ремонтными черпаниями.

где: С — величина, дополняющая расчетную глубину причала до унифицированных и перспективных глубин.

Рис. 15.1. Схема определения глубины причала

14. КШ Конструирование причалов типа «Больверк». Элементы конструкций. Принципы расчета и проверка на устойчивость

Причальные сооружения в виде тонких стенок называемые часто больверками являются наиболее экономичными и наименее чувствительными к перегрузкам из всех известных конструкций и применяются для строительства набережных практически любой высоты в тех случая, когда грунты основания допускают погружение шпунта и свай на необходимую глубину. В общем случае набережная типа больверк включает свайный или шпунтовый ряд воспринимающий распор грунта и омоноличенный поверху шапочной балкой, анкерные устройства той или иной конструкции, обеспечивающие устойчивость шпунтового ряда, и разгрузочные устройства, уменьшающие горизонтальное давление грунта на шпунтовый ряд.

Больверки обычно разделяют на незаанкерованные (безанкерные) и заанксрованные. Наиболее простой является конструкция набережной в виде незаанкерованной шпунтовой стенки, представляющей собой шпунтовый ряд с шапочной балкой, засыпанный со стороны территории грунтом. Такая конструкция применяется для временных сооружений или для постоянных набережных небольшой (примерно до 5 м) высоты. При повышенной жесткости шпунта высота набережной может достигать 7 … 8 м. Как правило, глубина забивки шпунтов в конструкциях этого типа равна или несколько меньше свободной высоты причальной стенки.

Наиболее широко распространены заанкерованные шпунтовые стенки. При высоте набережной до 10 — 12 м шпунтовая стенка обычно крепится одним рядом анкерных тяг к анкерным плитам или стенкам. Точку крепления анкерной тяги к шпунту выбирают выше строительною уровня воды, а оптимальная длина консольной части шпунтового ряда h в зависимости от его конструкции может составлять до 0,35 Н. Глубина забивки шпунта l и длина анкерной тяга L зависят от ряда факторов, но обычно принимают Зм

Больверком называется причальное сооружение, состоящие из тонкой вертикальной стенки и анкерных устройств.

Тонкая вертикальная стенка заглублена в грунт на требуемую по расчету отметку. Стенка удерживает грунт засыпки причала. Вследствие бокового давления грунта засыпки, которое усиливается за счет эксплуатационных нагрузок на причал, в вертикальной подпорной стенке возникают изгибающие моменты. Поэтому она работает на изгиб в направлении, перпендикулярном линии кордона. Элементы, образующие стенку, должны обладать большим моментом сопротивления в этом направлении. Это достигается использованием рациональных форм сечения шпунта и свай, образующих стенку.

Анкерные устройства служат опорой верхнего конца тонкой вертикальной стенки. Анкерные устройства состоят из анкерных тяг и анкерных опор. Анкерные тяги одним своим концом крепятся к тонкой вертикальной стенке, а другим — анкерным опорам, расположенным в тыловой части причала Анкерные тяги снабжены соединительными муфтами (талрепами) для натяжения.

Анкерные опоры воспринимают усилие, передаваемое анкерными тягами.

Если глубина у кордона причала невелика (2−3 м), то могут применяться незаанкерованные больверки, где анкерное устройство отсутствует.

Оголовок омоноличивает верхний конец вертикальной стенки. Служит для предохранения от коррозии шпунта и свай в зоне переменного уровня и выше, для закрепления отбойных устройств. В оголовке устраиваются тумбовые массивы, на которых располагаются прикордонные швартовные тумбы.

Засыпка служит для образования территории и самого причала. Она производится песчаным грунтом о каменной призмой и контрфильтром, если стенка грунтопроницаема и без каменной призмы, если стенка грунтонепроницаема. Каменная призма применяется также для снижения активного давления грунта.

При строительстве причала типа «Больверк», грунт засыпки имеет угол внутреннего трения. Равнодействующая сила тяжести грунта действует на шпунт под углом направленным в сторону акватории. Следствием этого является прогиб шпунта направленный в сторону действия равнодействующей силы. Для предотвращения прогиба шпунта применяют анкеровку. При проектировании главной задачей является расчёт диаметра тяги и площади анкерной плиты.

15. КШ Конструирование причалов из массивов-гигантов. Элементы конструкции. Порядок расчета и проверки на устойчивость элементов конструкции

Расчет причальных сооружений гравитационного типа.

