Гидротехническое сооружение

Гидротехническое сооружение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в гидротехническом строительстве, при возведении преимущественно на слабых грунтах опор оградительных и причальных сооружений в суровых гидрометеорологических условиях. Сущность изобретения: по периферии внутренней полости оболочки большого диаметра, симметрично относительно ее вертикальной оси размещены по меньшей мере две оболочки меньшего диаметра, жестко связанные своими стенками с.о стенкой оболочки большого диаметра. Оболочки большого диаметра и/или оболочки меньшего диаметра имеют днища, расположенные выше их нижних кромок на величину заглубления в грунт основания, при этом надстройка выполнена с отверстиями над оболочками меньшего диаметра, перекрываемыми люками . 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925816/15 (22) 04.04.91 (46) 15,03,93, Бюл. N 10 (71) Ленинградский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт морского транспорта (72) Л,Ф.Златоверховников, А.B.Ñèëèí, В.И.Гофман, М.Ю,Николаевский и Н.Е.Петухов (56) Авторское свидетельство СССР

N 1184888, кл, Е 02 В 3/24, 1984, Авторское свидетельство СССР

¹ 977556, кл. Е 02 В 3/24, 1978. (54) ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖ ЕНИЕ (57) Использование: в гидротехническом строительстве, при возведении преимущеИзобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при возведении, преимущественно на слабых грунтах, опор оградительных и причальных сооружениях, включая палы, мостовых быков, стен судоходйых шлюзов и доков, оснований буровых платформ и т.п, в суровых гидрометеорологических условиях, характерных для районов Крайнего Севера.

Цель изобретения — повышение надежности сооружения путем обеспечения возможности управления его осадками в процессе возведения и эксплуатации.

На фиг.1 изображено гидротехническое соооужение типа пала из оболочки большого диаметра по ее диаметральной плоскости, разрез; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — план гидротехнического сооружения типа пирса на отдельных опорах из оболочек большого диаметра: на фиг.4 основание

„, ЯЫ „1802032 А1 (я)л Е 02 В 1/00, 3/06. 3/24, 17/00 ственно на слабых грунтах опор оградительных и причальных сооружений в суровых гидрометеорологических условиях, Сущность изобретения: по периферии внутренней полости оболочки большого диаметра симметрично относительно ее вертикальной оси размещены по меньшей мере две оболочки меньшего диаметра, жестко свя. занные своими стенками со стенкой оболочки большого диаметра. Оболочки большого диаметра и/или оболочки меньшего диаметра имеют днища, расположенные выше их нижних кромок на величину заглубления в грунт основания, при этом надстройка Bblполнена с отверстиями над оболочками меньшего диаметра, перекрываемыми люками. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, буровой платформы из оболочки большого диаметра, поперечный разрез.

Гидротехническое сооружение относится к гравитационному типу и состоит из вертикально установленной оболочки большого СО диаметра 1, оболочек меньшего диаметра 2, С) размещенных во внутренней полости обо- ) лочки большого диаметра 1 и надстройки. (")

Если гидротехническое сооружение пред"тасляет собой пал, то оно включает оболочку большого диаметра I, установленную вертикально, три оболочки меньшего диаметра 2, размещенные по периферии внутренней полости оболочки большого диаметра 1, симметрично относительно ее вертикальной оси, и сборно-разборную надстройку.

Оболочка большого диаметра 1 снабжена днищем 3, опирающимся на дно 4 и расположенным выше нижней кромки ее стенки, которая выполнена в виде кольцево1802032

55

ro ножа 5 того же диаметра, прорезавшего грунт основания 6.

Высота оболочки большего диаметра 1 от уровня верхней плоскости ее днища 3 до уровня верхнего ее торца должна назначаться такой, чтобы, после установки оболочки большого диаметра 1 на дна 4 и завершения ее осадки, верхний ее торец возвышался над уровнем воды не менее чем на 1 — 1,5 м.

