Конспект лекций Портовые сооружения

51

Н.Н.Загрядская разработала серию номограмм, по которым можно сразу определить равнодействующую волнового давления в зависимости от параметров волн. Этот метод включён в действующий СНиП /7/.

Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля и их элементы следует определять в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.04.82* /7/. Допускается расчёт нагрузок от стоячих волн производить в соответствии с рекомендациями указаний Р 31.3.07 – 01 /12/.

Расчёт нагрузок на сооружения вертикального профиля от воздействия стоячих волн со стороны открытой акватории (рис. 4.4) должен производиться при глубине до дна db>1,5h и глубине над бермой dbr≥1,25h; при этом h – высота бегущей волны, м.

При расчётах сооружений на воздействие стоячих волн вместо глубины до дна db, м, необходимо использовать условную расчётную глубину d, м, определяемую по формуле:

Минимальное значение уровня при ложбине стоячей волны у вертикальной стены ηt, м, необходимо определять по формуле:

графиков рис. 4.7 - 4.12. Формулы для расчёта безразмерных коэффициентов приведены в Приложении

4 РД 31.3.07 – 01 /12/.

Максимальное значение волной нагрузки на 1 погонный метр длины вертикальной стенки при

где ρ – плотность воды, т/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.

52

Рис. 4.4. Эпюры давления стоячих волн на вертикальную стенку со стороны открытой акватории: а) при гребне волны; б) при ложбине (с эпюрами

взвешивающего давления на берменные массивы)

Минимальное значение волновой нагрузки на 1 погонный метр длины вертикальной стенки при

Максимальный момент силы волнового давления на полосу вертикальной стены шириной 1 м относительно подошвы сооружения в фазе гребня волны M x,c ,кН, следует определять по формуле:

Минимальный момент силы волнового давления вертикальной стены ширины 1 м относительно подошвы сооружения в фазе ложбины волны M x,t ,кН, следует определять по формуле:

Горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории следует

определять при относительной длине секции сооружения l/ 0,8; при этом расчётную эпюру волнового давления со значениями p, кПа, допускается выполнять по трём точкам, рассматривая следующие случаи:

54

Рис. 4.13. Графики значений коэффициентов k2 и k3

Рис. 4.13. Графики значений коэффициентов k4 и k5

55

где h dif - высота дифрагированной волны, м; k l -коэффициент, принимаемый по таблице 4.3.

Примечание: при глубине со стороны ограждённой акватории d 0,3 следует строить треугольную эпюру волнового давления, принимая на глубине z3 0,3 волновое давление равным нулю (рис. 4.16).

56

Рис. 4.16. Эпюры давления дифрагированных волн на вертикальную стену со стороны огражденной акватории, а) при гребне волны; б) при ложбине волны

Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массивной кладки и по подошве сооружения следует принимать равным соответствующим величинам горизонтального волнового давления в крайних точках (рис. 4.4) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.

Эпюра взвешивающего волнового давления на берменные массивы должна приниматься трапецеидальной, согласно рис.4.4, с ординатами pbr,i ,кПа, определяемыми (при i=1,2 или 3)по

где xi расстояние от стены до соответствующей грани массива, м; kbr коэффициент, принимаемый

Таблица 4.4

57

Неразмывающие и максимальные донные скорости.

- для разбивающихся волн (над поверхностью бермы):

58

Глубину нижней границы размыва грунта перед сооружением следует определять из условия равенства допустимых неразмывающих скоростей, определяемых по формулам 4.18 и 4.19 и максимальных донных скоростей, определяемых по формулам 4.20, 4.21, 4.22.

При максимальных донных скоростях перед сооружением, превышающих допустимые значения неразмывающих донных скоростей, требуется защита от размыва.

Воздействие разбивающих и прибойных волн на сооружения вертикального профиля

Нагрузки от разбивающих и прибойных волн на сооружения вертикального профиля следует определять по СНиП 2.06.04-82* /7/.

Воздействие разбитых волн.

Расчет сооружений на воздействие разбивающихся волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине над бермой dbr 1,25h и глубине до дна db 1,5h (рис. 4.17).

Горизонтальную линейную нагрузку Pxc , кН/м, от разбивающихся волн необходимо принимать

Рис. 4.17. Эпюры давления разбивающихся волн на вертикальную стенку

Вертикальную линейную нагрузку Pzc, кН/м, от разбивающихся волн следует принимать равной площади эпюры взвешивающего волнового давления и определять по формуле:

где коэффициент, принимаемый по таблице 4.6.

Таблица 4.6

59

Воздействие прибойных волн

Расчёт сооружений на воздействие прибойных волн со стороны открытой акватории должен производиться при глубине db dcr на примыкающем к стене участке дна протяженностью не менее

0,5 , м (рис.4.18), при этом возвышение вершины максимальной прибойной волны с, sur , м, над расчётным уровнем следует определять по формуле:

Рис. 4.18. Эпюры давления прибойных волн на вертикальную стену: а) с верхом постели на уровне дна; б) с возвышающимся над дном постелью

Горизонтальную линейную нагрузку Pxc , кН/м, от прибойных волн необходимо принимать по

площади эпюры бокового волнового давления, при этом величины p, кПа, для значений ординат z, м, должны определяться по формулам:

60

4.3. Воздействие волн на сооружения откосного профиля

При проектировании откосных оградительных сооружений необходимо в первую очередь выбрать поперечный профиль сооружения, определить отметку гребня сооружения и подобрать массу камня, массивов или блоков, устойчивых на откосе при расчётном шторме.

При укреплении откоса монолитными или сборными плитами (как привило, в речных оградительных сооружениях), необходимо рассчитать максимальное волновое давление на откос и определить волновое противодавление.

Волновые воздействия на откос следует вести в соответствии с рекомендациями СНиП 2.06.04-

82* /7/ и Р 31.3.07-01 /12/.

Накат волн на сооружения

Накат волн на откосы перед сооружениями подлежит определению при расчетах нагрузок на откосы, назначение отметки верха сооружений и границ крепления откосов.

Высоту наката волн на откос обеспеченностью 1% (hrun1%, м) при глубине перед сооружением d ≥ 2h1% необходимо определять по формуле:

где krun – коэффициент накат волн на гладкий, непроницаемый откос; kα – коэффициент, учитывающий угол подхода волн к откосу; kr – коэффициент, учитывающий шероховатость откоса; kp – коэффициент, учитывающий проницаемость откоса; kw – коэффициент, учитывающий скорость ветра; hrun1%- высота волны 1%-ной обеспеченности перед откосом, м.

Коэффициент наката волн на гладкий непроницаемый откос допускается вычислять по

глубокой воде; krun.р = 2,7 – предельное значение коэффициента наката.