При расчете необходимо выполнить:

1. Расчет устойчивости на опрокидывание;

2. Расчет устойчивости на сдвиг по подошве сооружения и по грунту основания совместно с каменной постелью;

3. Расчет прочности каменной постели и грунта основания под каменной постелью;

4. Расчет прочности отдельных элементов конструкции;

5. Расчет общей устойчивости сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения и фиксированным плоскостям.

1 — швартовная тумба;

2 — тумбовый массив;

3 — уголковая стенка верхнего строения.

Верхнее строение выполняется в виде монолитной ж/б конструкции, включающей в себя тумбовый массив и уголковую стенку верхнего строения.

Элементы конструкции: — Массивы гиганты-Каменная постельНадстройка (уголковый массив)-Швартовная тумба Нагрузки, воздействующие на верхнее строение:

1) швартовная;

2) от навала судна;

3) от давления грунта (включая эксплуатационную нагрузку);

4) собственный вес сооружения.

Достоинства:

— относительно малая трудоемкость и длительность работ по установке на место;

— не нужны краны.

Недостатки:

— необходимы специальные сооружения для спуска массива — гиганта на воду (доки, судоподъемники).

16. КШ Конструирование причалов из массивовой кладки. Элементы конструкций. Порядок расчета и проверки на устойчивость элементов конструкций

Из бетонных массивов.

1. Из пустотелых массивов.

Пустоты составляют 25…30%, заполняются ГПС.

Достоинства:

· уменьшение объема бетона;

· использование кранов меньшей грузоподъемности.

Недостатки:

· возможно раскрытие швов;

· вымывание ГПС.

2. Массивовая набережная с разгружающей консолью.

3.

Недостатки всех 3-х видов:

· необходимо уложить большое число элементов с помощью водолазов;

· производство работ по отгрузке постели трудоемко и длительно;

· часто требуется перекладка массивов с досыпкой камня;

· необходимо весьма тщательное равнение постели;

· при 2-х баллах волнения работы прекращаются, что значительно увеличивает сроки строительства;

· необходимы плавучие краны большой грузоподъемности;

· большие объемы бетона.

· При расчете необходимо выполнить:

Элементы конструкции:

— 1−4 Курса массивов

— Разгружающая консоль

— Каменная постель

— Надстройка (уголковый массив)

— Швартовная тумба Порядок расчета

1. Расчет устойчивости на опрокидывание;

2. Проверка возможности раскрытия шва с лицевой стороны основания верхнего курса массивов.

3. Производится расчет надстройки на устойчивость и прочность.

4. Определение напряжений на каменную постель и грунт основания.

5. Расчет устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

17. КШ Конструирование причалов на свайном основании. Элементы конструкций. Порядок расчета элементов конструкции, проверка на устойчивость секции сооружения. Отличие в расчете пирса и набережной

Причальные сооружения с высоким свайным ростверком получили наибольшее распространение в морском портовом строительстве. Их возводят в том случае, когда грунты основания допускают погружение свай на требуемую глубину. Этот тип причальных сооружений характеризуется сравнительно небольшим весом и в ряде случаев отсутствием распорного давления грунта на них. В связи с этим нагрузки, передаваемые от свайных сооружений на основания, оказываются меньше чем, например, от сооружений гравитационного типа.

По конструктивным признакам причальные сооружения с высоким свайным ростверком могут быть подразделены на две большие группы: сквозные и набережные-стенки.

Набережные стенки, воспринимающие распорное давление грунта, называются распорными, а сквозные сооружения, как правило, не воспринимающие распор грунта, — безраспорными. Промежуточное положение между этими двумя типами занимают набережные с задним шпунтом.

Сквозные свайные сооружения благодаря наличию подпричального откоса почти не отражают подходящие к ним волны, поэтому их возведение благоприятно сказывается на волновом режиме акватории порта. Набережные-стенки строят в тяжелых гидрологических, в частности ледовых условиях.

18. КШ Конструирование причалов из оболочек большого диаметра. Типы конструкции. Элементы конструкции. Используемые материалы

Сооружения из оболочек большого диаметра состоят из двух основных элементов — оболочки и надстройки. Оболочки устраивают либо на каменную постель, либо непосредственно на грунт заглублением подошвы на 1,5−2,5 м ниже проектной отметки дна путем монтажа в заранее подготовленные прорези или погружением с помощью подмыва, огрузки или иными методами. Заглубление исключает возможность выпирания грунта, находящегося внутри оболочки, и ее подмыва.

