Обоснование положения точки закрепления анкерной тяги причальных портовых сооружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

шпунта в узлах соединения соседних элементов жесткость несколько выше. Перемещения в пролете стенки показаны на рис. 9. Значения перемещений в пролете снижаются по мере заглубления шпунта в грунт, но их величины в 3 раза больше значений перемещений верха шпунта. Это отражает особенности работы шпунта как единой балки, защемленной в фунте. А разница в величинах объясняется неправильным положением точки закрепления анкерной тяги.

Рис. 10. График зависимости горизонтальных перемещений верха шпунта от величины заглубления шпунта в груш

Это говорит о наличии оптимальной точки расположения места захрепления анкерной тяги, что является следующим этапом исследований.

CALCULATION PECULIARITIES FOR STRESSED AND DEFORMED SHEET PILE WALL CONDITION BY A METHOD OF

FINITE ELEMENTS

A.A. Sazonov, N. V. Kochkurova

The article present results of a research of the stressed and deformed sheet pile wall condition of a mooring port constructions made of metallic sheet pile/ The task is solved through three-dimensional research question formulation on the usage of the finite element program ANSYS.

УДК 627.33

Н.В. Кочкурова, к.т.н., старший преподаватель, ВГАВТ. 603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5.

ОБОСНОВАНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧКИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ АНКЕРНОЙ ТЯГИ ПРИЧАЛЬНЫХ ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

Приведено обоснование положения точки крепления анкерной тяги по высоте причального сооружения из металлического шпунта при пластическом описании грунтовой среды моделью Друкера-Прагера и трехмерной постановке задачи исследований.

В СНиП 2.06.01-86 «Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования» точка крепления анкерной тяги к шпунту для одноанкерных причальных набережных назначается на основании многолетнего опыта эксплуатации таких конструкций на расстоянии 0,15-0,35 м от свободной высоты стенки.

Как показали наши исследования, существует четко определенное место крепления анкерной тяги к шпунту, зависящее от марки шпунта, глубины его погружения в грунт и свободной высоты причальной набережной. При этом обеспечивается условие равнопрочности конструкции. Изучение поведения конструкции причального сооружения при изменении положения анкерной тяги проводилось с помощью программного конечно-элементного комплекса АЫБУБ, в котором моделировалась работа причального сооружения из металлического шпунта Ларсен 5 с площадью поперечного сечения 158,76 м2. Расчетная схема исследований приведена на рис. 1.

Глубина погружения шпунта принималась не более 5 м, свободная высота набережной принималась от 4 до 12 м, что соответствует значениям, принимаемым в проектировочной и практической деятельности. Материал грунта описывался пластической моделью Друкера-Прагера. Общая деформация шпунта складывается из упругой и пластической составляющих. Однако, как показали исследования, пластическая деформация не оказывает влияния на расположение точки крепления анкерной тяги (рис. 3), а основное влияние оказывают заглубление шпунта в грунт, свободная высота набережной, внешние нагрузки (поверхностная, швартовная и т. п.).

Влияние заглубления шпунта и свободной высоты сооружения можно проследить на рис. 2,4.

Точка крепления анкерной тяги изменяется при различной глубине забивки шпунта в фунт, что отражает рис. 2. Анализируя графики изменения точки приложения анкерной тяги от величины заглубления шпунта в фунт, можно увидеть, что при каждом последующем увеличении длины шпунта на 1 м точка анкеровки также повышается на 1м. То есть точка анкеровки зависит от заглубления шпунта в фунт, а следовательно и от длины шпунта. Исследование изменения положения точки крепления анкерной тяги в зависимости от свободной высоты причального сооружения показывает (рис. 4), что при каждом увеличении высоты причальной стенки на 1 м, расстояние от низа шпунта до точки анкеровки также увеличивается примерно на 0,46 м.

Рис. I Расчетная схема шпунтовой набережной

Перемещения верха и пропета шпунта

Пфосюегаи. цн>

I -е- «41*» -

преютэ - Эы

—- - -IX

-1 - цроота - 4м

( -- мрш -

■] -*■ фОМП - »1

— аерха — 2»

I П(КХ1Г1и

1 - хдрхп — 1м

---ЩХХИП - 1М

кооцж1«м?гт* тт*т»| пртожинмм Ь к. м

Изменение положения точки крепления анкерной тяги

ЭяглуОлсмис шпукт к п*>'мт' м

Рис. 2. Влияние глубины погружения шпунта на положение точки крепления анкерной тяги

—щ- - -¥-

- —1- 1 1 —1- 1 —1- 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1

- 1 —±- 1 1 -!- 1 —--

ч>- 1 - 1 4-

6 7 8

Расстояние от низа шпунта, м

- Упругость -Пластичность

10

Рис. 3. Смещения наинизшей точки крепления анкерной тяги в зависимости от расстояния от низа шпунта до точки анкеровки при описании грунта упругой и пластической моделью

П ер смещения в ерха и пр олета шпунта

и- г

I: ■

и 5 I"

5 , -£

а. * й

К

л

Ш

ц

-4т *

Ч-'-ь -

■

Ь-гг-

1.4..

