Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

321 страница

1730.00 ₽

Купить П 58-76 — официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Нормы должны соблюдаться при определении нагрузок и воздействий волновых, ледовых и от судов для проектирования вновь строящихся и реконструируемых речных и морских гидротехнических сооружений.

  Скачать PDF

В развитие главы СНиП II-57-75. В связи с отменой СНиП II-57-75, разработчиком рекомендовано применение, как справочного материала.

.

Оглавление

Предисловие

1. Общие положения

2. Нагрузки и воздействия волн на гидротехнические сооружения вертикального и откосного профилей

Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля

Нагрузки н воздействия волн на сооружения вертикального профиля и их элементы (особые случаи)

Примеры 1-4

Нагрузки от разбивающихся и прибойных волн на сооружения вертикального профиля

Примеры 5-6

Нагрузки и воздействия на сооружения откосного профиля

Примеры 7-8

3. Нагрузки от волн на обтекаемые преграды и сквозные сооружения

Нагрузки от волн на вертикальную обтекаемую преграду

Примеры 9-13

Нагрузки от волн на горизонтальную обтекаемую преграду

Примеры 14-15

Нагрузки от разбивающихся волн на вертикальную обтекаемую преграду

Пример 16

Нагрузки от волн на сквозное сооружение из обтекаемых элементов

Пример 17

4. Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения и судовых волн на крепления берегов каналов

Нагрузки от ветровых волн на берегоукрепительные сооружения

Примеры 18-19

Примеры 20-22

Пример 23

Погрузки от судовых волн на крепления берегов каналов

Пример 24

5. Нагрузки от воздействия льда на гидротехнические сооружения

Нагрузки от ветра, течения и волн на плавучие объекты

Примеры 25-26

Нагрузки от навала пришвартованного судна на сооружение

Нагрузки от навала судна при подходе к сооружению

Нагрузки на сооружения от натяжения швартовов

Примеры 27-31

6. Нагрузки и воздействия льда на гидротехнические сооружения

Нагрузки от ледяных полей на сооружения

Примеры 32-39

Нагрузки и воздействия на сооружения от сплошного ледяного покрова при его температурном расширении

Пример 40

Нагрузки на сооружения от зажорных масс льда

Пример 41

Нагрузки от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды

Примеры 42-43

Приложение 1. Элементы волн на открытых и огражденных акваториях

Расчетные уровни воды

Расчетные характеристики ветра

Элементы волн в глубоководной зоне

Элементы волн в мелководной зоне

Элементы волн в прибойной зоне

Элементы волн на огражденной акватории

Приложение 2. Терминология и основные буквенные обозначения

Терминология

Основные буквенные обозначения

Дополнения

Список литературы

Показать даты введения Admin

МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ГЛАВНИИПРОЕКТ

всесоюзный ордена трудового красного знамени

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА


МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР ГЛАВНИИПРОЕКТ

всесоюзный ордена трудового красного знамени

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГИДРОТЕХНИКИ имени Б. Е. ВЕДЕНЕЕВА

РУКОВОДСТВО ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ НАГРУЗОК И ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

(волновых, ледовых и от судов)

П 58-76 ВНИИГ

ЛЕНИНГРАД

1977

где


+ ch 3k {Н—г)^2 -1- 1+ Dl3)} sin ai '

lA0sai cth kH (    /    21

+ 16£2sh2£rt | ch Л(Я —*)(2 — 4 sh2 kH + I>22


21


+ сЬЗА(Я-^2 + Т51]ЗШ

1    /7    ch2    kH    +    2


Z)l9 -


4 cho kH


sh- 2kH


+


D33 [ sin 3<tf,


+ 3 ;


„„ 13-14 cha yfe// \ g- ^ 97 — 60 ch2 kH + 27    2    sh    *    kH


1


^32 e


32 “ 8 sh2 kH


(2 “ 2 sh2 kH]'


При этом, волновое давление р, рассчитанное по формуле 7 для точки с ординатой в состоянии покоя z, при построении эпюры следует откладывать в точке с текущей ординатой zt:

Ао

Zt = - Z — -^Г/57 sh к (Яг) sin °t —

А0а2 cth kH    17    3    \    ,    „    8 ch kH — 21

~ 8gsWkH sh2k(H—+ 2sh2£//)(1 — cos2crf) — sh22kH ]~

A^cWkH (    7    ch2    kH    +    2    \

SghhbkH (2 ch2 kH~ 4 ~ ......s&TH.......) ^ k (H - z) sin at -

A0WCVkH(......U    21ch2*tf-3\    ,

16g2sh3£// |sh^(“    г’)^3—    sh2 2kH J +

/    19ch2kH — 1    \)

+ sh 3k (H — 2)11 +    2kH ■    3^ 121 г si° +


Atpt cth1 kH


sh * (Я — 2)    +    £>22    —    4    sh2    £#)    +

45


144g2 sh kH sh 3k (H — г)| 3 + "4sha kH


■3 Ds


sin 3<st.