Основным недостатком конструкций из оболочек большого диаметра является большая масса монтажных элементов, в связи, с чем для транспортирования и монтажа сооружений требуются тяжелое подъемное оборудование.

1. D10 метров — частично защемленные в грунте;

2. D = 10 метров — оболочки гравитационные с каменной постелью.

19. КШ Вход в порт. Ширина входных ворот. Определение проектной глубины водных подходов, акватория порта, у причалов

Под входом в порт понимают совокупность элементов, обеспечивающих безопасность прохождения судов на акваторию порта: входные ворота, участок подходного канала с одной стороны и входного рейда с другой. Ширина входа в порт — это проекция расстояния между головами оградительных сооружений на нормаль к оси судового хода.

Расчет проходной ширины ворот порта.

где: — ширина судна;- скорость сноса судна под действием течения и ветра (скорость дрейфования), м/с; - скорость судна при подходе к порту; - расчетная длина судна; - время рыскания судна (принимается равным 60с); - угол рыскания (3−10 град,);- запас навигационной безопасности.

Навигационная глубина порта определяется как сумма слагаемых: где — осадка расчетного судна в грузу; - запас на увеличение осадки судна при его крене, для танкеров Zo= 0,017 В (запас на крен судна), где В-ширина танкера; - запас глубины в порту, он равен 0,04 Т (запас на движение судна); - волновой запас; - Запас на осадку судна на ходу (скоростной запас) (принимается по таблице); - багерместерский запас — сознательное переуглубление дна. Если порт подвержен приливам — отливам, то величина отлива — прилива также учитывается, но тогда навигационных глубины будет две — при приливе и при отливе.

Глубина в канале определяется по зависимости:, где: — осадка расчетного судна. Глубина воды в канале где — волновой запас, равен 0,15 м; - скоростной запас, равен 0,1 м.

20. КШ Судоходные шлюзы, типы конструкций. Расчет пропускной способности судоходных шлюзов. Параметры, определяющие пропускную способность

где — время одного шлюзования, сутки; Qгрузоподъемность расчетного судна, т; nчисло шлюзований в сутки; Pгрузопропускная способность шлюза в сутки, т. Время шлюзования включает открытие — закрытие ворот шлюза (по 2,5минут), время ввода — вывода судна из шлюза и в шлюз, согласно данным таблицы самоходное судно подходит 0.7 мин, отходит 1,2 мнн.

толкаемое судно 0,6 1,0

буксируемое судно 0,5 0,9

Судопропускная способность каждого шлюза устанавливается проектом и является паспортом шлюза.

Расчет длины камеры шлюза:

где — сумма длин расчетных судов, шлюзуемых одновременно; - число одновременно шлюзуемых судов; - запас по длине камеры в каждую сторону и между судами, м, где — расчетная длина судна, м.

Параметры, определяющие пропускную способность:

1. Количество камер

2. Ширина и длина камер

3. Мощность насосов

21. КШ Добыча нефти на континентальном шельфе. Виды морских платформ. Строительство платформ Д-6, «Приразломная»

Шельф — это продолжение на море береговой материковой отмели. Континентальный шельф прибрежного государства включает в себя морское дно и недра подводных районов, простирающихся за пределы территориального моря на всем протяжении естественного продолжения сухопутной границы этого государства до внешней границы подводной окраины материка или па расстояние 200 морских миль, когда внешняя граница не простирается на такое расстояние.

Шельф обычно имеет малый уклон от 7 до 8 градусов. На границе где шельф переходит в материковый склон крутизна возрастает до 15 градусов — это является внешним краем шельфа. По геологическому признаку шельфы сложены в основном осадочными породами. Ширина полосы шельфа может быть самой различной: от нескольких сот метров до полутора тысяч километров. Так ширина шельфа Баренцева моря равна 1100 км, Средняя же ширина шельфа 65 км. Средняя глубина шельфа Баренцева моря 229 м. Средняя глубина всех шельфов 130 м. Площадь шельфов океанов в изобате 200 м равна 26,6млн.кв.км что составляет 7,4% обшей поверхности океана.

Конструкция платформы зависит от глубины предполагаемого строительства.