Высота кольцевого ножа 5 оболочки большого диаметра 1 от уровня нижней плоскости ее днища 3 до уровня нижней кромки ее стенки должна назначаться из условия прорезания грунта основания 6 кольцевым ножом 5 на вс>а его высоту и обеспечения, после этого, контакта днища 3 с днам 4 по всей площади днища 3, Высота оболочек меньшего диаметра 2 должна быть равна высоте оболочки большого диаметра 1 от уровня верхней плоскости ее днища 3 до уровня верхнего ее торца, Оболочка большего диаметра 1 и оболочки меньшего диаметра 2 име>ат жесткую форму и выполнены из стали или железобетона.

Оболочки меньшего диаметра 2 жестко скреплены по высоте с оболочкой большого диаметра 1 и между собой связями 7 в виде ребер жесткости, например, из стальных листов.

Вк,ачестве заполнителя 8 пазухи между наружными поверхностями стенок аба10чек меньшего диаметра 2 и внутренней поверхностей стенки оболочки большего диаметра 1 использован грунт засыпки или бетон. В качестве заполнителя 9 внутренних полостей оболочек меньшега диаметра 2 также исполь аван грунт засыпки.

Оболочек большого диаметра 1, при необходимости, мажет быть снабжена расположенным изнутри сборным противоледовым поясом 10, выполненным, например, в виде жесткого цилиндрического элемента из железобетона.

Все оболочки меньшего диаметра 2 в этом случае также име|от с внутренней стороны свои сборные противаледавые пояса

11.

Высота сборнь,х противоледавых поясов

10 и 11 назиачаетсч таким образам. чтобы она была равна высоте, иа которой ледовая нагрузка будет воздействовать с наружной стороны оболочки большого диаметра 1, Сборно — разборная надстройка состоит из кольцевого оголовка 12 Г-образного сечения и круглой плиты перекрытия 13, улаженной иа его внутренний выступ.

Круглая плита перекрытия 13 опирается на верхние торцы оболочки большого диа5

45 метра 1 и всех оболочек меньшего диаметра

2 и снабжена отверстиями 14, размещенными саосна.

Отверстия 14 служат для заполнения внутренних полостей оболочек меньшего диаметра 2 грунтом засыпки в период строительства и эксплуатации сооружения и перекрь>ва>отся люками 15.

Если гидротехническое сооружение представляет собой пирс на отдельных опорах из оболочек большого диаметра 1, который возводится пионерным способом, то внутри каждой из них размещены две оболочки меньшего диаметра 2. При этом оси обеих оболочек меньшего диаметра 2 должны быть расположены в диаметральной плоскости оболочки большего диаметра

1, перпендикулярно продольной оси 16 сооружения.

В данном случае в состав сборно-разборной надстройки 3 сооружения, кроме кольцевого оголовка 12 и уложенной иа него круглой плиты перекрытия 13, входят продольные плиты перекрытия 17, каждая из которых опирается на две круглые плиты перекрытия 13 по длине сооружения.

Если же гидротехническое сооружение является основанием буровой платформы и одновременно хранилищем для нефтепродуктов, оболочка большого диаметра 1 имеет открытый нижний конец, а оболочки меньшего диаметра 2 снабжены днищами

18.

На фиг.4 показан пример выполнения основания буровой платформы, которое состоит из оболочки большего диаметра 1 и размещенных внутри нее шести оболочек меньшего диаметра 2

Заполнителем 8 загружена периферийная часть внутренней полости оболочки большого диаметра 1 между внутренней поверхнасты э ее стенки и наружными поверхностями стенок оболочек меньшего диаметра 2, обращенных к внутренней поверхности стенки оболочки большого диа- метра 1, а заполнителем 9 — внутренние полости оболочек меньшего диаметра 2 через одну.

При зтам каждая вторая из оболочек меньшего диаметра 2 приспособлена в качестве емкости 12 для хранения нефтепродуктов.

В это>л случае, ва избежание высыпания заполнителя 8 в центральную часть внутренней полости оболочки большого диаме>ра 1, все оболочки меньшего диаметра 2 жестка скреплены между собой связямистенками 20, представляющими собой сплошные ребра жесткости, пратяженнас1>.