В формулах 7 и 8 величина А0 определяется в зависимости от элементов волны в створе расчетного сечения Л, Я и Я по рис. 6. с    hi

Если точка с координатами -=- и — лежит

Л н

на графиках, приведенных на рис. 3(3) — 5(5), правее границы разрушения стоячих

волн или -^>12, то это означает, что в створе расчетного сечения не наблюдается режим стоячих волн.

h 1

При значениях -=- и -jj , отличных от

указанных на рис. 3(3)—5(5), соответствующие коэффициенты kt определяются по интерполяции.

Следует иметь в виду, что для случая подхода гребня волны эпюры давления, построенные по ординатам, вычисленным по формуле 5(4) для глубоководной зоны или по табл. 3(1) для мелководной зоны, соответст-


Рис. 6. График значений Д0=/(Л,1, Н).


вуют моменту t, когда наступает максимум горизонтальной силы Рхг, воспринимаемой вертикальной стеной на всей ее высоте.

Это, однако, не означает, что максимальная горизонтальная нагрузка Р'хт на единицу длины любого участка стены, ограниченного какими-либо горизонтальными сечениями (например (рис. 1(1)), между точками 3 и 4), равна площади соответствующей части эпюры волнового давления, построенной указанным образом. Это справедливо лишь в частном случае, когда значение cos at, вычисляемое по формуле 3(3), равно или принимается равным (см. примечание к п. 2.2) единице. Если же cosctf<l, то наступление максимальных значений Рхт и Р'хт не совпадает во времени.

Поэтому при необходимости расчета устойчивости и прочности участка стены, верх и низ которого ограничены заданными глубинами,— например, затвора плотины, — целесообразно рассчитать (лучше на ЭВМ) хронограммы волнового давления p=f(t) за период волны по формулам 5(4) для глубоководной зоны или 7 и 8 — для мелководной зоны— и выбрать из результатов этого расчета значения волновых давлений, соответствующие моменту наступления максимума силы волнового давления Р'хг на рассматриваемый участок.

Для приближенных расчетов можно ограничиться определением значения Р'хт как площади части эпюры волнового давления, заключенной между отметками верха и низа рассматриваемого участка сооружения. Однако эпюру давления следует при этом строить для глубоководной зоны по ординатам, вычисляемым по формуле 5(4), а для мелководной зоны — по формуле 6, принимая в обоих случаях cos at= 1.

Нагрузки и воздействия волн на сооружения вертикального профиля и их элементы (особые случаи)

2.5.    Волновое давление р, тс/м2, на вертикальную стену с возвышением над расчетным уровнем верха сооружения zBC, м, на величину менее т)в, м, или с заглублением — до 0,5А, м, следует определять согласно требованиям пп. 2.3 и 2.4 настоящей главы с последующим умножением полученных значений давления на коэффициент Ас«, определяемый по формуле

Асн = 0,76 ±0,19 —    9(5)

где знаки «плюс» и «минус» соответствуют положению верха сооружения выше или ниже расчетного уровня воды.

Горизонтальная волновая нагрузка Рхт в рассматриваемом случае должна определяться по площади эпюры волнового давления в пределах высоты вертикальной стены.

В формуле 9(5) zBC — абсолютное значение возвышения или заглубления верха сооружения относительно расчетного уровня.

2.6.    При подходе фронта волны к сооружению под углом а, град, со стороны открытой акватории (в расчетах устойчивости и прочности грунтов основания) волновую нагрузку на вертикальную стену, определенную согласно требованиям пп. 2.3 и 2.4 настоящей главы, необходимо уменьшать путем умножения ее на коэффициент k'c«, принимаемый равным

гРаД    *сн

45    1

60    0,9

75    0,7

Примечание. При перемещении волн вдоль стены, т. е. для а, близких или равных 90, град, волновую нагрузку на секцию сооружения следует определять согласно требованиям п. 2.7 настоящей главы. 1

2.7. Горизонтальную нагрузку от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории следует определять при относительной длине

секции сооружения -^-^0,8; при этом расчетную эпюру волнового дав-

А

ления со значениями р, тс/м2, допускается выполнять по трем точкам для следующих случаев:

а) вершина волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 7 (6),а), если z, м, имеет значения:

2i = t)b = —у— cth kH, то рх = 0;    10(6) 2

z2 = 0, то »2 = *сн1 (y ~ НГ" cth kH')’    1

Рис. 7 (6). Эпюры давлений дифрагированных волн на вертикальную стенку со стороны огражденной акватории а—при гребне волны; б—при ложбине волны.

(ft    kft    3    \

2 chkH ~ 4 sh 2kH)’    2^

б) подошва волны совмещена с серединой секции сооружения (рис. 7(6)6), если z, м, имеет значения:

гг = 0, то pi = 0;    13(9)

и UU 2    -

г2 = т|п = у —cth kH, то р2 = — *СнТПП;    14(Ю)

(h    kh    2    \

2ch\н + 4sh2kH J-    15(11)

Раол I /о

Рис. 8(7). График допускаемых значений донных скоростей.


