Конструкция днищевых перекрытий на судах зависит от двух обстоятельств: первое - суда могут иметь двойное дно и не иметь его; второе - суда могут быть построены по поперечной или продольной системам набора или по клеточной системе набора корпуса (некоторые морские суда).
Суда без двойного дна с поперечной системой набора . При этой системе набора поперечные связи размещают часто; расстояния между ними меньше, чем между продольными балками. Поперечные связи (шпангоуты) располагают по бортам и днищу корпуса. Если шпангоут верхними концами соединен поперечной балкой, идущей под палубой - бимсом, то образуется шпангоутная рамка. Расстояние между шпангоутными рамками (шпангоутами) называют шпацией. В зависимости от длины судна величина этих расстояний изменяется от 500 до 800 мм; наиболее часто встречаются шпации 550 и 600 мм (на морских и внутреннего плавания судах).
Шпангоутные рамки, расположенные по днищу, разделяют (по конструкции) на обыкновенные - холостые (на судах внутреннего плавания) и усиленные, называемые флорами; обыкновенные состоят из угловой стали или полособульба, приваренного к обшивке «на ребро», а усиленные - из приваренного вертикально к обшивке листа с полоской по верху (для жесткости), называемой обратной полосой.
В качестве продольных креплений по днищу устанавливают усиленные связи - днищевые стрингеры, а на судах внутреннего плавания - кильсоны. Средний днищевый стрингер, расположенный в диаметральной плоскости судна, называют вертикальным килем. Флоры при поперечной системе набора делают неразрезными и режут только при пересечении с вертикальным килем. Высота флора зависит от формы и класса судна; колеблется от 250 до 300 мм (на речных судах) и от 500 до 700 мм (на морских). Толщина листов стенок флоров бывает от 3 до 6-8 мм, а на крупных морских судах до 12-14 мм. Для облегчения массы набора в листах флоров на 2/3 высоты ее делают круглые или продолговатые овальные вырезы.
Параллельно вертикальному килю на расстоянии 1250-2250 мм (в зависимости от размеров и класса судна) устанавливают боковые днищевые стрингеры (кильсоны), которые, как правило, разрезают в местах пересечения с флорами. Верхний поясок днищевых стрингеров (выше флоров) делают неразрезным, а пояски флор разрезают и приваривают к пояскам днищевых стрингеров. Места пересечения листов днищевых стрингеров с флорами сваривают.
Днищевые стрингеры, пересекающиеся с поперечными, а флоры - с продольными переборками, разрезают и крепят кницами, представляющими собой угловые пластины, или уширенными поясками (рис. 14, а, б).
Рис. 14. Конструкций днища без двойного дна (поперечная система набора):
а - крепление набора к переборке с помощью книц, б - то же, с помощью поясков; 1 - поперечная переборка, 2 - днищевой стрингер, 3 - кница, 4 - вертикальный киль, 5 - сплошной флор, 6 - стойка флора, 7 - уширенный поясок
Суда без двойного дна с продольной системой набора . Такую систему набора применяют, главным образом, на морских танкерах, а танкеры внутреннего и смешанного плавания строят с двойным дном.
При этой системе набора по днищевой обшивке вдоль судна идут продольные балки, выполняемые из полособульбового профиля, приваренного «на ребро». Расстояния между ними устанавливают 350-500 мм (на судах внутреннего и смешанного плавания) и 500-800 мм (на морских) в зависимости от длины судна.
Флоры, обеспечивающие поперечную прочность, ставят через 1500-2500 мм, а на крупных судах через 3-5 шпаций (чаще через 4 шпации). Продольные балки пропускают через специальные отверстия во флоре у днищевой обшивки и сваривают со стенкой флора. Днищевые стрингеры (усиленные продольные связи) остаются на судне. На танкерах вместо ряда днищевых стрингеров устанавливают продольные переборки, препятствующие перемещению груза с одного на другой борт. Конструкция морского танкера без Двойного дна, набранного по продольной системе набора, изображена на рис. 15.
Рис. 15. Конструкция днища без двойного дна (продольная система набора):
1 - продольная переборка, 2 - вертикальный киль, 3 - сплошной флор, 4 - продольная днищевая балка, 5 - поперечная переборка
Днищевые перекрытия с двойным дном (поперечная система набора). Второе дно на судах делают протяженностью 0т форпиковой до ахтерпиковой переборки, иногда до носовой переборки машинного отсека.
В средней части между днищевой обшивкой и настилом второго дна ставят неразрезной вертикальный киль. Параллельно вертикальному килю устанавливают днищевые стрингеры (кильсоны) количество которых зависит от ширины судна; эти стрингеры делают разрезными на флорах.