ГОЩМОДЫМЫС П41ЕМС.ДХ1СО

1вн о.-бсавЛ ш:ок мш -*- ггрз г1М1 ---цн.сн й«е1

- • ргт»(Ч>||

Цчтси • ■фйМРНбМ)

к-И

МДОИО*" ФккнОНн!

||кмми1 !м!

Изменение положения точки анкеровки в зависимости от свободной выосты стенки

Рис 4 Влияние свободной высоты причального сооружения на положение точки крепления анкерной тяги

Исследования показали, что узел анкеровки должен располагаться в точке пересечения графиков горизонтальных смещений верхней и пролетной части шпунта. При этом обеспечивается условие равнопрочности конструкции. При различных сочетаниях заглубления шпунта в грунт и свободной высоты причального сооружения можно определить оптимальную точку закрепления анкера, при которой смещения верхней и пролетной частей шпунта одинаковы и не превышают предельно допустимых значений.

Для определения точного положения крепления анкерной тяги по высоте шпунта в современных условиях требуется проведение дорогостоящих натурных испытаний с большими объемами работ. Ручные методы расчетов также не позволяют выполнить такое исследование. Поэтому данная методика является весьма эффективной и может применяться при определении положения оптимальной точки закрепления анкерной тяги в каждом конкретном случае и для реконструируемых и вновь строящихся сооружений.

MOORING PORT CONSTRUCTIONS ANCHOR LINK GRAPPLING POINT POSITION JUSTIFICATION

N. V. Kochkurova

In the article there is given a justification of anchor link point position by the hight of a mooring constraction made of metallic sheet pile alongside with plastic desctiption of ground conditions on the basis of Drucker-Prager model. The task is solved through three-dimensional research question formulation.

УДК 626.421.4

И.В. Липатов, к,т.н., доцент, ВГАВТ.

603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5, i_lipcitov@mail.ru

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ

КАМЕРЫ ШЛЮЗА

В статье рассмотрены современные методы исследования гидродинамических процессов на внутренних водных путях и промыиыенности Представлено сравнение экспериментальных и теоретических методов исследования Основное внимание уделено численному моделированию, как наиболее дешевому и максимально информативному пути исследования. Основные преимущества численного моделирования проиллюстрированы на примере исследования процесса наполнения камеры шлюза и работы камеры гашения.

В связи с интенсивным транспортно-энергетическим освоением рек, шлюзы стали не отьемлимой частью внутренних водных путей России. Шлюзы, как не отьемли-мый элемент транспортно-энергетического гидроузла, непосредственно осуществляют операции по пропуску судов и напрямую на интенсивность судоходства.

Одним из основных путей сокращения времени прохождения судном через шлюзованный участок, являются работы по совершенствованию гидравлических характеристик процесса наполнения камеры шлюза и поиску новых конструктивных решений системы питания шлюза.

Традиционно, данных круг вопросов в мире, решается с помощью исследований на гидравлических, лабораторных моделях с масштабом 1:25. Такой подход позволяет инженерам перебрать все возможные сочетания факторов, определяющие этот нестационарный процесс, и прощупать пути по совершенствованию процесса наполнения камеры шлюза.

Одним из недостатков такого подхода является то, что себестоимость таких исследований (включающих стоимость установок и уникального лабораторного оборудования) достаточно велика. Помимо этого, многие предприятия, занимавшиеся производством измерительных датчиков, измерительной аппаратуры и т. д., на сегодняшний день разорились или перешли на производство иной продукции. Таким образом, очень часто, в настоящее время, реальная постановка развернутых, лабораторных исследований становится не возможной.

Кроме экономических факторов, лабораторных подход имеет еще ряд недостатков. Природа процесса наполнения камеры шлюза в лабораторной установке такова, что позволяет инженеру работать только в рамках такого подхода как "черный ящик". То есть, задавая некоторые параметры на входе, исследователь получает отклик системы на это воздействие в виде результирующих величин. Таким образом, в процессе