них точках (рис. 1(1) и 7(6)) при линейном изменении его в пределах ширины сооружения.


где /гд — высота дифрагированной волны, м, определяемая согласно требованиям приложения 1 к настоящей главе; &сн—коэффициент, принимаемый по табл. 4(2).

Таблица 4(2)

Относительная длина к

секции .....

А

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,83

Коэффициент £с.....

0,98

0,92

0,85

0,76

0,64

0,51

0,38

0,23

Примечание. При глубине со стороны огражденной акватории Н > 0,ЗХ следует строить треугольную эпюру волнового давления, принимая на глубине гг = 0,ЗХ волновое давление равным нулю (рис. 7(6)).

2.8. Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах мас-сивовой кладки и по подошве сооружения следует принимать равным соответствующим величинам горизонтального волнового давления в край-

сх/г

1 /" jc _ 4х I/ — Xsh — Н Т g *

2.9. Максимальную донную скорость имл> м/с, пе_ред вертикальной стеной (от действия стоячих волн) на расстоянии 0,25Я от передней грани стены необходимо определять по формуле

^мд

16(12)

где «с — коэффициент, принимаемый по табл. 5(3).

13

Таблица 5(3)

Пологость волны — h

8

10

15

20

30

Коэффициент ис

0,6

0,7

0,75

0,8

1

Допускаемые значения неразмывающих донных скоростей одоп, м/с, для грунта крупностью фракций dio, мм, следует принимать по рис. 8(7); при оМд>Удоп необходимо предусматривать защиту от размыва основания на полосе вдоль сооружения шириной 0,4Я.

В формуле 16(12) И—действительная глубина у сооружения, а не условная расчетная глубина, принимаемая при определении волнового давления (п. 2.1).

На рис. 8(7) изображена кривая скоростей, соответствующих началу перемещения грунта;

d\o — указанная на графике на оси абсцисс крупность фракций грунта, включающих до 10% (по весу) более мелких частиц.

Неразмывающие скорости для грунтов с крупностью фракций d> >100 мм следует определять по приводимой ниже формуле 32.

2.10. Эпюра взвешивающего волнового давления на берменные массива должна приниматься трапецеидальной согласи© рис. 1 (1), б с ординатами ры, тс/м2, определяемыми по формуле

dak(H— Нс)

Ры = “бТа-tfTkH-cos kXi < Ра*    17(13)

где х, — расстояние от стены до соответствующей грани массива, м; рПс — волновое давление на уровне подошвы стенки. аБ — коэффициент, принимаемый по табл. 6(4).

Таблица 6(4)

Относительная

глубина —» X'

Коэффициент о при поло-ь

X

ГОСТЯХ ВОЛН -I-Л

15 и менее

20 и более

Менее 0,27 0,27—0,32 Более 0,32

0,86

0,60

0,30

0,64

0,44,

0,30'

Если по расчету неравенство 17(13) не выполняется, взвешивающее давление у ребра стенки принимается равным боковому, а характер изменения взвешивающего давления под берменными массивами сохраняется; следовательно, в этом случае

Ры = Рпс COS kXt.

Пример 1. Определить волновые воздействия на -оградительное сооружение вертикальной формы из массивовой кладки, расположенное в мелководной зоне:

а)    боковое давление со стороны открытой воды и защищенной акватории и опрокидывающие моменты относительно внутреннего и внешнего ребер сооружения;

б)    взвешивающее давление по основанию и по отдельным швам;

в)    донные скорости с оценкой гранулометрического состава грунта

дна и взвешив'ающее давление на берменные массивы.    _

Исходные данные: высота волн h=6,0 м; средняя длина волн А = = 100 м; естественная глубина у сооружения #д==15,0 м; глубина до верха каменной постели Яс=13,0 м; подводная часть сооружения состоит из 6 курсов массивов высотой 2,3 м; ширина сооружения по подошве а = 12,0 м; ширина бермы Вб=6,0 м; длина секции /с=20,0 м.

1. Определяем максимальную донную скорость оМд перед вертикальной стеной при действии стоячих волн по формуле 16(12),

Значение коэффициента пс определяем по табл. 5(3) при \ = ^ =


= 16,7, чему соответствует пс=0,76. В данном случае Н — естественная глубина в месте возведения сооружения.

Тогда


«мд


2-0,76-3,14-6


3,14

9,81


100 sh


4-3,14-15 100


= 2,8 > 1,8 м/с.


Соответственно пояснениям к п. 2.9 определим требуемый диаметр неразмываемых фракций по формуле 32, приведенной далее в настоящем Руководстве.


Рис. 9. Эпюры бокового и взвешивающих давлений стоячей волны со стороны открытой акватории при подходе гребня волны (размеры в м, ординаты эпюр в тс/м5, силы давления в тс/м).


Решив предварительно уравнение 32 относительно й и принимая Одоп = рМд=2,8 м/с, km=l (по табл. 20), ум = 2,6 тс/м3 и ув=1,0 тс/м3, получим:

2

«5°- 1,552-1,02(2,6— 1,0) -9,81 ~0,21 м> где dso—крупность фракций, включающих до 50% (по весу) более мелких зерен.