1802032 которых равна высоте оболочек меньшего диаметра 2.

Вмесго связей 20 может быть также предусмотрена оболочка меньшего диаметра 2, установленная соосно с оболочкой большого диаметра 1 и имеющая открытый нижний конец (не показана).

Работает гидротехническое сооружение следующим образом, При транспортировке на плаву каждой иэ оболочек большего диаметра 1 s вертика lbHoM положении со встроенными в нее оболочками меньшего диаметра 2 к месту возведения сооружения оболочка большого диаметра 1 будет подвергаться воздействию гидростатического давления воды снизу, со стороны днища 3 и с наружной стороны в пределах погруженной s воду части.

Установка оболочки большогодиаметра

1 на заданном месте осуществляется. при условии фиксирования ее положения в плане, путем заполнения пазухи между внутренней поверхностью оболочки большого диаметра 1 и наружными поверхностями оболочек меньшего диаметра 2, При этом в качестве заполнителя 9 может быть использована вода, грунт засыпки или же бетон, причем заполнение бетоном предусматривается только тогда, когда оболочка большого диаметра 1 входит в состав стационарного гидротехнического сооружения.

В том случае, когда для погружения оболочки большого диаметра 1 используется вода, она впоследствии заменяется или грунтом засыпки, или бетоном.

В результате заполнения оболочки большого диаметра 1 она будет погружаться в воду, испытывая воздействие давления заполнителя 8 — изнутри и постепенно увеличивающегося гидростатического давления— снаружи. При этом оболочки меньшего диаметра 2 будут находится под воздействием давления заполнителя 8 со стороны их наружных поверхностей.

В процессе дальнейшего погружения оболочки большого диаметра 1 она кромкой своего кольцевого ножа 5 сначала вступит в контакт с поверхностью дна 4, а затем начнет врезаться в грунт основания 6, причем эта врезка будет происходить до тех пор, пока наружная плоскость ее днища 3 полностью не вступит в контакт с поверхностью дна 4:

После этого уже будет происходить совместная осадка оболочки большего диаметра 1 и грунта основания б.

При установке оболочки большого диаметра 1 в сооружение предусматривается

55 такая ее ориентация, при которой встроенные 0 нее оболочки меньшего диаметра 2 могли бы воспринимать на себя значитель ную часть ожидаемого внешнего силового воздействия, вызванного навалом судов, натяжением швартовых, ледовыми и волновыми нагрузками, а также давлением грунта засыпки с внешней стороны оболочки большего диаметра 1.

Далее, после установки оболочки большого диаметра 2 ее днищем 3 на дно 4, начинается одновременная загрузка заполнителел1 9, которыл1 является грунт засыпки, внутренних полостей всех оболочек меньшего диаметра 2.

В случае. если после установки оболочки большего диаметра 1 возникает ее наклон относительно вертикали, производится дополнительная загрузка заполнителем 9 внутренних полостей тех оболочек меньшего диал1етра 2, которые расположены внутри оболочки большогодиаметра 1 с той ее стороны, которая получила л1еньшую осадку.

Заполнение оболочек меньшего диаметра 2 производится до того момента времени, пока оболочка большего диаметра 1 не окажется в вертикальном положении.

Далее, после завершения стабилизации положения оболочки большого диаметра 1, все оболочки меньшего диаметра 2 загружаются в одинаковых обьемах до тех пор, пока уровень заполнителя 9 в них не достигнет проектной величины.

В связи с тем, что при слабом грунте основания б процесс стабилизации положения оболочки большого диаметра 1 может быть длительным, предусмотрена возможность продолжения загрузки оболочек меньшего диаметра 2 заполнителем 9 и после окончания периода строительства сооружения.

Для этого в круглой плите перекрытия

13 сборно — разборной надстройки, которую имеет оболочка большого диаметра 1, над оболочками меньшего диаметра 2 соосно с ними выполнены отверстия 14, <ереэ которые период эксплуатации сооружения в случае необходимости, может быть продолжена загрузка меньшего диаметра 2 заполнителем 9.

