Метода порт

УДК 627.2 ББК 38.77 П 60

Р е ц е н з е н т профессор, кандидат технических наук Е.А. Корчагин

С о с т а в и т е л и:

кандидат технических наук, профессор С.Н. Левачев кандидат технических наук, профессор С.И. Пиляев

инженер А.Г. Немолочнов

П 60 Порты и портовые сооружения : методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплинам «Гидротехнические сооружения водного транспорта и морских промыслов» для студентов, обучающихся по специальностям 270800.62, 270800.68 «Строительство» и 271101.03 «Строительство уникальных зданий и сооружений» / сост. С.Н. Левачев и С.И. Пиляев ; М-во образования и науки Росс. Федерации, Моск. гос. строит. Ун-т. Москва : МГСУ, 2014. 48 с.

Рассмотрены вопросы, связанные с конструированием и расчетом основных элементов портовых причальных сооружений. Работа над курсовым проектом причальных сооружений с использованием рекомендаций настоящих методических указаний способствует развитию и закреплению у студентов навыков самостоятельного проектирования причальных сооружений в составе морских и речных портовых комплексов.

УДК 627.2 ББК 38.77

© ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2014

1. Назначение и состав проекта

Рациональное проектирование причальных сооружений в морских и речных портах на внутренних водных путях должно обеспечить нормальные условий их эксплуатации при наименьших объемах капиталовложений. Это достигается, главным образом, правильным выбором типа сооружений и их компоновки в акватории порта, основных конструктивных решений, принципиальных схем механизации грузовых процессов, в наибольшей степени отвечающих заданному грузообороту порта, к также природным и производственным условиям [9].

Цель курсового проектирования - научить студентов на конкретном примере:

а) определять при заданном грузообороте порта и характеристиках расчетного флота необходимую длину причального фронта и оптимальную его компоновку;

б) располагать причальные сооружения в порту с учетом топографических, гидрологических и геологических условий;

в) выбирать тип сооружения и рациональные варианты конструктивных решений в зависимости от вертикальной планировки и особенностей инженерно-геологических условий строительства;

г) производить основные (специфические для причальных сооружений) статические расчеты.

Проект причального сооружения выполняется параллельно с проектом оградительных сооружений, что учитывается в задании на проектирование.

Исходные данные для проектирования причальных сооружений изложены в задании, выдаваемом студенту на кафедре перед началом работы.

Курсовой проект причальных сооружений должен состоять из чертежей на стандартном листе формата А-1 и пояснительной записки на 15 … 20 страницах стандартного формата А-4.

На чертежах необходимо представить:

а) генеральный план порта с расположением причальных и оградительных сооружений;

б) фасад и план причальных сооружений с сопрягающими открылками; в) поперечные разрезы по характерным сечениям причального фронта и

открылков; г) узлы и детали конструктивных элементов и оборудования причалов.

Генеральный план порта с подходами выполняется в масштабе 1:1000 … 1:2000. На плане должны быть показаны: расположение причальных и оградительных сооружений, сопряжение их с береговой линией, схематичное размещение технологических и транспортных объектов порта, а также подъездные железные и автомобильные дороги.

Фасад и план причальных сооружений под ним на чертеже должны быть выполнены в одном масштабе. Причальный фронт при большой протяженности следует выполнять с разрывами, с тем, чтобы основные конструк-

3

тивные элементы показать в достаточно крупном масштабе (1:200 … 1:500, в зависимости от размеров сооружения).

На плане рекомендуется давать вид на причал на разных стадиях его строительства, при этом должно быть показано размещение основного оборудования.

Поперечные разрезы по характерным сечениям должны быть даны в более крупном масштабе – 1:100 … 1:250. На чертежах железобетонных конструкции необходимо представить схемы армирования, показать размещение арматуры и монтажных стыков, указать в основных расчетных сечениях количество и диаметры рабочей арматуры.

Узлы и детали стыков, отбойных и швартовных устройств, подкрановых путей и оградительных конструкций также должны быть даны в более крупном масштабе – 1:100 … 1:200.

Пояснительная записка должна содержать следующую информацию:

-исходные данные для проектирования;

-расчет длины причального фронта и рекомендации по его компонов-

ке;

-определение отметок вертикальной планировки порта;

-описание вариантов конструктивных решений причальных сооружений с обоснованием выбранного варианта;

-определение нагрузок, действующих на причальное сооружение;

-статические расчеты сооружения, включая расчеты устойчивости и прочности основных конструктивных элементов;

-определение основных объемов работ при строительстве.

2. Общие положения

Курсовой проект по дисциплине «Портовые сооружения» включает в себя проект по оградительным и причальным сооружениям. Для разработки генерального плана порта, определения размеров акватории и территории порта, а также для трассировки оградительных сооружений предварительно необходимо определить количество причалов, длину причального фронта и вариант начертания причальной линии в плане.

