Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Основы проектирования гидротехнических сооружений, лесных бирж и рейдов приплава
Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,
4.2. Основы расчета берегоукрепительных сооружений
При проектировании берегоукрепительных сооружений определяют границы крепления, устойчивость укрепляемого откоса при воздействии на него эксплуатационных нагрузок, рассчитывают отдельные элементы покрытий на монтажные и транспортные нагрузки.
Исходными данными для расчета параметров берегоукрепительных сооружений являются: высота, длина и период ветровых волн, амплитуда колебаний уровней воды, характеристики судовой волны, ледового покрова, а также грунта основания.
На берегоукрепительные сооружения в различных сочетаниях воздействуют постоянные, временные (длительные и кратковременные) и особые нагрузки.
К постоянным нагрузкам относятся все элементы крепления и активное давление грунта.
Временными являются следующие виды нагрузок: давление от воздействия ветровых и судовых волн, ледовые и снеговые нагрузки, гидростатическое давление, обусловленное колебаниями уровней воды и подпором грунтовых вод.
Особыми называются нагрузки от навала судов и плотов, а также
нагрузки, вызванные катастрофическим изменением уровня воды. Воздействие
ветровых и судовых
волн, основные их характеристики (высота и длина
волны), расчетные эпюры волнового давления, а также нагрузки от
воздействия льда и других факторов при проектировании береговых
сооружений рассчитываются в соответствии с рекомендациями, приведенными
в СНиП П-57-75.
Расчеты берегоукрепительных сооружений, также как и других конструкций, в соответствии с требованиями СНиПов выполняются по методу предельного состояния, при этом все расчеты производят в условиях плоской задачи, ширина полосы крепления принимается равной 1 м.
Угол наклона откоса к горизонтальной плоскости зависит от рода грунта и принимается не больше угла естественного откоса этого грунта.
Для уменьшения площади берегового укрепления верхние участки откосов делают по возможности крутыми (с уклонами от 1:1,5 до 1:2,5), а нижние – более пологими (от 1:3 до 1:5).
Характерными точками берегового откоса являются следующие (рис. 4.5): точка А, располагаемая выше уровня высоких вод на величину hнв, характеризующую высоту наката волны (ветровой и судовой) на откос (практически в пределах от 0,7 до 1,2 м); точка В, находящаяся выше точки А на расстоянии hg, являющемся дополнительным непродолжительным повышением уровня воды в водоеме, вызванным работой гидроэлектростанции, ветровым нагоном и т.д., определяется на основании наблюдений за уровнем воды; точка С, определяющая нижнюю подводную границу берегового крепления и расположенную на глубине hкp ниже уровня низших вод в водоеме, на которой скорости течения от воздействия волн и других факторов равны или ниже неразмывающих скоростей для грунта, из которого сложен берег, величины этих скоростей находятся в литературе [6, 7, 18].
Рис. 4.5. Схема к определению границ крепления берегового откоса
При определении крупности камня dк, м, используемого для берегоукрепления каменной наброской, пользуются соотношением, выведенным из условия устойчивости крепления под действием волн:
(4.1)
|
где hв – |
высота ветровой или судовой волны, м; |
|
ρк – |
плотность камня, т/м3; |
|
m – |
коэффициент заложения откоса. |
Толщина tк слоя каменной пригрузки тюфяка в подводной части берегоукрепления определяется из условия недопущения всплытия тюфяка по формуле
(4.2)
|
где kз – |
коэффициент запаса, равный 1,2–1,5; |
|
ρT – |
плотность хвороста, т/м3; |
|
hT – |
толщина тюфяка, равная 0,35–0,4 м. |
Толщина tn железобетонной плиты откосного крепления рассчитывается из условия ее устойчивости от волнового давления по формуле
(4.3)
|
где ξ – |
коэффициент, равный 1?1,1; |
|
λ – |
длина волны, м; |
|
Bp – |
длина ребра плиты в направлении, перпендикулярном урезу воды, м; |
|
ρп – |
плотность материала плиты, кг/м3; |
|
ρо – |
плотность воды, кг/м3. |
Для обеспечения достаточной устойчивости и прочности крепления откосов при действии ледовых нагрузок толщину железобетонных плит следует назначать не менее указанной в табл. 4.1.
В числителе приведены значения толщины льда для плит из обычного железобетона, в знаменателе – из предварительно напряженного железобетона.
Ориентировочные (предварительные) значения толщины плит могут определяться в зависимости от скорости течения воды и высоты волны по табл. 4.2.
Таблица 4.1
Минимальные значения толщины железобетонных плит
в зависимости от ледовых нагрузок
|
Толщина плиты, м |
Допустимая толщина льда, м |
||
|
при динамическом давлении льда и при статическом давлении свободно плавающего ледяного поля |
при статическом давлении ледяного покрова и при его термическом расширении |
при воздействии примерзшего ледяного покрова |
|
|
0,10 |
0,8/1,2 |
0,6/0,8 |
0,4/0,6 |
|
0,15 |
1,0/1,2 |
0,8/1,2 |
0,6/0,8 |
|
0,20 |
1,2/1,2 |
1,0/1,2 |
0,8/1,2 |
Таблица 4.2
Значения толщины железобетонных плит для берегоукрепления
|
Скорость течения, м/с |
Толщина плит (в м) при высоте волны, м |
||
|
до 1,0 |
1,0–1,3 |
1,3–1,75 |
|
|
До 1 |
0,10 |
0,12 |
0,15 |
|
1–2 |
0,12 |
0,12 |
0,15 |
|
2–3 |
0,15 |
0,15 |
0,15 |
Окончательно толщина плиты должна устанавливаться как наибольшее значение из двух, определенных по табл. 4.1 и 4.2.
Контрольные вопросы:
1. Назначение берегоукрепительных сооружений?
2. Виды берегоукрепительных сооружений?
3. Основы расчета берегоукрепительных сооружений?
4. Конструкции берегоукрепительных сооружений?