В соответствии с п. 2.9 впередй сооружения на расстоянии 0,4Л= = 0,4’ 100 = 40 м необходимо крепить дно камнем крупностью dso^O,21 м. Толщину защитного покрова с учетом обратного фильтра принимаем равным 1,5 м.

Тогда — в соответствии с пояснениями к п. 2.1 — принимаем расчетное значение

Яд = 15,0 — 1,5 = 13,5 м > 1.5А = 1,5.6 = 9,0 м.

2. Над бермой, возвышающейся в нашем случае на 0,5 м над защитным покровом, предусмотрена укладка берменных массивов высотой

6 = 0,25/1 = 0,25.6,0=1,5 соответственно чему Яб = 13,0—1,5=11,5 м> >1,256 = 1,25.6,0 = 7,5 м.


15


При -Jr- =    = 0,06, ~ = -- = 0,96 находим по рис. 2(2)

k'B = 0,95; тогда — по формуле 1(1) — расчетная глубина H = 13,0 + 0,95 (13,5 —13,0) = 13,48 и 13,5 м.

При этом =    =    0,135    <0,5.

На основании вычислений, приведенных в пп. 1 и 2 настоящего расчета, заключаем, что согласно п. 2.1 дальнейший расчет рассматриваемого сооружения следует производить на воздействие стоячих волн в мелководной зоне.

Рис. 10. Эпюры бокового и взвешивающих давлений стоячей волны со стороны открытой акватории при подходе ложбины волны (размеры м, ординаты эпюр в тс/м2, силы давления в тс/м).

3.    Определяем расчетные моменты времени, оцениваемые значениями cos at согласно п. 2.2.

н

Так как в нашем случае -=- =0,135<0,2, то по примечанию к п. 2.2

К

значение cos at, соответствующее наибольшему значению горизонтальной волновой нагрузки Рхг при гребне волны, равно единице. Следовательно, при определении волновых нагрузок на сооружение со стороны открытой воды достаточно рассмотреть два расчетных момента времени, соответствующих моментам подхода к стене:

вершины волны с возвышением г]в над расчетным уровнем и одновременным наступлением максимума горизонтальной силы волнового давления Рхг при значении cos at— 1;

подошвы волны с понижением г)п от расчетного уровня, при значении cos at——1.

4.    В соответствии с п. 2.2 и формулой 2(2) определяем расчетные возвышения и понижения волновой поверхности у стены при волновом

числе k = -у- =    = 0,0628:

16

ч. = - 6,0 (+ 1) - °’3.2|'30:. cth (0,0628.13.5X4- 1)2 = - 7.65 м;

Уг = TIU = — 7,65 м;

„    0,0628-6,02    лл ,

цп = - 6,0 (—1) -§-cth (0,0628-13,5)(— 1)э = 4,35 м.

5. Ординаты эпюр волнового давления, необходимые для определения горизонтальной волновой нагрузки на единицу длины вертикальной стены (для гребня РЛТ и для подошвы Рхп), вычисляем в соответствии с п. 2.4 и табл. 3(1).

Расчеты ведем в табличной форме. Значения коэффициентов кг—к$ к$—k§ определяем по графикам рис. 3(3), 4(4) и 5(5), предварительно

h    I

вычислив крутизну-г- и относительную длину волны —по значениям эле-А    _    //

ментов расчетной волны h и К и глубине Н

4- = 6 :100 =*0,06;    -£-= 100 i 13,5 = 7,4.

А    //

Таблица 7

точек

Заглубление

точек г, м

Значения коэффициентов hi~—hb\ fro

для гребня

Значения волнового давления р, тс/м*

1

Чг

-7,65

__

Pi

0

2

0

0

k<i

0,84

Р-1 = *27*

5,0

3

0,25//

3,38

*3

0,69

Рз = ktfh.

4,15

4

0,5//

6,75

kI

0,59

Pi = кф

3,5

5

И

13,5

0,52

Ръ = *2ТЛ

ЗД

для подошвы

6

0

0

/?в

0

7

Чп

4,35

/>7 = — ^пТ

—4,35

8

0,5//

6,75

К

0,58

Ре = — ^87 А

-3,5

9

//

13,5

0,52

Рэ = — *я7Л

—3,1

„    РЛ~чlr)    P‘t+Pi Нс Рз + Pi Н Pi +

Ихг -    2    +    2    4+2    4    '    2


5,0-7,65    5,0    +    4,15    „    „„    4,15    +    3,5    _    3,5    +    3,1    ,    ,

-2-+    2    -    3,38    +    2    *    3,38    +    2    (13,0 —6,75)^68,1 т с ■ м


Рх п =


Р--Цп


Рт + Ря ( Н


(JL \ . р»+р» (И    IL]

^ 2 ЧпJ +    2 2    /’


Р.гп —


4,35 • 4,35    —    4,35    —    3,5    —    3,5    —    3,1

2~‘ ‘+~“ (6,75 — 4,35) + -~2-—*(13,0—6,75) =

= — 48,9 тс/м.