После окончания процесса загрузки оболочек меньшего диаметра 2 see отверстия 14 в центральной круглой плите 13 сборно-разборной надстройки должны быть закрыл ы люками 15.

В создавшихся новых условиях на стенку оболочки большого диаметра 1 будет действовать разность давления заполнителя 8 — изнутри и гидростатического давления воl802032 ды, соответствующего глубине установки оболочки большого диаметра 1 — снаружи.

Благодаря силосному эффекту, возникающему вследствие незначительных расстояний в плане между стенками оболочек меньшего диаметра 2 и стенкой оболочки большого диаметра 1, величина горизонтального давления заполнителя 8, а именно — грунта засыпки, которое воздействует на внутреннюю поверхность стенки оболочки большого диаметра 1, будет резко снижено.

Это обстоятельство в процессе эксплуатации сооружения благоприятно скажется на работе всех оболочек большого диаметра

1, входящих в состав саару>кения, так как соответственно уменьшается растягивающие горизонтальные нормальные напря>кения в их стенках.

В тех >ке условиях на стенках оболочек меньшего диаметра 2 будет действовать разность давлений заполнителей 8 и 9 соответственно с наружной и внутренней сторон оболочек меньшега диаметра 2, В этих же условиях на днище 3 оболочки большого диаметра 1 сверху будет действовать давление, вызванное весом материала оболочек меньшего диаметра 2 и суммарным весам заполнителя 8, находящегося непосредственна внутри оболочки большого диаметра 1, и заполнителя 9, находящегося внутри всех оболочек меньшего диаметра 2, за вычетам нагрузки от тай части веса заполнителя 9, которая, благодаря силам трения, будет передаваться на стенку оболочки большого диаметра 1.

При атом снизу на днище 3 будет действовать давление, атвеча ащее реакции грунта основани 6 и вэвешива ащее давление воды.

При эксплуатации гидротехнического сооружения внешние силовые воздействия, вызванные навалом судов, натяжением швартовых, ледовыми и волновыми нагрузками, а также давлением грунта засыпки, приложенным с наружной стороны оболочек большого диаметра 1, будут восприниматься каждый из оболочек большого диаметра 1 и через ее днище 3 и кольцевой нож 5 передаваться далее на грунт основаHMA 6.

1(роме того, наличие кольцевого ножа 5, кромка которого погружена ниже уровня дна 4, позволит предотвратить возможный подрыв дна 4 перед сооружением, вызываемый волнением и течениями.

При использовании сооружения в качесТп8 основания буровой платформы и ><ранилища для нефтепродуктов оболочка большего диаметра 1 должна иметь открытый нижний конец, а оболов<и м ньшега

25 пазухи между внутренней поверхностью оболочки большого диаметра 1 и наружны30 ми поверхностями оболочек меньшего диа35

45

55

15 диаметра 2 должны быть снабжены днищами 18, причем часть оболочек меньшего диаметра 1, когда их общее число превышает шесть штук, служит емкостями 79 для нефтепродуктов.

Во время эксплуатации буровой платформы емкости 19 для нефтепродуктов изнутри подвергаются силовому воздействию, вызванному давлением от веса хранящихся в них нефтепродуктов.

В случае, если оболочки большого диаметра 1 первоначально применены в составе одного гидротехнического. сооружения, а затем предусмотрено их повторное использование в других сооружениях, то, перед транспортировкой их на плаву на новое место установки, должны быть выполнены следу ощие г7редварительные мероприятия, способствующие восстановлению первоначальной положительной плавучести оболочек большого диаметра 1: разработка надстройки 3 оболочек большого диаметра

1, состоящей из кольцевого оголовка 12 и уложенной на него круглой плиты перекрытия 13; освобождение от заполнителя 9 внутренних полостей оболочек меньшего диаметра 2; освобождение от заполнителя 8 метра 2, После этого всплывшая оболочка большого диаметра 1 будет готова для транспортировки на плаву на новое-место установки.