Флоры бывают сплошные, сплошные с облегчающими вырезами (или бракетными) и состоят из шпангоутного угольника, приваренного к днищевой обшивке, и угольника, приваренного ко второму дну (перпендикулярно к настилу). Таким образом, они полками лежат навстречу друг другу.
У днищевых стрингеров флоры скрепляют друг с другом вертикальными полосами, называемыми бракетами. На грузовых судах сплошные флоры ставят через три бракетных флора (т. е. через 4 шпации), но не далее 3,6 м друг от друга. Если сухогрузное судно предназначено для перевозки в трюмах тяжелых грузов, сплошные флоры в трюмах устанавливают на каждом шпангоуте; то же делают в машинном или в носовом отсеках.
Вырезы во флорах и в боковых днищевых стрингерах делают овальной формы размерами в свету 600X400 мм (в средней части пластины флора и днищевого стрингера). Настил второго дна у борта может отгибаться вверх (рис. 16).
Рис. 16. Конструкция днища со вторым дном (поперечная система набора):
1 - поперечная переборка, 2 - вертикальный киль, 3 - водонепроницаемый флор, 4 - стойка флора, 5 - сплошной флор, 6 - бракетный флор, 7 - днищевой стрингер, в - настил второго дна, 9 - приподнятый крайний лист настила второго дна
Днищевые перекрытия со вторым дном (продольная система набора). Такие перекрытия применяют на современных сухогрузных морских, смешанного и внутреннего плавания судах.
В средней части судна вдоль корпуса устанавливают вертикальный киль. Днищевые стрингеры ставят так же, как и при поперечной системе набора, но реже; количество их зависит от ширины судна.
По днищу и под настилом второго дна устанавливают одну над другой днищевые продольные балки и продольные балки второго дна. На водонепроницаемых флорах, являющихся переборками междудонного пространства, балки разрезают и крепят к этим флорам кницами или бракетами; через сплошные флоры продольные балки пропускают в специальные вырезы, стенки балок приваривают к флорам. Расстояние между флорами принимают от 2,4-3,6 м (на морских судах). В пределах машинного отделения сплошные флоры устанавливают на каждом втором шпангоуте, т. е. через две Шпации. Конструкция днища со вторым дном при продольной системе набора изображена на рис. 17.
Рис. 17. Конструкция днища со вторым дном (продольная система набора):
1 - бортовая обшивка, 2 - поперечная переборка, 3 - шпангоут, 4 - стойка поперечной переборки, 5 - приподнятый крайний лист настила второго дна, 6 - бракета, 7 - продольные балки днища и второго дна, 8 - сплошной флор, 9 - днищевой стрингер, 10 - вертикальный киль
Самобытный тип волжской баржи формировался в течение второй половины XIX века и в свою очередь оказал значительное влияние на становление дела классификации судов в России, послужив стимулом для создания Русского Регистра.
Впервые требования к новому типу грузового судна были сформированы в 40-х годах ΧΙΧ века, когда в Волжском бассейне обобщался первый опыт активного внедрения механической тяги.
Буксирные пароходы, тауэры, кабестаны и конномашинные суда первоначально буксировали традиционные сплавные суда: барки, коломенки, гусяны, унжаки, подчалки, межеумки. Их общими характерными особенностями были: отсутствие палубы (грузовые помещения закрывались тесовой крышей, не участвовавшей в обеспечении общей прочности) и значительное сопротивление движению из-за формы корпуса, оптимизированной главным образом в расчёте на наиболее удобное размещение груза и плавание в условиях сплава. Соответственно отсутствовали поперечные связи в верхней части корпуса (бимсы). У многих судов, например у коломенок, носовая оконечность делалась шире, чем кормовая (т.е.в средней части присутствовала не цилиндрическая, а «расширяющаяся» вставка), подобно стволу дерева, который плывёт по течению комлем вперёд. В условиях сплава это обеспечивало устойчивость на курсе.
Подобная конструкция была оптимальна в условиях сплавного судоходства, когда судно шло вниз по течению, сплавляясь с помощью потесей и лота. Вверх же против течения судно шло под парусом, на вёслах, бечевой или взводом (завозом якорей).
Внедрение механической тяги позволило формировать караван из 10-15 судов, последовательно соединённых с буксирующим судном. Как следствие встал вопрос о снижении сопротивления судов и повышении их прочности, как продольной, так и поперечной, поскольку суда в караване, за исключением последнего (замыкающего) подвергались значительным растягивающим напряжениям. В результате корпус судна разрушался в течение одной-двух навигаций. Кроме того, логика снижения буксировочного сопротивления, уменьшения накладных расходов требовала формирования каравана из меньшего числа судов, большего водоизмещения.