Причалом называется совокупность сооружений, оборудования и устройств, предназначенных для швартовки судов в целях производства перегрузочных работ, ремонта или отстоя.

Комплекс причальных сооружений образует причальный фронт порта, который характеризуется начертанием в плане, формой обделки берега и конструктивными решениями.

Причалы, примыкающие к берегу, называются набережными. Причалы, вынесенные в акваторию под углом к берегу, называются пирсами.

По форме поперечного профиля различают: вертикальные; откосные; полуоткосные; полувертикальные (рис. 1).

4

Рис. 1. Формы поперечного профиля:

а) вертикальная; б) откосная; в) полуоткосная; г) полувертикальная

Вморских портах, принимающих обычно большие суда со значительными осадками, что требует больших глубин у причалов и имеющих сравнительно незначительные колебания уровня (особенно в безливных морях) применяются почти исключительно причалы вертикального профиля.

Вречных портах вертикальные причальные сооружения должны иметь большую высоту надводной части, чтобы предотвратить затопление причалов во время половодья. При больших колебаниях уровня воды это неэкономично, так как паводковый период времени обычно небольшой, а затраты средств на увеличение высоты причала значительные.

Втаких случаях строят откосные причальные сооружения. Сопряжение судна с берегом осуществляется с помощью плавучих средств (дебаркадеров) или упорных свай.

Откосная форма является наиболее простой и дешевой, требуя для своего осуществления только земляных работ по планировке берега, берегоукрепительных работ и создания причальных приспособлений.

Полуоткосная и полувертикальная формы занимают промежуточное положение между двумя вышеприведенными как в отношении объема строительных работ, так и в смысле эксплуатационных удобств.

Для выбора оптимальной формы поперечного сечения причалов в речных портах, необходимо сопоставить их по технико-экономическим показателям.

3.Классификация причальных сооружений

По конструктивному признаку причалы могут быть подразделены на три основные группы:

1.Гравитационные сооружения;

2.Сооружения в виде тонких стенок (больверк);

3.Сооружения с высоким свайным ростверком (сооружения в которых сваи являются элементом основной конструкции причала).

5

Гравитационными называются сооружения, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается собственной массой самого сооружения и массой грунта засыпки, приходящегося на элементы конструкции.

Больверки образованы сплошным шпунтовым рядом и работают на устойчивость за счет защемления шпунта в грунте и анкерных устройств.

Сооружения с высоким свайным ростверком состоят из свайного основания (продольных и поперечных рядов свай) и верхнего строения (ростверка) из Ж/Б элементов. Их устойчивость обеспечивается за счет защемления свай в грунте.

По основному материалу причальные сооружения могут быть подразделены на:

1.Деревянные;

2.Бетонные;

3.Железобетонные;

4.Металлические;

5.Смешанные.

При проектировании причальных сооружений необходимо определять следующие характерные отметки (габаритные размеры по высоте):

1. Отметку кордона, или верха причального сооружения;

2.Отметку дна у причала (глубина у причала);

3.Отметку верха подводной части сооружения. Кордон – наивысшая точка причального сооружения.

Определение отметок кордона и дна у причала подробно рассмотрено

вметодических указаниях по «Оградительным сооружениям».

Обычно принимают, что верх подводной части должен возвышаться на 50 см над строительным горизонтом.

За строительный горизонт в безливных морях принимается средний многолетний уровень (или средний уровень за 10 лет).

В приливных морях – средний приливный горизонт.

4. Проектирование причального фронта

Определение длины причального фронта начинается с выбора формы начертания причальной линии.

Начертание причального фронта в значительной степени зависит от типов судов, швартующихся у причалов, и соответственно от видов грузов.

Отечественный и зарубежный опыт портостроения показывает, что в настоящее время рекомендуется следующее расположение (начертание) береговых причальных линий:

–фронтальное – при котором причалы размещаются вдоль прямых или ломаных линий, следуя один за другим вдоль береговой полосы или по внутреннему контуру оградительных сооружений;

–ковшовое – с врезкой причального фронта в территорию порта (иногда это расположение называют – бассейновое);

6

–пирсовое – когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов – пирсов, имеющих форму прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т.д.;

–ступенчатое, являющееся разновидностью фронтального, при котором причалы расположены по ломаной линии, имеющей форму ступеней в плане.

Возможно также использование смешанных форм начертания причаль-

ной линии.

