Расчеты элементов сухого дока.

Расчету подлежат следующие элементы сухого дока: стены, устои и днища камер и голов, их основания, конструкции насосных станций, подкрановые пути, каналы промэнерго-проводок, сопрягающие конструкции, системы наполне­ния — опорожнения, дренажные устройства и др. Целью расчетов этих элементов является определение их экономич­ных сечений, обеспечивающих эксплуатационную надежность в заданных природных условиях и силовых воздействиях.

Расчет конструкций и оснований сухих доков следует вы­полнять по предельным состояниям, под которыми подразу­мевается такое состояние, когда рассчитываемый элемент или основание теряет способность сопротивляться внешним воз­действиям либо получает недопустимые деформации.

Расчеты несущей способности оснований и устойчивости возводимых на них жестких элементов дока проводятся по схемам плоского и смешанного сдвига (с частью грунтового основания). Коэффициент запаса определяют как отношение значений проекций горизонтальных или вертикальных сил или их моментов относительно соответствующих центров, при которых рассматриваемый элемент дока приводится в состояние предельного равновесия, к значению соответствен­но проекций действующих горизонтальных или вертикаль­ных сил, или их моментов. Коэффициент запаса К₃ вычисля­ют по формуле

где Р — сумма вертикальных нагрузок в расчетной плоско­сти; — полное противодавление воды в расчетной плос­кости; ф — угол внутреннего трения грунта; Е„ — пассивное давление с выпором грунта со стороны камеры; Г_т, Г_д — го­ризонтальные составляющие других сил, действующих с со­ответствующих сторон; £, — расчетное давление грунта со стороны засыпки; В_с — проекция ширины подошвы фунда­мента на горизонтальную плоскость; с — удельная сила сцеп­ления; £_я — активное давление грунта на стену со стороны камеры.

При проверке устойчивости по наклонной плоскости скольжения в формулу (4.1) вводятся соответствующие триго­нометрические функции угла наклона плоскости скольжения к горизонту. Предельным равновесием сооружения и основа­ния считается такое, при котором на всей рассматриваемой поверхности скольжения соблюдается равенство

Нормированный коэффициент запаса должен соблюдаться в тех случаях, когда при строительстве дока в первую очередь возводят стены, а затем между ними вынимают грунт и бето­нируют днище.

В таких случаях стены часто выполняют в виде заанкеренного больверка или в виде высокого свайного ростверка (обычно с передним шпунтом). Наиболее распространенным методом расчета устойчивости таких сооружений является расчет по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения. При этом коэффициент запаса

Если сооружение расположено на скальном основании, то расчеты выполняют по схеме плоского сдвига с тем же нор­мированным коэффициентом запаса

К₃ = [Nf + Fc)/T,

где N — сумма проекций всех сил (включая противодавление) на нормаль к расчетной плоскости сдвига; F — расчетная площадь подошвы; Т — сумма проекций всех действующих на элемент активных сил на направление расчетной плоско­сти сдвига; f, с — расчетные параметры сопротивляемости сдвигу, характеризующие прочность контакта фундамента с основанием на срез.

В зависимости от вида пород основания и их состояния (трещиноватости, деформируемости) рекомендуется прини­мать f = 0,65*0,75; с = 200+400 кПа.

Расчет конструктивных элементов дока по прочности и выносливости выполняют по указаниям действующих норм в зависимости от вида материалов и характера действующих нагрузок.

Вычисление осадок и перемещений, т.е. расчет по дефор­мациям, производят при расположении элементов дока на нескальных грунтах. Целями такого расчета являются выявле­ние процесса протекания осадок во времени, определение общего вертикального перемещения элементов дока, оценка неравномерности осадок секций или их частей (при разрез­ной конструкции), кренов и сдвигов. На основе полученных в результате вычислений данных выбирают размеры фундамен­тов конструктивных элементов, конструкцию уплотнений швов, изменение их ширины по высоте при кренах элемен­тов, определяют значение строительного подъема, оценивают продолжительность осадок и изменение прочности грунта, а также нагрузки, воспринимаемые элементами конструкций и основаниями в различные периоды, устанавливают рацио­нальную последовательность производства работ отдельных видов.