17


7. Опрокидывающие моменты М,г и Мха сил волнового давления Рхг и Рхп соответственно относительно внутреннего и внешнего ребер стены сооружения определяем по эпюрам волнового давления (рис. 9 и 10), разбивая их на простые фигуры: треугольники и прямоугольники


„    —    •>)г

Мхг —    2    (    2


И

+ Рз 4


I Н--2    4

(Рз — Pi) Н /,. Н Н \ Н /.. Н . Н


(//с “ Й)


+


4 ~~ 4-3    4


д


■ 9 +


4-2


= ++ (И5 +13i0) + ЬЦ±!5.    (,3.„ _ JjW) +

13,5 /    13,5\ ,4,15-3,5 13,5/,    13,5    13,5\

+ 4,15- 4 ^13,0 — 8 J +    2    '4    (13'°~ 4 "ТГ) {

„„ 13,5/ Л 13.5    13,5\    3,1 /___ 13,5\а

+ 3,5- 4 ^13,0- 2 + 8 J + 2 ^13,0— 2 J +

3,5 —3,1 /    13,5\э

+-g-113,0 — —J-) = 641,5 тсм/м;

Т"-111п)    +

Ps — Рэ й(„    //у

Н'


, .    ’*1пР7 , J,

—    2    I

/ д + Д ( 2

, {Pi-Pi

ч

Ч 2 ,

Я III

Н2

\

Яс -

Т + ( 2

— %1

+ /V


4,35 (—4,35)


,±/„

' 2ус“ 2 j’

/    „    4,35-2\    4,35    —    3,5/13,5    \

(13’°~    3    )~    2    (2    ~4,35)


+


13,0- — +


/ 13,5    \    I    /13,5    \    Г    13,5    /13,5    \

+ (-j--4,351-0,66 -3,51—j--4,351 13,0-у + у -4,351: 2

/    13,5\3    /    13,5\3

13,0 —-j-J 0,66 -3,1113,0 --jf- : 2 = —231,6 тсм.Ч


3,5-3,1


8. Так как длина секции, в том числе и головной, сооружения /с=20 м меньше длины волны, то согласно и. 2.7 следует учесть горизонтальную нагрузку на вертикальную стену от дифрагированных волн со стороны огражденной акватории (рис. 11 и 12).    _

По формуле 1(1) и рис. 2(2) при Вб/^=0,04 и Ясд= 13/15 = 0,87 к'в =0,84, Я= 13,00 + 0,84(15—13) = 14,68 м.

Тогда, при А = 0,0628: kH=0,92; 2/гЯ=1,84; chЛ//= 1,454; cth £Я = = 1,38; ch 2£Я = 3,07.

I 20

По табл. 4(2) приу = —=0,2 значение коэффициента снижения

Кн = 0,92. Высота дифрагированной волны Ад определяется согласно требованиям, изложенным в пп. 23—26 Приложения 1. Ниже приводится расчет головного участка, у которого принимают АД = А = 6,0 м.

Волновые давления при совмещении вершины волны с серединой секции сооружения определим по формулам 10(6), 11(7) и 12(8)

6,0    6,0а - 0,0628

+ - Цв - — 2    5


„    0,0628-6,03

:0,/>3 = 0,92-1,01-j--


z3 = 13,0 м, />3 = 0,92-1,0


• 1,38 = — 3,4 м, pi = 0;

■1,38^ = 2,4 тем-’; 0,0628-6,03'


8


6,0


2-1,454


4-3,07


= 1,7 тс/м3,


18


Волновые давления при совмещении подошвы волны с серединой сек-ции сооружения определим по формулам 13(9), 14(10) и 15(11)

гх = 0, рх = 0;


6,0

^■2    ’    ^]п    —    2


0,0628-6,0-

8


-1,38 = 2,6


м,


р2 = — 1,0-2,6 = —2,6 тс/м-;


/ 6,0 0,0628 -6,02 \ гъ — 13,0 м; р3 = — 1,0-0,92 ^ 2*1,475    4-3,2    j    ”    ^ тсм '

По вычисленным значениям р\ и строим эпюры горизонтального волнового давления на сооружение дифрагированных волн со стороны огражденной акватории (рис. И и 12).


Рис. II. Эпюры бокового и взвешивающих давлений дифрагированной волны со стороны огражденной акватории при подходе гребня волны (размеры в м, ординаты эпюр в тс/м'-*, силы давления в тс/м).


Суммируя площадь эпюр волнового давления, определяем значения сил волнового давления дифрагированных волн Рхг и Рхп-

при подходе к середине секции вершины дифрагированной волны

r-i — №2 , р2 "4" Рз ,г *хг —    2    “г    2


3.4-2,4 . 2.4 + 1.7

9    +    9


• 13 =*30,7 тс/м;


при подходе к середине секции подошвы дифрагированной волны


Рх П —


‘ЧпРч , Рч + Рг

О -Г о


(7/с    ^п)»


2,6 2-6 2,6 4-2,0


(13-2,6) = —27,3 тс/м.


