Введение к работе
Актуальность работы. По данным мировой и отечественной статистики более 30% всех навигационных аварий морских судов происходит на акватории портов, т.е. значительно больше, чем на других судоходных участках. Преобладающими среди них являются аварийные навалы, абсолютное большинство которых происходит в процессе швартовных операций.
Из существующих причалов на российском побережье Дальнего Востока (ДВ) около 75% всего причального фронта было построено с 1960 по 1985 г и в текущем десятилетии заканчиваются нормативные сроки их эксплуатации. В последние годы в Российской Федерации наблюдается повышение внимания к техническому состоянию причальных сооружений российских морских и речных портов их ремонту и реконструкции. Это обусловлено помимо физического и морального старения следующими причинами: сохранением собственности государства на гидротехнические сооружения портов; усложнение условий строительства причальных сооружений; усиление материальной ответственности (в связи с рыночными отношениями) за дефекты сооружений и судов, полученные в результате нарушения норм. В связи с этим возрастает потребность в проведении обследований причальных сооружений и, соответственно, в обработке большого количества фактического материала для анализа технического состояния сооружений.
Благодаря возросшему объему результатов обследований выявляются некоторые типовые дефекты эксплуатируемых на ДВ бассейне причалов. Для преобладающих конструкций стенок значительное распространение имеют дефекты - отклонение шпунта или массивов от проектного положения в подводной части на величину, превосходящую допустимую (наиболее опасно - в сторону акватории, в районе дна) и обрыв либо ухудшение эксплуатационных качеств отбойных устройств (ОУ). Как показывают исследования конструкций причалов, отклонение стенки в большинстве случаев образуется при производстве работ. Такое отклонение влияет на эксплуатационную безопасность причалов, т.к. повышает вероятность соприкосновения борта судна с элементами конструкции причала.
Проблема сверхнормативного отклонения для причалов типа больверк на ДВ бассейне достаточно актуальна в связи с тем, что здесь имеется около 170 причалов с подобным отклонением шпунта (как показывают исследования автора, такое отклонение имеют практически все причалы на ДВ бассейне типа больверк из стального шпунта). Отклонение стенки, превосходящее нормативное, требует изменения эксплуатационных параметров причала: уменьшения допустимой осадки судна, его допустимого крена, увеличения размеров отбойных устройств, ширины надстройки и т. п.
Вместе с тем важнейшая роль в обеспечении эксплуатационной безопасности причалов принадлежит ОУ. В ДВ регионе эксплуатация ОУ имеет свою специфику, которая определяет частоту выхода их из строя и, следовательно, затраты на их восстановление. Как показывают материалы обследований, на эксплуатируемых причалах в ДВ регионе в среднем на одно ОУ приходится более двух дефектов.
В связи с обновлением и реконструкцией причального фронта, а так же новым строительством достаточно острой для региона ягшяртся--проблема повышения надежности и совершенствования ОУ, устанояпййвиНААЩйЛ&й*с ДВ рортов, а так же
БИБЛИОТЕКА j
3 I С.Петербург nUi ,
исследования перспективных ОУ для новых сооружений.
Как показывает практика, наибольшее количество дефектов ОУ наблюдается в виде обрыва ветвей подвески. Что наиболее часто связано с неправильным изготовлением элементов подвески. Поэтому для повышения надежности важную роль играет изучение основных элементов ОУ с учетом условий ДО бассейна.
Таким образом, анализ причин появления дефектов причальных сооружений и разработка мероприятий по предупреждению или компенсации этих дефектов достаточно актуальна и продиктована практическими потребностями.
Целью работы является повышение эксплуатационной надежности причальных сооружений, применительно к условиям эксплуатации в портах Дальнего Востока.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
выполнена обработка и анализ материалов обследований по выборке причальных сооружений (30 объектов), охватывающей большую часть разнообразных условий ДВ бассейна;
разработана методика оценки эксплуатационных ограничений при отклонениях элементов конструкций причальных стенок, превышающих допустимые по нормам;
разработаны технологические и конструктивные мероприятия по компенсации негативных последствий сверхнормативных отклонений;
выполнены систематизация и анализ причин появления дефектов ОУ на причалах портов ДВ на основе опыта их эксплуатации;
усовершенствована методика расчета и конструирования ОУ;
выполнен анализ эксплуатационных показателей перспективных типов конструкций ОУ для ДВ портов.
