Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Гидротехническое строительство

Диссертационная работа:

Есиновский Виктор Аронович. Особенности работы анкерных устройств причальных сооружений в северной климатической зоне : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.07 : М., 2005 131 c. РГБ ОД, 61:05-5/3325

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Введение 4

Глава 1. Анализ факторов, влияющих на работу анкерных тяг
причальных сооружений в северной климатической зоне 9

Глава 2. Оценка влияния зависания грунта, вызванного
особенностями процесса образования обратных засыпок
причальных сооружений в северной климатической зоне, на
напряженно-деформированное состояние анкерных тяг 29

2.1. Поперечная нагрузка на анкерные тяги от
зависания грунта 29

  1. Анализ существующих методов определения нагрузки 29

  2. Определение действительной и предельной поперечных нагрузок на анкерные тяги от зависания грунта 44

2.2. Аналитическое исследование тяги как растянуто-
изогнутого стержня, частично опирающегося на оседающее
основание и подверженного одновременному воздействию
продольной и поперечной нагрузок 52

  1. Определение формы изогнутой оси и распора i 54

  2. Определение изгибающих моментов и поперечных сил 61

Глава 3. Оценка и прогноз влияния суровых температурных
условий северной климатической зоны на усилия в анкерных
тягах причальных сооружений 68

3.1. Анализ метода сложения гармонических
составляющих годового хода температур наружного
воздуха по оценке температурного режима анкерных тяг 69

3.1.1. Оценка влияния теплопередачи по массиву
грунта со стороны поверхности территории 69

3.1.2. Оценка влияния теплопередачи по массиву
грунта со стороны лицевого элемента 73

3.1.3. Оценка влияния теплопереноса по
материалу тяг со стороны открытых торцов 74

3.2. Определение температурного режима анкерных

тяг 75

3.3. Определение температурных напряжений в
анкерных тягах 83

3.4. Экспериментальное обоснование исследований по
прогнозу и оценке температурных напряжений в анкерных

тягах 85

Глава 4. Практические рекомендации по повышению
надежности работы анкерных устройств причальных
сооружений, возводимых в условиях северной климатической
зоны 113

Заключение 121

Литература 123

Приложение. Справка о внедрении материалов диссертации 131

Введение к работе:

Актуальность темы. В связи с широким освоением нефтяных и газовых месторождений в районах севера Европейской зоны, Сибири и Дальнего Востока, большое значение имеет обеспечение безопасности эксплуатации причальных сооружений в этих районах для осуществления бесперебойных перевозок грузов. По этой причине выдвигаются повышенные требования к достоверности методов расчета и методик оценки эксплуатационного состояния при проектировании, строительстве и эксплуатации портовых гидротехнических сооружений, возводимых в северных районах.

Наиболее важными задачами современного этапа эксплуатации и строительства причальных сооружений в условиях северной климатической зоны в соответствии с содержанием статьи 8 Закона РФ «О безопасности гидротехнических сооружений» являются: внедрение современных конструкций и методик оценки эксплуатационного состояния сооружений, повышение надежности и безопасности, а следовательно, и долговечности их эксплуатации, и достигаемое вследствие этого снижение риска аварийных ситуаций и эксплуатационных расходов.

В портовом гидротехническом строительстве самое широкое применение нашли причальные сооружения в виде тонких стенок с заанкерованными лицевыми элементами [8, 9, 13, 64], например, больверков из металлического или железобетонного шпунта, уголковых стен и пр., как наиболее экономичные и технологичные конструкции причальных набережных. Кроме того, в гражданском строительстве также уделяется особое внимание внедрению в строительную практику прогрессивных конструкций с применением заанкерованных тонких подпорных стенок (для крепления стен глубоких котлованов и карьеров, при строительстве подземных сооружений, атомных электростанций, при креплении потенциально неустойчивых массивов грунта и пр.) [3,10, 55, 74].

Внедрение в производство прогрессивных методов строительства причальных сооружений из блоков повышенной заводской готовности [22] привело к широкому применению заанкерованных конструкций с жесткими анкерными тягами [16, 17, 20, 21], обеспечивающими необходимую монтажную жесткость блока.

Таким образом, широкий опыт применения заанкерованных конструкций причальных сооружений в условиях средней климатической зоны убедительно доказал их надежность и рентабельность. Кроме того, среди причальных сооружений, возводимых в северных районах, также наиболее распространенными являются сооружения из

заанкерованных тонких лицевых элементов. Так, например, причальные набережные типа «больверк» уже построены в Тобольске, Дудинке, Сургуте, Ямбурге и других речных портах северной зоны РФ.