Время требовало принципиально нового типа речного грузового судна. Им стала баржа.
В качестве прототипа были приняты наиболее современные суда той эпохи – клиперы. Теоретический чертёж и конструкция корпуса разрабатывались на основе чертежей клиперов «драгоценной» серии «Изумруд» и «Яхонт». Отметим, что классические клиперы «Эн Мак-Кейн» и «Рейнбоу» появились в 1844-1845 г.г., а отечественные баржи (первые 12 единиц) уже весной 1848 года. Приходится признать, что отечественные инженеры в ту пору были весьма хорошо осведомлены о технических новинках (в том числе и заокеанских) и умели не только их заимствовать, но и творчески переработав быстро внедрить в практику отечественного судостроения и судоходства.
У судов были оставлены почти те же, что и у клиперов обводы ватерлиний, изменено было лишь днище, которое вместо килевого было сделано плоским. На первых баржах практически в неизменном виде сохранялась клиперская форма штевней и форма кормы. Совершенные обводы корпуса позволили существенно снизить буксировочное сопротивление, что было весьма важным, учитывая малые мощности первых буксирных судов (как правило 10 -50 кВт, редко 80- 90 кВт). У более поздних барж (когда существенно возросла мощность буксирных судов) носовая часть часто стала делаться ложкообразной, а корма – санной. Это были достаточно крупные суда. Их длина лежала в пределах от 96 до 117 м.
Первоначально баржи предназначались для перевозки сухих грузов. Преимущественно генеральных и полумассовых (навалочных упакованных в мешки). Затем появились баржи пассажирские и наливные. В проектировании и строительстве барж принимали участие такие выдающиеся отечественные инженеры как Боярский А.К., Одинцов А.И., Шухов В.Г.
В конструкцию корпуса были введены бимсы, продольные бортовые связи – бархоуты. Практически все баржи несли парусное вооружение, хотя и не такое развитое, как у прототипа – клипера. На ранних баржах, обычно один прямой парус. Поздние баржи обычно несли 2 - 3 мачты, оснащённые гафельными парусами и стакселями. Высота мачт достигала 20 метров. Мачты делались заваливающимися.
Наличие парусов на буксируемом несамоходном судне в ту пору не было чем-то необычным. Морские буксируемые лихтеры также несли 2 -3, а иногда и 4 мачты с упрощённым парусным вооружением. Это позволяло решить ряд важных задач: снижался расход топлива на буксирном пароходе, повышалась управляемость, уменьшалась качка на волнении. При благоприятном ветре скорость увеличивалась на 25 %. Парусное вооружение сохранялось на баржах и лихтерах до 30-х годов ΧΧ столетия.
Но энергия ветра использовалась не только для движения. На многих баржах устанавливался ветряк (по типу ветряной мельницы) от которого работал насос осушительной системы.
Однако пожалуй самой интересной особенностью волжских барж был комплекс мер по обеспечению общей прочности. Причём он был единым, как для деревянных, так и для появившихся позже стальных корпусов.
Суть его заключалась в том, что кривая нагрузки в любом её варианте полностью соответствовала кривой распределения сил поддержания (строевой по шпангоутам). Т.е. эпюры нагрузки и сил поддержания были одинаковы по форме. В результате ни изгибающего момента, ни перерезывающих сил в корпусе не возникало. Для состояния порожнём, это достигалось соответствующим размещением связей корпуса, судовых устройств, оборудования, назначением размеров конструкций.
Для тех или иных вариантов загрузки это обеспечивалось соответствующим распределением грузов, что отражалось в грузовом плане. В ходе эксплуатации требования грузового плана соблюдались неукоснительно.
Несколько сложнее было обеспечить требуемое размещение груза на наливных баржах. Однако и здесь отечественными инженерами были найдены весьма оригинальные решения.
На деревянных баржах, где обеспечить непроницаемость переборок и необходимое распределение груза по длине судна было затруднительно, предотвращение обвисания оконечностей достигалось с помощью металлических шпренгелей крепившихся за кильсоны. На стальных баржах корпус делился на большое число отсеков лёгкими переборками. Число таких отсеков достигало 46. Для сравнения: число отсеков на наливных судах спроектированных в соответствии с Правилами Германского Ллойда не превышало 6. Наличие большого числа отсеков позволяло осуществить распределение груза по длине в строгом соответствии распределению сил поддержания.