Методы исследования:
методы теории вероятностей и математической статистики;
метод регрессионного анализа эмпирических данных;
метод решения нелинейных алгебраических уравнений.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем.
-
На основе фактических материалов обследований причальных сооружений портов ДВ, проводившихся при участии автора, с учетом всех основных факторов оценены изменения эксплуатационных параметров (осадки судна, его допустимого крена, размеров ОУ, ширины надстройки), необходимые для компенсации сверхнормативных отклонений причальных стенок с целью обеспечения нормативных условий.
-
Впервые предложена технология строительства, позволяющая избежать возможности ненормативного контакта корпуса судна с подводной поверхностью причальной стенки.
-
На основе натурных обследований причальных сооружений определена частота появления различных дефектов и установлена главная причина выхода из строя ОУ ДВ портов - технологически неправильное проектирование и изготовление коротких цепей подвесок ОУ.
-
Усовершенствована методика проектирования ОУ, предложен способ определения предельного водоизмещения судна для швартовки без буксиров в зависимости от параметров подвески ОУ и определены необходимые параметры подвески ОУ на причалах с различной глубиной, а так же шаги установки ОУ.
Практическое значение работы определяется возможностью использования разработанных методик, при разработке рекомендаций по эксплуатации существующих
сооружений.
Предложенная технология строительства причальных сооружений типа больверк из стального шпунта, позволяет компенсировать неизбежно получаемые при забивке шпунта сверхнормативные отклонения стенки и может быть использована строительными организациями.
Практические рекомендации и методика выбора элементов подвески, исходя из принципа отсутствия ослабленного элемента с учетом возможности соединения цепей и скоб, позволит увеличить надежность ОУ и может быть использована при проектировании и строительстве причальных сооружений.
Полученные материалы по проектированию и эксплуатации причальных стенок и ОУ могут быть использованы в учебном процессе для студентов специальности "Гидротехническое строительство".
На защиту выносятся:
Методика оценки возможности касания корпуса судна с причальной стенкой в подводной части.
Корреляционные зависимости для определения эксплуатационных параметров с учетом фактического сверхнормативного отклонения причальной стенки.
Технология возведения стенки типа больверк, компенсирующая негативные последствия неизбежных отклонений шпунта при забивке.
Методика определения параметров арочного ОУ в зависимости от жесткости резины и допустимой нагрузки на борт судна.
Методика определения оптимального шага навески ОУ с учетом распределения энергии между несколькими ОУ.
Достоверность научных положений и рекомендаций обоснована:
общепринятыми апробированными исходными положениями, применением апробированных статистических методов обработки и анализа данных натурных обследований, сопоставлением результатов расчетов по предлагаемым методикам подвесок ОУ с фактическими натурными случаями разрушения.
Результаты исследований использованы при составлении отчетов по обследованиям и паспортов сооружений в Находкинском рыбном порту в 1996 - 2001 году и при ремонте отбойных устройств во Владивостокском рыбном порту в 2003 году. Некоторые положения работы использовались при обследовании причалов Находкинского Mill в 2002 году.
Апробация работы (реализация). Результаты работы были доложены на научно-технических конференциях ДВГТУ (ДВПИ им. В.В. Куйбышева) в 1999, 2001, 2002 годах, на международном форуме молодых ученых в 2003 и 2005 годах на международной конференции ДальНИИс-PACOMS в 2005 году и на заседании научно-технического семинара кафедры гидротехники в 1998 - 2005 годах.
Материалы работы получили высокую оценку на проводимом ежегодно III туре Всероссийского смотра-конкурса выпускных квалификационных работ по специальности "Гидротехническое строительство" - в 2003 году II место среди ДИР (B.C. На-сыров, С-Петербург) и в 2004 году I место среди ДИР (НА. Лысенко, Самара).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 185 страниц текста (дополнительно 68 стр. приложения - отдельным томом), 98 рисунков, 21 таблица (рисунки и таблицы - без учета приложения), список литературы из 93 наименований.