Суммарная осадка фунтов основания под воздействием нагрузок, передаваемых сухим доком, складывается из упру­гой и остаточной ее частей (к последним относят, в частнос­ти, деформации уплотнения и набухания грунтов).

Наибольшее значение имеют осадки, обусловленные уп­лотнением толщи, поэтому их определение регламентируется нормативными документами. Весьма важным при этом явля­ется вопрос о назначении толщины сжимаемого слоя Н„ (так называемой активной зоны). Для сооружений с большой площадью опирания, к которым могут быть отнесены и су­хие доки, нижней границей сжимаемого слоя считается глу­бина, на которой напряжение от внешней нагрузки не пре­вышает половины значения напряжений от собственного веса грунта на этой глубине, т.е. соблюдается условие ; для фундаментов меньшей площади это условии принимается иным: .

В практике расчетов осадок сухих доков представляет ин­терес не только конечная стабилизированная осадка, но и прогнозирование осадок во времени. Последнее целесообраз­но при расположении сооружений на малопроницаемых гли­нистых грунтах, коэффициент консолидации которых не превышает

Набухание (разуплотнение) грунтов возникает в результате разгрузки основания (выемки грунта). Б большинстве случаев строительство сухих доков производят в заглубленном осу­шенном котловане, поэтому при выемке грунта основание разуплотняется как вследствие уменьшения нагрузки, так и в результате увеличения в нижележащей толще грунта градиен­тов восходящих фильтрационных потоков. Значение подъема дна котлована от разбухания зависит от свойств грунта, глу­бины выемки, времени его выдержки в открытом и осушен­ном состоянии и др. Расчеты разбухания рекомендуется выполнять так же, как и осадку уплотнения — методом послойного суммирования, принимая в пределах разуплотня­емой толщи значения коэффициентов пористости по ком­прессионным кривым, по ветви уплотнения после разуплот­нения, с изменением напряжений в зависимости от глубины котлована.

Содержание и ремонт сухого дока

Гидротехнические сооружения судостроительных и судо­ремонтных предприятий составляют около 30 — 45% общей стоимости основных производственных фондов, т.е. являют­ся наиболее дорогими. При этом в стоимости гидротехничес­ких сооружений удельный вес доковых сооружений (50 — 80 %) является наибольшим.

Для оборудования слипов и вертикальных судоподъемни­ков срок службы принимается равным 20 годам. Д,\я сухих доков амортизационные отчисления составляют 1 %, что со­ответствует сроку службы 100 лет. Физический износ камен­ных сооружений, облицованных гранитом, незначителен: до­ки, построенные 150 лет назад для линкоров, используются и поныне и даже гранитные доки, построенные при Петре I в Кронштадте, эксплуатировались и в наше время. Однако в бетонных доках известны случаи значительных разрушений за короткое время.

Основная задача технической эксплуатации сухого дока заключается в соблюдении местных производственных инструкций регламентирующих правила выполнения отдельных операций, содержания и ухода за элементами сооружений и оборудованием, задачами которых являются своевременное выявление отдельных дефектов и их устранение для восста­новления полной работоспособности всего сооружения.

Поддержание элементов сухого дока и его оборудования в рабочем состоянии в течение всего срока службы, сохране­ние эксплуатационных качеств и рациональное расходование денежных средств на ремонт и содержание обеспечиваются системой планово-предупредительного ремонта (ППР). В сис­тему ППР входят: техническое обслуживание, включающее уход, осмотр и наблюдения, текущий и капитальный ремонт, а также осмотры и обследования отдельных элементов и оборудования дока.

В соответствии с положением о проведении ППР сухой док и его элементы должны подвергаться повседневному тех­ническому надзору, периодическим профилактическим осмо­трам, внеочередным техническим обследованиям. Периодич­ность, состав, объем осмотров и обследований, а также со­став комиссий устанавливаются администрацией предприятия и зависят от состояния сухого дока и его элементов, конст­рукции, периода эксплуатации и др.

Повреждения конструкций сухого дока происходят из-за наличия агрессивных грунтовых вод, попеременного насыще­ния бетона водой и высушивания, промерзания и оттаивания.