Бывают:

1) Легкие (Д6)

2) Приразломная крепиться за дно моря

3) Тяжелая (Штокманская платформа на плавучем основании) 320 м

4) Маликпак 25 м

Д-6 — морская ледостойкая стационарная нефтедобывающая платформа на месторождение «Кравцовское» в районе Куршской косы. Д-6 появилась в Балтийском море только в сентябре прошлого года, запущена в эксплуатацию весной нынешнего, нефть начала добывать в начале июня и на сегодняшний день является главной индустриальной достопримечательностью российского эксклава. МЛСП размещена на двух опорных блоках. На одном расположен жилой модуль (на 75 койкомест) и вертолетная площадка. Второй опорный блок предназначен для основных производственных: бурового и эксплуатационного модулей, вспомогательного технологического оборудования, компрессорного и насосного оборудования, энергоустановок, складских помещений, емкостей и площадок, инженерных коммуникаций и средств связи. Опорные блоки расположены в 70-ти метрах друг от друга и соединены мостовым переходом для перемещения персонала, прокладки кабельных трасс и внутриплощадочных трубопроводов.

Морская ледостойкая стационарная платформа «Приразломная» предназначена для разработки одноименного месторождения нефти на шельфе Печорского моря, запасы которого оцениваются в 83 млн тонн. Платформа была заложена на «Севмаше» в декабре 1995 г. и строится по заказу компании «Севморнефтегаз» — дочернего предприятия «Газпрома». Завод изготовил самую объемную часть платформы — подводный кессон, способный вместить для временного хранения 126 тыс. тонн нефти. В качестве надстройки будут использованы конструкции платформы «Хаттон», уже поработавшей на нефтепромыслах в Северном море. Завершить достройку «Приразломной» в акватории «Севмаша» и транспортировать ее на месторождение планируется в 2007 году.

22. КШ Оградительные сооружения. Типы конструкций. Условия применения. Пути удешевления стоимости работ и снижение материалоемкости

Оградительные сооружения бывают внешними и внутренними Внешними называют оградительные сооружения, предназначенные в основном для защиты акватории порта от проникания на нее со стороны моря волнения, течений, наносов и движущегося льда, а в некоторых случаях — для защиты подходных каналов от заносимости. От волнения акваторию порта защищают главным образом волноломы и молы. От течений, наносов и льда или от одного из этих факторов акваторию защищают преимущественно оградительные дамбы. Они же применяются для защиты территории от затопления, а также подходных каналов от заносимости. Одновременно они, конечно, защищают находящиеся в канале суда и от воздействия других факторов, в том числе и волнения. Обычно дамбы выполняют откосного профиля из местных грунтов с устройством защитного покрытия, поэтому на водохранилищах, по существу, все оградительные сооружения являются дамбами (см. далее).

К внутренним относят оградительные сооружения, расположенные на акватории порта и отделяющие одну ее часть от другой. В этом случае оградительные сооружения предназначаются не столько для защиты акватории от волнения, проникающего с моря, сколько для того, чтобы воспрепятствовать образованию волн на самой акватории или оградить бассейны специального назначения, например, нефтяные гавани (см. рис. 11.1).

Иногда при расширении акватории за счет строительства новых оградительных сооружений внутренними могут оказаться старые внешние оградительные сооружения; в этом случае их существование должно быть специально обосновано.

К внутренним оградительным сооружениям относятся также шпоры — сооружения, примыкающие к другим сооружениям; иногда шпорами называют и короткие молы.

Классификация:

1) по форме:

— сооружения вертикального профиля

— откосного профиля

— смешанного типа

2) вертикального профиля делятся на 2 типа:

— гравитационные

— свайные Оградительные сооружения откосного профиля различают по виду покрытия откосов, конструкции ядра, крутизне откосов.

23. КШ Особенности перегрузки нефтепродуктов. Суда-танкера для морских и внутренних водных путей. Типы причалов

Для перегрузки нефтепродуктов не нужны большие площади причалов. Для погрузки и выгрузки нефтепродуктов обычно используют грузовые центробежные насосы, устанавливаемые на танкерах и являющиеся их неотъемлемым оборудованием Часовая производительность насосного оборудования должна соответствовать 1/10 грузоподъемности танкера, чтобы на перегрузочные операции было затрачено не более 10ч

- доставка нефтепродуктов танкерами типа «река-море» на танкера-накопители, с последующей перегрузкой на крупнотоннажные морские танкеры-отвозчики, имеющие большую осадку;

— при необходимости суда-перевозчики могут ожидать обработки на специальных якорных стоянках.

— отсутствие навигационных препятствий и большие естественные глубины обеспечивают удобный и безопасный подход судов без буксирного обеспечения.

— перегрузка осуществляется контактным способом по варианту «борт-борт». Грузовые операции по передаче нефтепродуктов с судна на судно выполняются штатными средствами и устройствами танкеров.