Отсутствие изгибающих моментов и перерезывающих сил позволяло минимизировать размеры связей, как обшивки, так и продольных и поперечных балок набора, что привело к существенному облегчению корпуса, росту коэффициента утилизации водоизмещения по грузоподъёмности.
Для сравнения размеры связей применительно к стальным судам.
- Толщина обшивки волжской баржи……………………………...4,76 -6,35 мм
- немецкой………………………………………................................7 – 10 мм
- Толщина палубы волжской баржи…………………………….....3,17 – 6,35 мм
- немецкой …………………………………………..........................5,5- 7 мм
- Шпация на волжской барже……………………………………...609 мм
- немецкой…………………………………………….......................500 мм
- Толщина переборки на волжской барже……………………….3,17 – 4,76 мм
- немецкой………………………………….…..................................4 -5 мм
- Размеры поперечных балок (шпангоутов и бимсов):
- волжских барж. …..………………..................................................76 х 51 х 6,3 мм
- немецких…………………………....................................................85 х 65 х 8 мм
Отметим, что размеры волжских барж, и стальных и деревянных постоянно возрастали, имея ограничением только габариты судового хода. Так средняя грузоподъёмность деревянных барж составляла 1600 – 2000 т, однако строились и суда грузоподъёмностью до 6500 тонн. Размерения этих гигантов составляли: длина 160 м, ширина 19,2 м, высота борта 5 м.
Грузоподъёмность стальных барж составляла 3900 – 6000 т. Наиболее крупные имели грузоподъёмность до 10300 т, при длине 160,3 м, ширине 22,04 м высоте борта 3,81 м и осадке до 3,55 м.
В этих условиях ни Германский Ллойд, ни Британский Ллойд не имели возможности классифицировать подобные суда. Сказывалось отсутствие опыта проектирования, постройки и эксплуатации подобных судов, что только и могло послужить основой для разработки нового раздела правил классификации.
В России же этот необходимый опыт был уже накоплен техническими комиссиями страховых обществ. Обобщение же этого опыта стало основой при создании в 1913 году Русского Регистра. Таким образом волжские баржи это не только оригинальный тип судна, но и ярчайшая страница истории отечественного и мирового судостроения, свидетельства таланта отечественных инженеров, отражение самобытной научной школы, этап в развитии водного транспорта.
Библиография.
1. Истомина Э.Г. Водный транспорт России в дореформенный период. М. Наука 1991 г. 264 стр.
2. Одинцов А.И. Перевозка нефтяных продуктов по рекам Волжского бассейна. Труды съезда русских деятелей по водяным путям 1910 г. С.П. б. Паровая скоропечатня М.М. Гутзаца. 1910 г.
3.Тюрин И.В. "О некоторых недостатках современной постройки деревянных баржей". Труды съезда судовых деятелей.-СПб.: Типография И.Усманова, 1904 г.
формирование образа современной баржи, баржа, буксир, клиперы, буксирные суда
После извлечения продукта из земли, он должен транспортироваться с моря на берег. Одновременно с монтажом добывающего оборудования, трубоукладочные баржи и бригады занимаются укладкой трубопровода для транспортировки нефти и газа от платформы до места назначения (рис 1).
Рис.1
Длина этих барж может доходить до 150 метров, а укладываемые ими трубы - до 1525 мм в диаметре. Трубы обычно поставляются длиной 12 метров, и могут быть покрыты бетоном для утяжеления. Трубы привариваются друг к другу вдоль линии сборки, проходящей по длине баржи. Вдоль этой линии расположен ряд сварочных постов, где работают высококвалифицированные сварщики на высокоэффективных сварочных машинах.
По мере перемещения каждой следующей трубы на сварочный участок, она становится частью трубопровода, который проходит через корму баржи ко дну моря, и, наконец, к терминалу, находящемуся на расстоянии в несколько сотен миль. Со сварочного участка трубопровод перемещается на участок рентгеноскопии, где каждый новый сварной шов проверяется на наличие дефектов в соединении. Если дефектов не обнаружено, сварной шов покрывается антикоррозийной изоляцией.
По мере увеличения длины трубопровода баржа перемешается вперед, каждый раз на несколько метров. После каждого перемещения баржи новый участок трубопровода, приваренный, подвергнутый рентгеноскопии и заизолированный, спускается с кормы в воду, вниз по наклонной площадке, называемой стингером. Стингер поддерживает трубу до некоторого расстояния под водой и направляет ее под небольшим углом на морское дно.
По мере движения трубоукладочной баржи, она тянет за собой плуг, который роет траншею на морском дне. Трубопровод укладывается в траншею, где он будет защищен от повреждения путем естественной замывки или засыпки. Морские течения перемещают песок, вырываемый плугом, обратно в траншею, покрывая трубопровод.