Опрокидывающие моменты АГсГ и Мхп сил волнового давления РХГ и Рхп дифрагированных волн соответственно относительно внешнего и внутреннего ребер стены сооружения-определяем по эпюрам волнового дав-


2*


19


УДК 627.88

Руководство составлено в развитие главы СНиП Н-57-75 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)». В Руководстве воспроизведен текст указанной главы СНиП, даны пояснения к нему и приведены примеры расчета.

В разделе, названном «Дополнения», представлены решения ряда дополнительных и вспомогательных задач, а также — вспомогательные материалы. Рекомендации, изложенные в этом разделе, должны рассматриваться не как обязательные, хотя они и не противоречат СНиП.

Руководство предназначено для инженерно-технических работников проектных и проектно-изыскательских институтов и строительных организаций, занимающихся проектированием и строительством речных и морских гидротехнических сооружений.

© Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники имени Б. Е. Веденеева (ВНИИГ), 1977

ления дифрагированных волн (рис. 11 и 12), разбивая их на простые фигуры:

при подходе к середине секции вершины дифрагированной волны


Мхг


Ръ —Jh


•//с2


2 , „ //с


3,4-2,4


3,4 13 + 3


+


2,4 — 1,7


13,0• 13,0 ■ -гг 4- 1,7


■ 13,0—= 237,1 тсм/м;


при подходе к середине секции подошвы дифрагированной волны


Мхп —


яс


^п'2


+


Р-1—Ръ


с -


т , Ы^с-Чп)» W 3 i    2


2,6-2.6 Лп 2,6-2\    2,6-2,0 _

2    3    Г 2    


2    2,0(13-2,6)3

3 --9--


= — 167,5 тем м.


Расч. уровень


lO

sa

II

il

5?



^ГПХШГПД

^гаДХШзЩПщ


Рхп=~27,Л


8ff=6,0


__а = /2,0


Рис. 12. Эпюры бокового н взвешивающих давлений дифрагированной волны со стороны огражденной акватории при подходе ложбины волны (размеры в м, ординаты эпюр в тс/м-, силы давлений в тс/м).


9. Взвешивающее волновое давление в горизонтальных швах массн-вовой кладки и по подошве сооружения принимаем равным соответствующим величинам горизонтального давления в крайних точках при линейном изменении его в пределах ширины сооружения (рис. 1(1)).

Так, силы взвешивающего волнового давления на подошву сооружения:

со стороны открытого моря (рис. 9 и 10)


3.1 12

2


= 18,6 тс/м,


/V я


3,1 12

2


— 18,6 тс/м,


линии действия этих сил отстоят на 1/3 а = 4 м от внешней грани сооружения;


ПРЕДИСЛОВИЕ

Руководство составлено в развитие главы СНиП П-57-75 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)».

Приведенный в Руководстве текст главы СНиП Н-57-75 отмечен на полях сбоку вертикальной чертой. К каждому или нескольким пунктам главы СНиП даны соответствующие пояснения по их применению, а также примеры расчета, охватывающие наиболее типичные случаи в практике проектирования и иллюстрирующие порядок применения указаний, приведенных в СНиПе. Нумерация формул, таблиц и рисунков двойная: первый номер — порядковый, второй — в скобках — соответствует номеру, данному в главе СНиП.

Руководство разработано ВНИИГом имени Б. Е. Веденеева с участием: Союзморниипроекта и Черноморниипроекта Минморфлота, Института водных проблем АН СССР, Государственного океанографического института и Государственного гидрологического института Главпид-рометсдужбы, МИСИ имени В. В. Куйбышева и Ленииградского гидрометеорологического института Минвуза СССР, Ленинградского института водного транспорта, Гипроречтранса и Летпипроречтранса Мин-речфлота РСФСР, института Гидропроект имени С. Я. Жука Минэнерго СССР, Гипромюрнефти Миннефтепрома СССР, ЦНИИСа, Черноморского отделения ЦНИИСа и СибЦНИИСа Минтрансстрол, ВНИИ ВОДГЕО Госстроя СССР и НИИЖТа МПС СССР.

Научные редакторы: Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, профессор, доктор технических наук Д. Д. Лаппо и профессор Б. А. Урец-кий.

Отзывы и замечания просьба направлять по адресу: 195220, Ленинград, Гжатская, 21, ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева.

3

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие нормы должны соблюдаться при определении нагрузок и воздействий волновых, ледовых и от судов для проектирования вновь строящихся и реконструируемых речных и морских гидротехнических сооружений.

1.2.    В настоящей главе СНиП устанавливаются нормативные значения нагрузок и воздействий от волн, льда и судов на гидротахнические сооружения. Расчетная нагрузка должна определяться как произведение нормативной нагрузки на коэффициент перегрузки п, учитывающий возможное отклонение нагрузки в неблагоприятную сторону от ее нормативного значения; п должен приниматься согласно требованиям, приведенным в главе СНиП по основным положениям проектирования речных гидротехнических сооружений.