Типы причалов:

— Временные в открытой акватории

— Постоянные в виде пирсов и набережных во внутренней акватории порта

24. КШ Берегоукрепительные и берегозащитные сооружения. Типы конструкций. Принципы работы

Берегоукрепительное сооружение — гидротехническое сооружение, предназначенное для защиты берега от размыва и обрушения.

Разрушение морских берегов причиняет большой ущерб народному хозяйству, так как при этом подвергаются угрозе разрушения расположенные на побережье портовые сооружения, транспортные сухопутные пути, уменьшаются площади ценных земель и, наконец, исчезают пляжи.

В зависимости от места расположения берегозащитные сооружения разделяются на внутрипортовые берегоукрепления и защитные сооружения открытого берега.

Внутрипортовые берегозащитные возводятся на занятых причалами участках акватории порта, где волнение обычно небольшое и отсутствует вдольбереговой поток наносов и поперечная переработка берегового откоса. Очень часто при проектировании таких сооружений предусматривается возможность использования их для швартовки небольших судов. В этом случае берегозащитные сооружения должны обладать всеми свойствами причальных сооружений и одновременно обеспечивать в максимальной степени гашение волновой энергии. Если внутри порта швартовка судов к берегозащитным сооружениям не предусматривается, они обычно выполняются в виде откосных сооружений или покрытий.

Защитные сооружений открытого берега кроме выполнения своих основных функций используются для устройства рекреационных пляжей, прогулочных тротуаров, курортологических комплексов. Способы защиты, конструкция и размеры берегоукрепительных сооружений на открытом берегу определяются крутизной подводного склона, соответствующими ему типом берега и гранулометрическими составом пляжеобразующих наносов, характером их перемещения, режимом уровней воды, течений и главным образом волнения.

25. КШ Принцип расчёта деривационного канала для питания гидростанции на 1 МВт

Мощность гидроэлектростанции рассчитывается по формуле:. Скорость в деривационном канале не превышают 0,5 м/с. Деривационный способ создания напора чаще всего используется в горной местности, где относительно маловодные реки и значительный уклон. Суть д. к. заключается в том, что вода отводится из естественного русла в искусственный канал, который называется деривацией, и подводит воду к напорному бассейну, из которого по турбинным водоводам вода подводится к зданию ГЭС. Это канал является самым дешёвым.

26. КШ Судоподъемные сооружения. Способы подъема судов. Доки. Конструкции сооружений и механизмы

Судоподъемником называют гидротехническое сооружение, в котором судно перемещается из одного бьефа в другой вместе с камерой. Они применяются в средне-высоконапорных гидроузлах. Судоподъемники экономят воду на шлюзование. По способу действия судоподъемники подразделяют на механические, гидравлические поплавковые. По способу движения судовой камеры — на вертикальные и наклонные. Были применены на Красноярском гидроузле.

1. На шпально-баластном основании:

1- пары

2- шпалы

3- щебеночные основание

4- рельсы

5- судоподъемная тележка.

2. на ж/б элементах и каменной постели.

2- ж/б элементы

3- каменная постель

4- рельсы

3. На сваях или колоннах оболочках.

1- сваи

2- капители; 3 — ригель; 4- рельсы; 5- тыловое сопряжение.

Док — искусственное сооружение, предназначенное: — для осмотра, ремонта и окраски подводной части судна (для докования); а также — для их постройки и транспортировки.

По назначению различают строительные, ремонтные и транспортные доки.

По конструкции различают наливные, плавучие и сухие доки.

27. КШ Регулирование стока воды в реках. Использование зарегулированного стока для водного транспорта, гидроэнергетики и др

Речной сток по природе не равномерен, для рационального его использования необходимо выравнивание стока, в течение всего года, в идеале с пополнением стока за счет многоводных лет с помощью водохранилища, т. е. необходимо обеспечивать годичное и многолетнее регулирование.

Годичное регулирование может быть полным, т. е. обеспечивающим в течение года постоянный зарегулированный расход, для такого регулирования требуются значительные объемы водохранилища, которыми обладают не все гидроузлы.

При ограниченном объеме водохранилища ведется частичное регулирование стока, в этом случае весь избыток стока при полноводии задерживать не удается, и после наполнения водохранилища, ведется пропуск воды с повышенным расходом, что приводит к холостым сбросам части величины бытового стока мимо турбин и потери гидропотенциала.

Некоторые гидроузлы не имеют водохранилища даже для того, чтобы осуществлять частичное регулирование (Например: деривационные) поэтому они работают на бытовом стоке.

