Расчеты плавучих опор и устройств
При расчете плавучести опордля перевозки и монтажа пролетных строений должны быть проверены:
а) по первому предельному состоянию (на расчетные нагрузки):
- плавучесть;
- остойчивость плавучих опор и плавучей системы в целом;
- плавучесть отдельной опоры, балластируемой через донные отверстия в поддонах;
- прочность плашкоутов (барж), обстройки и соединительных ферм;
б) по второму предельному состоянию (на нормативные нагрузки): объем водного балласта и емкость балластных резервуаров, с учетом допустимых осадок, деформации плавучих опор и погрузочных обустройств.
· Перечень и сочетания нагрузок приведены в табл. 8.3.
При расчете плавучих опор на прочность, при втором сочетании
нагрузок, коэффициент сочетаний временных нагрузок nс принимается равным 0,95. К временным нагрузкам относятся все нагрузки, кроме
нагрузок 2, 3 и 8.
Коэффициенты надежности по нагрузке gf принимаются по табл. 8.4.
Плавучесть плавучих опор определяют по формуле (3.3), согласно которой предельное водоизмещение плавучей системы должно быть больше суммы расчетных весов: веса плашкоута с опорой и обустройствами, и веса перевозимого пролетного строения с обустройствами.
Таблица 8.3
Перечень и сочетание нагрузок на плавучие опоры
№ нагрузки | Нагрузки и воздействия | При расчете на прочность | При расчете на плавучесть | При расчете на остойчивость | |||
сочетания нагрузок | плавсистемы в целом | отдельной опоры | плавсистемы в целом | отдельной опоры | |||
Вес перевозимого пролетного строения с обустройствами Р Вес плавучих опор с обустройствами и оборудованием G Вес остаточного балласта Gост Вес регулируемого балласта Gрег Вес рабочего балласта Gраб Давление ветра на пролетное строение Wпр Давление ветра на плавучую опору Wоп Гидростатическое давление воды Волновая нагрузка | + + + + – – – + – | + + + + – + + + + | + + + + – – – + – | – + + + + – – + – | + + + + – + + + – | – + + – – – + + – |
Примечания. 1. Приведенные нагрузки учитываются при расчетах плавучих опор в продольном и поперечном направлениях.
2. Приведенные нагрузки № 1, 2, 6 и 7 исчисляются по указаниям раздела 4, с соответствующими коэффициентами надежности, условий работы и перегрузки по табл. 3.1 и 4.13.
3. Гидростатическое давление воды определяется по указаниям разд. 4. При расчете плашкоутов и барж на изгиб и поперечную силу от гидростатического давления в уровне днища плашкоута (баржи) форма эпюря гидростатического давления должна соответствовать форме эпюры объема вытесненной плашкоутом (баржей) воды.
Таблица 8.4
Коэффициенты надежности gf
Нагрузки и воздействия | Коэффициенты надежности при расчете | ||
на прочность | на плаву- честь | на устойчивость | |
Вес пролетного строения с обустройствами Вес обстройки плавучих опор из инвентарных конструкций Вес остальных конструкций опор и оборудования Вес водного балласта Ветровая нагрузка Гидростатическое давление воды Волновая нагрузка | 1,1 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 | 1,1 1,2 1,1 1,0 – 1,0 – | 0,9 0,9 0,9 1,0 1,0 1,0 – |
Остойчивость плавучей системы – это способность опоры, выведенной действием внешних сил из положения равновесия, возвращаться в него после прекращения действия этих сил. Расчет остойчивости ведут на действие расчетных нагрузок. При этом рассматривают равновесие плавучей системы при действии на неё наклоняющих и восстанавливающих нагрузок.
В случае, когда плашкоуты не загружены балластом или имеют твердый балласт, положение которого при наклоне системы не изменяется, центр тяжести системы совпадает с осью симметрии плашкоута.
При балластировке плашкоутов водным балластом перетекание его в наклонном положении системы приводит к смещению центра тяжести системы и к уменьшению остойчивости.
· Расчет обстройки плавучих опор (рис. 8.10)осуществляют на узловые нагрузки от пролетного строения.
РУ = , (8.29)
где – число узлов (башен из элементов МИК-С) опирания пролетного строения на обстройку; Wпс = wп L H jпс – расчетная ветровая нагрузка на пролетное строение; wп = q0 k c – интенсивность ветровой нагрузки (4.20); L, H и В – соответственно полная длина, высота и ширина пролетного строения; jпс – коэффициент заполнениядля решетчатого пролетного строения.
Рис. 8.10. Схема плавучей системы для транспортировки пролетного строения
Узел обстройки (башня из элементов МИК-С) конструируется из 4 стоек. Нагрузка на одну стойку с учетом собственного веса обстройки Gобс
NСТ = . (8.30)
По полученному значению NСТ подбирают сечение стоек из расчетных нагрузок на элементы МИК-С, приведенных в прил. 7.
· Грузоподъемность плашкоутов для перевозки пролетных строений обеспечивается достаточным количеством понтонов.
Необходимое количество понтонов пп в плавсистеме определяют по формуле
пп = , (8.31)
где SQj – расчетный вес плавсистемы; Qо = 26,3тс – грузоподъемность одного понтона КС при сухом борте 0,5 м, при постановке понтона плашмя (33,0 тс – при постановке понтона на ребро) – прил. 5.