Однако строительство и эксплуатация заанкерованных причальных сооружений имеют ряд особенностей и сопряжены с определенными трудностями. Опыт возведения таких сооружений [53, 59] в условиях Крайнего Севера РФ позволяет сделать вывод о том, что условия строительства и эксплуатации заанкерованных причальных сооружений, особенно с тонкостенными лицевыми элементами, здесь гораздо сложнее, чем в других районах с умеренным климатом. Тяжелые ледовые условия, большая амплитуда колебаний температур наружного воздуха, тяжелые инженерно-геологические условия, связанные с наличием в основаниях сооружений перемежающихся грунтов различной степени льдистости и вечномерзлых грунтов, сезонные изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов основания, изменение в процессе эксплуатации сооружений (особенно в начальный период) температурного режима грунтов и пр., - все это может привести к появлению повышенных напряжений в элементах конструкции причального сооружения и к возможному снижению по этой причине надежности, долговечности и безопасности эксплуатации сооружения [27].

Известно, что повысить надежность и долговечность сооружения в целом можно, повысив аналогичные характеристики отдельных элементов, составляющих конструкцию этого сооружения. Опыт эксплуатации заанкерованных конструкций причальных сооружений и исследования несущей способности их лицевых вертикальных элементов и анкерных стен свидетельствуют о наличии значительных резервов их несущей способности и, следовательно, о «безусловной надежности и безопасности их эксплуатации» [14, 40, 41, 62].

В то же время анкерные устройства и в особенности, анкерные тяги, являются самым «ненадежным» элементом конструкции заанкерованных причальных сооружений, от состояния которого в наибольшей степени зависит безопасность эксплуатации всего сооружения в целом. Наиболее часто отказ (авария) таких причальных сооружений происходит по причине отказа (обрыва) анкерных тяг. Таким образом, возможна следующая цепочка отказов: перегрузка и обрыв отдельной тяги приводит к перераспределению, т.е. увеличению, усилий в соседних тягах, что, в свою очередь, приводит к перегрузке лицевых элементов, к разрушению всей конструкции сооружения или к развитию недопустимых деформаций, при которых дальнейшая эксплуатация сооружения невозможна. Известны

случаи обрыва анкерных тяг и выхода вследствие этого отдельных участков причальных сооружений из эксплуатации [18,48,52].

Положение усложняется тем, что до последнего времени учесть на стадии проектирования особенности работы анкерных тяг причальных сооружений, возводимых в условиях севера, не представлялось возможным вследствие отсутствия методики расчета анкерных тяг, наиболее полно отражающей эти особенности. Существовавшие ранее методики расчета анкерных тяг основывались на неточной расчетной схеме и не учитывали многих факторов, определяющих напряженно-деформированное состояние тяг. Поэтому применение таких методик для расчета анкерных тяг причальных сооружений, возводимых в условиях северной климатической зоны неоправданно - оно приведет к обрывам анкерных тяг, к снижению надежности, долговечности и безопасности эксплуатации причальных сооружений в целом.

Цель работы. Целью работы является выявление и анализ факторов, оказывающих существенное влияние на работу анкерных тяг в составе сооружения в условиях севера, уточнение расчетной схемы и уточнение методики расчета тяг, а также составление практических рекомендаций по проектированию и конструированию анкерных тяг с включением компенсаторных устройств различной конструкции для условий севера, позволяющих повысить надежность, долговечность и безопасность эксплуатации причальных сооружений.

Предмет и метод исследований. Объектом исследований являлись анкерные тяги причальных набережных, возводимых в условиях севера, подверженные воздействию поперечной нагрузки от зависания грунта и продольного растягивающего усилия от сезонных колебаний температуры наружного воздуха.

Для решения поставленных задач произведен анализ факторов, влияющих на работу анкерных устройств в составе причальных сооружений в северной климатической зоне, выполнен обзор существующих методов определения нагрузки от зависания грунта, проведено аналитическое исследование работы тяги как растянуто-изогнутого стержня, частично опирающегося на оседающее основание и подверженного одновременному воздействию продольной и поперечной нагрузок, проведены и обоснованы натурными экспериментами исследования по оценке температурных напряжений в анкерных тягах.

Научная новизна. В работе представлены результаты исследований автора, вошедшие в методику расчета анкерных тяг, впервые позволяющую наиболее полно учесть все факторы, оказывающие влияние на напряженно-деформированное состояние анкерных

тяг, работающих в составе причальных сооружений в условиях севера, результаты уточнения расчетной схемы определения усилий в тягах от зависания на них грунта при его осадке с учетом условий закрепления тяг к лицевой и анкерным стенкам, наклона тяг, смещения опор, начального обратного прогиба, наличия промежуточных опор, компенсаторных устройств, а также влияния температурных колебаний наружного воздуха.