Соответственно требованиям, приведенным в указанной главе СНиП, значения коэффициентов перегрузки п надлежит принимать по табл. 1.

Таблица 1

Наименование нагрузок и воздействий

Коэффициент перегрузки л

Гидростатическое и волновое давление, а также давление фильтрационных вод по подземному контуру сооружения, в швах и расчетных сечениях бетонных и железобетонных конструкций (противодавление)

ледовые нагрузки................

нагрузки от судов ................

ветровые нагрузки . . . . ...........

1

1,1

1,2

По главе СНиП на нагрузки и воздействия

В том же источнике приводится формула, которой надлежит пользоваться при оценке наступления предельных состояний первой группы (устойчивости и прочности) гидротехнических сооружений, их конструкции и оснований. В состав этой формулы входит коэффициент сочетания нагрузок «с. который вводится в виде множителя к нагрузкам (кроме коэффициента перегрузки) и учитывает вероятность неблагоприятных сочетаний нагрузок и воздействий, принимаемых в соответствующих расчетах.

Значения этих коэффициентов надлежит принимать по табл. 2.

Руководство по определению нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения (волновых, ледовых и от судов)


Министерство энергетики и электрификации СССР


П 58-76 ВНИИГ


Внесено Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским институтом гидротехники им. Б. Е. Веденеева


Утверждено ВНИИГом им. Б. Е. Веденеева решением № 56 от 6 декабря 1976 г. по согласованию с Главниипроектом Минэнерго СССР


Срок введения II квартал 1977 г.


4



S)

а—при гребне волны; 0— при ложбине волны (с эпюрами взвешивающего волнового давления на берменные массивы).


5


Таблица 2

Сочетания нагрузок

Коэффициент сочетания нагрузок

Основное................

1

Особое.................

0,9

В период строительства .........

0,95

1.3. Нагрузки от волн и льда на гидротехнические сооружения I класса и при надлежащем обосновании также II класса, а также расчетные элементы волн на открытых и огражденных акваториях необходимо уточнять на основе данных натурных наблюдений и лабораторных исследований.

Примечание. Указания по определению элементов волн на открытых и огражденных акваториях, терминология и основные буквенные обозначения приведены в приложениях 1 и 2 к настоящей главе.

Изложенные в п. 1.3 требования об определении элементов волн относятся к объектам I класса и — при надлежащем обосновании — также II класса.

2. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛН НА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО И ОТКОСНОГО ПРОФИЛЕЙ

Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля

2.1. Расчет сооружений на давление стоячих волн со стороны открытой акватории (рис. 1) должен производиться при глубине до дна Яд> l,5/i и глубине над бермой Яв^1,25Л; при этом в формулах для свободной волновой поверхности и волнового давления вместо глубины до

Рис. 2(2). Графики значений коэффициента kB.

дна Я* м, необходимо вводить условную расчетную глубину Я, м, определяемую по формуле

Я=Яс + а'бдс),    1(1)

где Нс — глубина над подошвой сооружения, м; КБ — коэффициент, принимаемый по графикам рис. 2(2); h — высота бегущей волны, м.

Обычно бермой считают поверхность части постели, которая располагается впереди сооружения, в основном, для предотвращения выпирания основания, в том числе и постели, причем ширина бермы В б отсчиты-

вается, как показано на рис. 1(1), от сооружения до верхней бровки откоса.

Поскольку же формула 1(1) обусловливается характером взаимодействия сооружения с набегающей на него волной, следует при использовании графика, приведенного на рис. 2(2), учитывать полную ширину (поверху) отсыпаемой впереди сооружения каменной призмы независимо от назначения ее составных частей.

Однако, при ширине этой призмы, большей 0,ЗХ, и к пример, в случае, обуславливаемом требованием, приведенным далее в п. 2.9, можно полагать, что характер волнения у грани сооружения будет, практически, ана-. логичен наблюдаемому при подобном очертании естественного дна. В этом случае, следовательно, надлежит при использовании формулы 1(1) и графика 2(2) вводить в расчет для горизонтальной поверхности призмы ЯДС, соответственно чему Я = ЯС.

При ступенчатом очертании поверхности призмы значение Яд отсчитывается над наиболее заглубленным ее участком, а величина Вб принимается равной ширине поверху прилегающего к сооружению участка призмы.

k№


2(2)


■ h cos at--2~ cth kH cos2 at,


Т] =


2.2. Возвышение или понижение свободной волновой поверхности г), м, у вертикальной стены, отсчитываемое от расчетного уровня воды, должно определяться по формуле

2я    —    2n

где a = -=- — частота волны; т — средний период волны, с; t — время, с; k = -=- — х    Л

волновое число; X — средняя длина волны, м.