Технико — экономические преимущества данного гидротехнического сооружения заключа атся в следу ощем;

Наличие внутри каждой оболочки большого диаметра, из которых состоит сооружение, нескольких скрепленных с ней изнутри оболочек меньшего диаметра, в случае наклона оболочки большого диаметра относительно вертикали, возникшего вследствие осадки грунта основания при ее установке на дна, позволяет достаточно легко привести оболочку большого диаметра в вертикальное положение, путем поэтапной загрузки внутренних полостей соответствующих оболочек меньшего диаметра заполнителем. Увеличение жесткости всех оболочек большего диаметра эа счет скрепленных с каждой из них изнутри нескольких оболочек меньшего диаметра дает возможность более эффективно воспринять всеми оболочками бальшаг6 диаметра внешние силовые воздействия, вызванные навалом судов, натяжением швартовых, ледовыми и волновыми нагрузками, а также давлением грунта засыпки, действующим в определенных слу1802032

10 чаях с наружной стороны оболочек большого диаметра.

Наличие кольцевого ножа, расположенного ниже уровня нижней плоскости днища каждой оболочки большого диаметра, дает возможность заключить часть объема грунта основания, расположенного подднищем, в обойму, что ведет к упрочнению грунта основания и, тем самым, предотвращает значительные его осадки. Помимо этого, благодаря наличию кольцевого ножа, исключается возможность подмыва дна перед оболочками большого диаметра, вызываемого обычно воздействием волнения и течений;

Предусмотренная сборность конструкции гидротехнических сооружений иэ оболочек большого диаметра позволяет испольэовать последние предварительно в составе ряда других сооружений, что ведет к значительной экономии материалов.

В случае использования гидротехнического сооружения в качестве основания буровой платформы и хранилища для нефтепродуктов, когда оболочка большого диаметра имеет открытый ни>кний конец, а оболочки меньшего диаметра, в количестве, превышающем три штуки, снабжены днищами, дополнительные оболочки меньшего диаметра могут служить емкостями для хранения нефтепродуктов. Таким образом отпадает необходимость в строительстве отдельного нефтехранилища за пределами буровой платформы.

Экономический эффект от использования изобретения при выполнении гидротехнического сооружения общей высотой 15,0 и длиной 100 м, состоящего из стальных оболочек большого диаметра с встроенными внутри каждой из них тремя стальными оболочками меньшего диаметра, вместо традиционного гидротехнического сооружения, состоящего из железобетонных обо15 что, с целью повышения надежности сооруженил путем обеспечения возможности уп20

10

40 лочек большого диаметра, для условий района порта Диксон позволяет получить экономический эффект эа счет облегчения и ускорения производства работ по возведению сооружения.

Формула изобретения

1, Гидротехническое сооружение, включающее надстройку и вертикально установленные под ней и частично заглубленные в грунт основания оболочку большого диаметра с размещенной внутри нее объемной конструкцией меньшего диаметра, при этом внутренние полости последних заполнены грунтом засыпки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, равления его осадками в процессе возведения и эксплуатации, объемная конструкция меньшего диаметра размещена по периферии внутренней полости оболочки большего диаметра симметрично относительно ее вертикальной оси и выполнена по меньшей мере из двух оболочек меньшего диаметра, жестко связанных своими стенками со стенкой оболочки большого диаметра, причем оболочка большого диаметра и/или оболочки меньшего диаметра выполнены с днищами. расположенными выше из нижних кромок на величину заглубления в грунт основания, при этом надстройка выполнена с отверстиями над оболочками меньшего диаметра, перекрытыми люками.

2. Сооружение по и 1 от л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения возможности демонтажа сооружения и повторного использования его элементов в составе другого ссору>кения, надстройка сооружения выполнена в виде разборной конструкции, состоящей из кольцевого оголовка. установленного на верхний торец оболочки большого диаметра, и центральной круглой плиты.

1802032

4802052 и

6l1P 3

1802032

Составитель Л.Златоверховников

Редактор Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Заказ 832 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производстненнп-изда епьс ии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101