При выборе рационального начертания причального фронта необходимо учитывать: физико-географические условия, топографические условия (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна), гидрологические факторы (режим волнения, течения, колебания уровня, ледовой режим), геологические факторы (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта), принятую технологию переработки и хранения грузов, наличие и возможность создания водных и сухопутных подходов к причалу, перспективу развития порта. Перечисленные формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые должны учитываться при проектировании.

Определение числа причалов.

Для расчета числа причалов следует пользоваться рекомендациями Норм технологического проектирования морских или речных портов

(НТПМП) [13, 15].

В соответствии с НТПМП необходимое количество грузовых причалов для каждой группы взаимозаменяемых причалов определяется по формуле:

Кнер – коэффициент неравномерности (1,25-1,75); Рсут – суточная пропускная способность одного причала (т/сут);

Кзан – коэффициент занятости причалов обработкой судов в течение месяца:

Кмет – коэффициент использования причалов с учетом перерывов по метеорологическим причинам; он изменяется от 0,3 до 1,0.

30 - число суток в месяце.

Полученные в результате расчетов значения числа причалов следует округлить в большую сторону до целого числа. При этом, однако, округление

7

на величину более 0,5 нежелательно. В этом случае целесообразнее, если это возможно, повысить пропускную способность причалов путем увеличения грузовых линий на них или передать часть грузооборота на другие причалы порта.

Суточная пропускная способность причала Рсут определяется исходя из продолжительности грузовых работ и производственных стоянок при обработке расчетных судов.

24 – число часов в сутках;

DГ – чистая грузоподъемность расчетного судна (расчетная загрузка судна);

tгр – продолжительность грузовых операций (ч);

Pс-ч - судо-часовая норма, то есть количество груза, которое может быть погружено (выгружено) на одно судно за 1 час.

В НТПМП приведены значения для tгр. в зависимости от вида груза и типа технологического оборудования и схемы механизации перегрузочных работ.

tвсп – продолжительность вспомогательных операций (ч). Время на оформление прихода и отхода судна, открытие и закрытие люков, швартовка, перестановка судов и т.д. значения приведены в НТПМП.

Годовая пропускная способность причала определяется по формуле:

Им – число месяцев навигации; Кмес – коэффициент месячной неравномерности переработки груза за

навигацию, определяется по фактическим данным для каждого порта и груза. Изменяется от 1,0 до 1,75.

Пропускная способность порта определяется, таким образом, суммой пропускных способностей соответствующих групп причалов.

Определение длины причального фронта.

Под причальным фронтом подразумевается комплекс причалов. Общая длина берегового причального фронта для судов, устанавливаемых лагом (вдоль), определяется по формуле:

Lпр.фр ¦N прi Liпр , где

Nпрi иLiпр - соответственно число и длина причалов, соответствующих каждой группе по каждому виду грузов.

8

-волновые;

-давление льда;

-нагрузки от судов;

-горизонтальные нагрузки от кранов;

-нагрузки в строительный период. Особые нагрузки:

-волновые от волн цунами;

-сейсмические.

При расчете сооружений учитывают сочетания нагрузок.

Основное сочетание нагрузок – все постоянные, все длительные и одна (две) кратковременные.

Особое сочетание нагрузок – основное сочетание плюс одна особая нагрузка.

Нагрузка на причал от складируемых грузов.

В морских портах эксплуатационные нагрузки в зависимости от рода грузов и назначения причалов разбиты на четыре категории:

О-с – для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном в непосредственной близости к причальной стенке;

О-б – для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном вне зоны воздействия грузов на причальное сооружение (склад в тылу);

О-к – для контейнерных грузов; О – для металлов, оборудования и других грузов при массе груза 10т и

более;

I – для тарно-штучных и лесных грузов;

II – для зерновых грузов и грузо-пассажирских операций;

III – для нефти, нефтепродуктов, химических, пищевых, наливных грузов и для причалов служебно-вспомогательного назначения.

Причал и примыкающая к причалу территория порта делятся на три зоны: прикордонную А+Б, переходную В и тыловую Г.

Прикордонная зона простирается от кордона причала до тыловой ноги крана плюс 2м. Протяженность тыловой зоны не ограничивают.

Деление территории причала на зоны привязано к ширине колеи портального крана независимо от того, проектируется крановое оборудование причала или нет. На каждую зону принимают определенную величину нагрузки, интенсивность которой зависит от типа грузов, складируемых на причале.

Величины эксплуатационных нагрузок для морских портов представлены в приложении 1. Для речных портов принимается нагрузка 4т/м2 если на причале есть кран и ж/д дорога и 2т/м2 если есть что-нибудь одно из них.

В морских портах крановая сосредоточенная нагрузка Рк заменяется эквивалентной qэ, распределенной на длину полушпалы (1,35м) подкранового пути. Учитывают крановую нагрузку qэ только от прикордонной ноги кра-

10