При действии стоячей волны на вертикальную стену необходимо предусматривать три случая определения т) по формуле 2(2) для следующих величин cos at:

а)    cos at= 1 — при подходе к стене вершины волны, возвышающейся над расчетным уровнем на т]в, м;

cos at =

б)    l>cos ot>0 — при максимальном значении горизонтальной волновой нагрузки P*r для гребня волны, возвышающегося над расчетным уровнем на т)г, в этом случае значение cos at должно определяться по формуле

3(3)

в) cos at=—1 ■—при максимальном значении горизонтальной волновой нагрузки Рха для подошвы волны, расположенной ниже расчетного уровня на т)п.

Примечание. При Н/Х-^0,2 и во всех других случаях, когда по формуле 3(3) величины cos at> 1, необходимо в дальнейших расчетах принимать значение cos af=l.

Для глубоководной зоны, то есть при //> 0,5Х, cth£//->-l, соответственно чему формула 2(2) принимает вид:

ц = — h cos at — ~2* cos2 at.    4

2.3. В глубоководной зоне горизонтальную нагрузку на единицу длины вертикальной стены Рх, тс/м, при гребне или ложбине стоячей волны

7

(рис. 1(1)) необходимо принимать по эпюре волнового давления, при этом величина р, тс/м2, ,на глубине г, м, должна определяться по формуле

kh2    kh2

р = fhe~kz cos at — т ~2~ e~2kz cos2 at — 7 -g- (l — e~2kz) cos 2at —

km ,k,

— 7 —e ikz cos 2at cos at,    5(4)

где у — объемный вес воды, тс/м3; г — ординаты точек (2, = — г)г; z2=0;... z„=H), м, отсчитываемые от расчетного уровня. Для гребня при г\ =—т]г> а для ложбины при z2=0 следует принимать р=0.

Формула 5(4) получена из общей формулы для давления при глубинах, больших критической (Я>1,5Л), представленной в переменных Эйлера в виде:


ch k (Н — z) ° — ih ch m


cos at 7kh2


1 - sh2 k (H — г) sh2 kH


cos2 at —


ch2*tf — ch2* (H — z)    km sh2k(H-z)shk(H-z)

1 2    sh2kH    c°s2at    T 2 sh 2kH sh kH cos2atcosat.


Таблица 3(1)    Для глубоководной ЗОНЫ (Я>

>0,5ЯГЛ), где практически допустимо считать, что дно не влияет на основные характеристики волн, подстановка в формулу 6 значения Я= = оо приводит к расчетной формуле 5(4).

Для построения эпюр давления достаточно определить по формуле 5(4) величины р в 6—7 точках, расположенных на уровнях (рис. 1(1)):

а)    при гребне волны:

Z\ = —т)г (здесь р =0), z2=0, z3=h, £4=2/1, Zi—H (дно) и еще на одном-двух уровнях между 24 и дном;

б)    при ложбине волны:

2| = 0 (здесь р —0), z2=т|п (здесь р = = Рмакс), Z3 = 2/l, £4 = ЗЛ, Zi = H (дно) и еще на одном-двух уровнях между

24 И ДНОМ.

2.4. В мелководной зоне горизонтальную нагрузку на единицу длины вертикальной стены Рх, тс/м, при гребне и ложбине стоячей волны (рис. 1(1)) необходимо принимать по эпюре волнового давления; при этом величина р, тс/м2, на глубине 2, м, должна определяться по табл. 3(1).

Расчетные графики коэффициентов, приведенные на рис. 3(3) — 5(5), построены на основании теории стоячих волн в третьем приближении. Для определения давления в точках ниже спокойного уровня использована формула:


точек

Заглубление точек г, м

Значение волнового давления р, тс/м9

при гребне

1

-

11

о

2

0

Рз = *27 h

3

0,25 Н

Рз = *з

4

0,5 Я

Pi — kt~(h

5

Я

Рь = kbth

при ложбине

6

0

О

11

7

■Чп

Pi — — Пп

8

0,5 Н

Рз — — k&-\h

9

Н

§

II

1

Примечание. Значения коэффициентов k2, k3, kit k;„ ks и kg следует принимать по графикам рис. 3(3), 4(4) и 5(5).


тА> “ch ш


ch k(H — г) sin at —


7Afe2 “ 8 sh2 kH


(cos 2at (3 ch 2k (Я— z) clh2 kH—4ch2 kH\ - ch 2k (H — z)} —


7j4o3o4 cth kH ( 16g2 sh3 A// (


chk(ff-z)


(2


11 ch2 kH+l\ sh2 2kH J


Рис. 3(3). Графики значений коэффициентов k2 и k3.




Рис. 4(4). Графики значений коэффициентов if £5.


Л

Рис. 5(5). Графики значений коэффициентов и



9


1

2

3

По данным табл. 7 строим эпюры волнового давления при подходе со стороны открытой акватории к вертикальной стене гребня волны (рис. 9) и подошвы волны (рис. 10), соединяя расчетные точки прямыми линиями.

Суммируя площадь эпюры волнового давления выше уровня подошвы стены, находим значения сил волнового давления РЛТ и РХп- Величины волновых давлений на уровне подошвы р'$ и р'э определяем соответственно по значениям р$ и ре, путем линейной интерполяции