Требование различных отраслей к внутригодовому распределению могут не совпадать, поэтому на практике в условиях изменчивого стока решаются более сложные задачи регулирования.

28. КШ Определение размеров основных элементов порта. Районирование и зонирование территории порта. Компоновка порта

Под входом в порт понимают совокупность элементов, обеспечивающих безопасность прохождения судов на акваторию порта: входные ворота, участок подходного канала с одной стороны и входного рейда с другой. Ширина входа в порт — это проекция расстояния между головами оградительных сооружений на нормаль к оси судового хода.

Расчет проходной ширины ворот порта.

где: — ширина судна;- скорость сноса судна под действием течения и ветра (скорость дрейфования), м/с; - скорость судна при подходе к порту; - расчетная длина судна; - время рыскания судна (принимается равным 60с); - угол рыскания (3−10 град,);- запас навигационной безопасности.

Навигационная глубина порта определяется как сумма слагаемых: где — осадка расчетного судна в грузу; - запас на увеличение осадки судна при его крене, для танкеров Zo= 0,017 В (запас на крен судна), где В-ширина танкера; - запас глубины в порту, он равен 0,04 Т (запас на движение судна); - волновой запас; - Запас на осадку судна на ходу (скоростной запас) (принимается по таблице); - багерместерский запас — сознательное переуглубление дна. Если порт подвержен приливам — отливам, то величина отлива — прилива также учитывается, но тогда навигационных глубины будет две — при приливе и при отливе.

Глубина в канале определяется по зависимости:, где: — осадка расчетного судна. Глубина воды в канале где — волновой запас, равен 0,15 м; - скоростной запас, равен 0,1 м.

Районирование порта

Морские торговые порты для удобства эксплуатации разделяют на отдельные районы, что позволяет лучше использовать перегрузочное оборудование, дифференцировать глубины по площади акватории, принимать конструкции причалов, наилучшим образом отвечающие типам судов и способам переработки грузов. При районировании порта учитывают специфику районов, целесообразное взаимное размещение районов различного назначения, специализацию технологических перегрузочных комплексов, структуру грузооборота, виды плавания.

По технологическим признакам в порту выделяют грузовые районы, районы комплексного обслуживания транспортного флота, предназначенные для оказания судну и его экипажу всех услуг с момента подхода судна к внешнему рейду и до момента его ухода из порта: пассажирский район, район судоремонта.

Грузовые районы различают по видам грузов и направлениям грузопотоков.

Условия, определяющие компоновку порта, можно разделить на две группы: общие и местные. Первые определяют требования, относящиеся ко всем портам в пределах страны или какого-либо бассейна; вторые учитывают местные особенности конкретного района.

Общие условия связаны с современным развитием общества и техническим прогрессом, тенденцией предстоящих изменений в производственно-транспортной структуре.

Местные условия определяют расположение порта в намечаемом районе конкретного бассейна, начертание в плане оградительных сооружений взаимное расположение отдельных элементов акватории и территории.

Территория порта состоит из пяти функциональных зон:

— ОПЕРАЦИОННАЯ,

— ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ,

— ОБЩЕПОРТОВЫХ ОБЪЕКТОВ.

— ПРЕДПОРТОВАЯ,

— ПАССАЖИРСКИХ ОПЕРАЦИЙ. Первые три зоны — это режимная территория с пропускной системой, две другиенережимные. В операционной зоне располагаются погрузо-разгрузочные комплексы механизмов, прикордонные склады, погрузочно-разгрузочные автомобильные и железнодорожные фронты

29. КШ Особенности проектирования причальных сооружений на слабых грунтах большой мощности. Расчет несущей способности причалов, закрепленных илоцементными сваями, на примере порта Темрюк.

На слабых грунтах большой мощности для повышения несущей способности и установление новых складов, кранов, ж/д путей могут быть использованы илоцементные сваи, которые бурятся в необходимом порядке, зависящем от действующих нагрузок. Илоцементные сваи изготовляются следующим образом:

— сначала бурится скважина,

— затем при изъятии бура в скважину подается цементная смесь, которая перемешивается с разбуреной породой,

— сваи затвердевают.

Несущая способность территории увеличивается и становится возможным вести более интенсивную эксплуатацию.

Так же укрепление территории возможно при помощи инъекции раствора в грунт при помощи спец. оборудования, инъекторов, которые заглубляются в грунт, а затем постепенно вытаскиваются вводя в него раствор для закрепления.