При эксплуатации сухих доков чаще всего имеют место повреждения: отставание торкрета, разрушение бетона до обнажения арматуры, выбоины в бетоне днища, просачива­ние воды через стенки дока и по периметру затвора, дефор­мации подкрановых путей, засорение кюветов, приемных колодцев и др.

При несвоевременном обнаружении и устранении повреж­дений их размеры быстро возрастают, особенно в осенне-зимний период. Поэтому для предотвращения дальнейшего разрушения конструкций мелкие повреждения должны уст­раняться безотлагательно. Фильтрация стен дока ликвидиру­ется путем инъекции под давлением раствора с наружной стороны.

Камеры дока осматриваются не реже двух раз в год, при­чем один раз после таяния льда. При этом фиксируются течи и трещины в бетоне, места оголения арматуры, повреждения резиновых прокладок. Ежегодно определяются деформации и осадки конструкций дока, направляющие погоны затворов, ролики осматриваются водолазом каждую весну, а при необходимости перед каждым докованием. При осмотре проверя­ется чистота порога и направляющих. Не реже одного раза в год производятся промеры глубины подходного канала и прилегающей акватории.

Ежегодно осуществляются ремонт облицовки (торкрета) и заделка выбоин: удаляется разрушенный бетон, производятся очистка и насечка старого бетона и торкретирование с по­следующим железнением. Для лучшего схватывания подготов­ленную к бетонированию поверхность старого бетона целе­сообразно предварительно покрыть составом из эпоксидной смолы с наполнителем.

В большинстве современных сухих доков в процессе строительства и отдельных секциях камеры и в голове закла­дывают контрольно-измерительную аппаратуру для наблюде­ния за напряженным состоянием и деформациями конструк­тивных элементов дока, за уровнями воды за стенами дока, давлением фильтрационных вод и др. Для получения объек­тивной информации целесообразно продолжать наблюдения за показаниями этой аппаратуры и вести их обработку и в период эксплуатации. Данные, получаемые при осмотрах, обследованиях и измерениях, служат основанием для плани­рования ремонтов элементов дока и оборудования.

Вовремя не замеченная утечка водяного балласта из бато­порта может привести к крупной аварии. Так, в 1954 г. в од­ном из английских сухих доков произошло самопроизволь­ное всплытие батопорта: хлынувшая в док вода сорвала с кильблоков подводную лодку, ударила ее в торец дока, затем вынесла из дока в реку и посадила на мель. Погибли четверо рабочих.

Наиболее распространенными видами текущего ремонта являются: заделка отдельных местных повреждений бетона, исправление дефектов лестниц, каналов, пунктов подключе­ния, леерных ограждений, смена поврежденных элементов отбойных устройств, мелкий ремонт повреждений металличе­ских закладных частей и изделий. Важными видами текущего ремонта являются также ремонт уплотнений температурно-осадочных швов, промывка и расчистка дренажных и водоотводящих устройств и др. Большой объем работ выполняет­ся по текущему ремонту подкрановых путей.

Капитальный ремонт доков и их элементов выполняют по специальному проекту с привлечением подрядной организа­ции.

Заключение

На сегодняшний день в Украине существует ряд сухих доков, размеры которых до сих пор конкурентоспособны на мировой арене. Это сухой док на базе судостроительного завода «Залив» (размеры сухого дока: 360*60*16) г. Керчь, Украина. Завод расположен на пересечении торговых путей Средиземного и Черного морей, что позволяет судовладельцам экономить на девиации; сухой док на базе завода судостроительного завода «Океан» (размеры: 370*60*18 и плавучий док 140*21,5 грузоподъемность 5600 т) г. Николаев, Украина. А также сухой док в Севастополе, размерами290х36х11 метров на базе СРЗ «Южный Севастополь».

Литература

1. Бугаев В.Т., Дубровский М.П., Яковлев П.И., Штефан А.В. «Конструкции сухих доков и их взаимодействие с грунтом» - М: ООО «Недра-Бизнессцентр», 2001. – 372 с.:ил.

2. СНиП 2.06.01-86 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования»

3. http://new-sebastopol.com/news/port_sevastopol/Sergey_Posohov____Seychas___MIK_____ser_eznoe_sudoremontnoe_predpriyatie_Ukrainy

4. e-mail [e-mail]

5. http://www.mik-shipyard.com/

Дата добавления: 2015-12-07