На основании аналитического исследования работы тяги как растянуто-изогнутого стержня, частично опирающегося на оседающее основание и подверженного воздействию продольных и поперечных нагрузок, получены зависимости по определению прогиба тяги, горизонтального распора, вертикальных опорных реакций и изгибающего момента в тяге. Получены и экспериментально подтверждены проведенными натурными исследованиями зависимости по оценке и прогнозу сезонных колебаний температурного режима массива грунта засыпки, изменению температур тяг и возникающих вследствие этого перенапряжений в тягах. Разработаны практические рекомендации по снижению усилий в анкерных тягах; по ним получены несколько авторских свидетельств.

Практическое значение. Представленные в работе результаты исследований по корректировке методики расчета анкерных тяг причальных сооружений позволили повысить надежность и безопасность эксплуатации построенных в условиях севера сооружений. Методика была использована при анализе причин обрыва и разработке рекомендаций по восстановлению несущей способности анкерных тяг в портах г. Тверь и г. Ямбург.

Рекомендуемые на основе этой методики практические конструктивные мероприятия позволяют снизить напряжения в тягах от зависания грунта при эксплуатационных нагрузках, перераспределять и поддерживать растягивающие усилия в тягах сооружения на определенном уровне вне зависимости от временного перегруза отдельных тяг.

Реализация результатов работы. Результаты исследований по корректировке методики расчета анкерных тяг причальных набережных для условий севера были использованы при проектировании ряда объектов, выполненном в системе Министерства речного флота, начиная с 1985г., поскольку были включены в качестве дополнения [79] к утвержденным в 1985г. нормам по проектированию причальных набережных СН.РФ 54.1-85 [80, 81, 82]. Отдельные положения исследований были ранее включены в руководящий технический материал РТМ 212.0099-80 «Временные рекомендации по проектированию причальных сооружений для особо суровых природно-климатических условий» [60]. Использование результатов исследований при проектировании причальной набережной в

Использование результатов исследований при проектировании причальной набережной в порту Ямбург для обустройства газового месторождения позволило избежать дополнительных эксплуатационных затрат за счет повышения надежности работы анкерных тяг, обеспечив при этом проектный уровень безопасности сооружения в целом.

Апробация работы и публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации были доложены на расширенном техническом совещании в Гипроречтрансе «Прогрессивные конструкции речных гидротехнических сооружений и методы их расчета». (1985г.), на VI-ой Всесоюзной конференции «Экспериментальные исследования инженерных сооружений» (1986г.), на Ш-ей научно-технической конференции ПКБ «Спецтяжавтотранс» (1987г.), на республиканском совещании Минречфлота «Современные методы проектирования, строительства и эксплуатации гидротехнических сооружений» (1990г.) и на кафедре ВХиМП МГСУ (МИСИ, 1987г. и 2004г.).

Содержание диссертации изложено в 12 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (94 наименований) и приложения; диссертация изложена на 131 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков, 11 таблиц.

На защиту выносятся:

методика определения усилий в анкерных тягах от зависания на них грунта при его осадке;

рекомендации по определению усилий в анкерных тягах от сезонных колебаний температуры наружного воздуха;

практические рекомендации по снижению усилий в анкерных тягах.

Подобные работы
Вдовиченко Владимир Борисович
Особенности работы гидротехнических сооружений оросительных систем на лессовых грунтах, закрепленных силикатизацией
Волошков Владимир Викторович
Струйное рыбозащитное устройство водозаборного сооружения малой производительности из проточных водоемов
Головня Евгений Владимирович
Совершенствование конструкций водовоздушных промывных устройств сетчатых рыбозащитных сооружений
Чупраков Евгений Геннадьевич
Интенсификация работы городских очистных сооружений за счет предварительной обработки сточных вод в вихревых гидродинамических устройствах
Прокопьев Павел Николаевич
Разработка и исследование методов и устройств на основе применения элементов волоконной оптики, обеспечивающих сокращение времени ремонтно-восстановительных работ линейных сооружений связи
Руднев Виктор Петрович
Моделирование и расчеты нестационарных потоков в зоне сооружений на оросительных каналах
Радионов Александр Евгеньевич
Взаимодействие волн большой амплитуды с гидротехническими сооружениями в зонах влияния подводных каньонов
Харченко Юрий Владимирович
Математические модели влияния особенностей призабойных зон на фильтрацию жидкости в многоскважинных системах
Прокофьев Александр Валерьевич
Исследование особенностей построения автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности с оптической равносигнальной зоной
Юрасов Алексей Михайлович
Исследование особенностей работы высокоскоростных ленточных машин для хлопка, оснащенных авторегяляторами вытяжки

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net