Расчетный вес плавсистемы определяют как сумму
SQj = Р + Gоп + Gрег + G1 + G2 + Gост, (8.32)
где Р – расчетный вес перевозимого строения с обустройствами; Gоп – вес плавучих опор с обустройствами и оборудованием.
Вес обстройки плавучих опор можно рассчитать по прил. 7, а вес обустройств и оборудования в курсовых работах можно принять ориентировочно в размере 15 % от веса обстройки.
Вес плашкоутов из понтонов КС в данном случае учитывать не следует, так как указанная выше грузоподъемность понтона предусматривает внешнюю нагрузку на него. Во всех остальных расчетах вес понтонов надо учитывать.
Gрег = кв А g hрег – вес регулировочного балласта, необходимого для регулирования осадки плавучих опор на случай возможных колебаний уровня воды за время одного цикла перевозки;
hрег – принимается по данным водомерных постов (в курсовых работах можно принять равным 0,1 м);
А – общая площадь плашкоутов по ватерлинии. Для плавсистемы из двух плавучих опор, изображенной на рис. 8.10, – А = 2 В L, где В – ширина плашкоута, м; L – длина плашкоута, м;
g– объемный вес пресной воды;
кв = 0,97 – коэффициент полноты водоизмещения для понтонов;
G1 = кв А g h1– вес балласта, необходимого для опускания плавсистемы при установке пролетного строения на опоры (можно принять h1 = 0,2 м);
G2 = 0,05 Р – вес балласта для устранения крена или дифферента плавсистемы при неточной постановке пролетного строения;
Gост = кв А g hост – вес остаточного (мертвого) балласта. Для понтонов, балластируемых наливом воды насосами hост = 0,1 м, для балластируемых через донные отверстия hост = 0,08 м;
Кн – коэффициент надежности, принимаемый равным: для плавучих опор из понтонов КС, балластируемых через донные отверстия – 1,125, для плавучих опор, балластируемых с помощью насосов – 1,20.
· Расчет балластировки плавучих опор осуществляют по формуле определения общего веса балласта
Gб = + Gрег + G1 + G2 + Gост, (8.33)
где – нормативный вес пролетного строения с обустройствами.
Емкость балластных резервуаровдолжна вмещать
VБП = ,
при этом следует учитывать, что при балластировке через донные отверстия уровень воды в балластных понтонах не может быть выше уровня воды за бортом.
Производительность балластировочных средств (компрессоров или насосов) должна быть такой, чтобы обеспечивать балластировку плавучих опор в течение 1,5–2,0 ч. и разбалластировку в течение 2,0–2,5 ч.
· Плавучесть опор при балластировке через донные отверстияобеспечивается небалластными понтонами. Число небалластных понтонов в плашкоуте
Пнп = .
При определении Gоп учитывают только вес балластных понтонов.
· Остойчивость плавучей системы определяется условием
r – а >0, (8.34)
гдеr– метацентрический радиус
r = , (8.35)
где = 2 – момент инерции площади плашкоутов в уровне ватерлинии относительно поперечной оси Х;S – сумма собственных моментов инерции поверхности балласта в понтонах относительно осей, проходящих через центр тяжести этих поверхностей параллельно оси наклонения плавучей опоры; S = nбп , здесь nбп – количество балластных понтонов в плавсистеме; SVр – объем (водоизмещение) погруженной части опор плавсистемы, который определяется как SVр = , где
g – объемный вес воды; а – расстояние от центра тяжести плавучей системы до центра водоизмещения.
· Осадка плавучих опор tГ, м, от расчетных ветровых нагрузок, вызывающих крен или дифферент отдельной опоры (плавучей системы) определяется по формуле
tГ = b tg j, (8.36)
где j – угол крена или дифферента плавучей опоры (системы); b – половина размера плавучей опоры в плоскости кренящего (дифферентующего) момента.
Угол дифферента плавсистемы определяют из формулы
tg j = ,
где SMw – суммарный момент относительно центра водоизмещения от расчетных ветровых нагрузок, приходящийся на плавопоры; т = 1,2 – коэффициент, учитывающий динамическое воздействие ветра при его порывах
SMw = Wпс hпр + Wоп hоп,
где Wпс = wп L H jnc – расчетная ветровая нагрузка на пролетное строение; Wоп = 2 wп bоп hоп j1 – расчетная ветровая нагрузка на опоры.
Здесь wп определяется при go = 0,5 КПа (50 кгс/м2); j1 = 0,9 – коэффициент заполнения для обстройки опор из элементов МИК-С.
При расчетах остойчивости, осадки и дифферента по условиям (8.34) и (8.36) все нагрузки должны приниматься расчетными. Значение коэффициента перегрузки для собственного веса плашкоута с обстройкой и оборудованием должно приниматься в их невыгодном значении (0,9 или 1,1).
· Осадку плавучих опор от вертикальных нагрузок определяют по формуле
tв = . (8.37)
Значения величин см. формулы (8.31), (8.32).
Дополнительная осадка плавучих опор от ветровой нагрузки (при дифференте)
Tд = 0,5 Lп tg j.
Полная осадка плавучих опор
tп = tв + tд .
Величина сухого борта при дифференте
hс.б. = Hп – tп,
где Н – высота понтона КС в плашкоуте.
При дифференте плавучей системы от действия расчетной ветровой нагрузки кромка палубы в любой точке не должна уходить под воду, а кромка днища – выходить из воды.
Дата добавления: 2017-04-05; просмотров: 3573;