В процессе укладки труб водолазы постоянно инспектируют стингер и трубопровод. Они следят за отсутствием препятствий на морском дне, правильной укладкой трубопровода и надлежащим положением стингера.
Затем, после завершения прокладки трубопровода к платформе, водолазы подсоединяют его к стояку, участку трубопровода, который поднимается с морского дна к палубе и крепится к конструкции.
До эксплуатации трубопровода он должен быть спрессован и проверен на плотность. Аналогично, все оборудование на палубе, трубопровод и проводка, клапаны и переключатели, насосы и системы, извлекающие сырую нефть из земли, очищающие ее и проталкивающие ее в сторону берега, должны быть многократно испытаны, чтобы убедиться в безотказной работе и отсутствии опасности для человека или окружающей среды.
Позже укладка глубоководных трубопроводов была выполнена по новой технологии, сущность которой заключается в том, что для регулирования напряжения в трубопроводе в процессе его погружения на дно моря были применены разгружающие понтоны взамен направляющего устройства - стингера. Это позволило значительно уменьшить изгиб трубопровода и тем самым обеспечить безаварийную его укладку в жестких гидрометеорологических условиях.
Трубопроводы могут быть проложены в различные места. Одни ведут к морским сборочным станциям, где нефть и газ подвергаются дальнейшему разделению, направляются обратно в трубопровод и к берегу для дополнительной переработки.
Другие трубопроводы заканчиваются на берегу в больших нефтебазах, где жидкие углеводороды хранятся для последующего распределения по нефтеперерабатывающим заводам. Углеводороды могут транспортироваться по подземному трубопроводу прямо на нефтеперерабатывающий завод, или к морскому терминалу для погрузки на танкеры, направляющиеся в другие части света.
Несколько танкеров могут загружаться и разгружаться с многопричального терминала, или один танкер может загружаться и разгружаться в системе с заякориванием буя.
Многопричальные терминалы находятся в зонах, укрытых от суровой погоды. Они погружают или разгружают нефтепродукты с помощью гигантских стрел, спроектированных с целью компенсации перемещения судна, вызванного приливами и отливами или меняющейся нагрузкой.
При системе с заякориванием буя танкер соединяется шлангами крупного диаметра с шарнирным соединением. Свободное перемещение соединения обеспечивает возможность загрузки нефти независимо от перемещения судна вследствие течений и волн.
С танкеров или береговых нефтебаз, сырая нефть и природный газ поступают на береговой завод, где они перерабатываются в продукты для нефтяной, газовой и химической промышленности. На этих заводах углеводороды становятся ингредиентами для многочисленных продуктов, с которыми мы ежедневно соприкасаемся. Они превращаются в бензин и моторное масло, в синтетические ткани и пластмассы, в асфальт и другие промышленные продукты, и в топливо для промышленности и наших домов.
Постройка баржи (1815), Музей Виктории и Альберта, Лондон
Эта лодочная верфь располагалась на берегу небольшого притока реки Стур и принадлежала отцу художника, Голдингу Констеблу. Здесь нанятые им рабочие ремонтировали старые или строили новые баржи для перевозки товаров. В отличие от своего всегдашнего обыкновения работать над полотном в мастерской по сделанным ранее наброскам, эту картину Констебл почти полностью написал с натуры. В его альбоме для зарисовок 1814 года можно найти большой этюд "Постройки баржи", который датирован 18 сентября, а также несколько набросков отдельных фигур. Существует мнение, что эту картину художник создал "в пару" к "Виду Дедхема". Над "Видом Дедхема" Констебл работал при утреннем освещении, а "Постройку баржи" писал в полдень (мы можем судить об этом по теням, которые отбрасывают предметы). "Постройка баржи" была закончена к началу отбора произведений для выставки Королевской Академии 1815 года. В то время художник страстно мечтал о звании действительного члена Академии, поэтому внимательно прислушивался к рекомендациям Джозефа Фарингтона, одного из главных членов жюри. Именно Фарингтон сказал Констеблу о том, что "деревенские сцены" благосклонно принимаются жюри. "Но, - добавил он, - подобные работы и отвергают довольно часто, находя их недостаточно хорошо отделанными". Фарингтон посоветовал молодому живописцу взять за образец полотна Клода Лоррена. Констебл после этого специально посетил известного коллекционера Ангерштейна, чтобы изучить имевшиеся у него работы Лоррена. Он приложил все усилия и "отполировал" свою картину до полного блеска. Но, увы, стать действительным членом Академии на этот раз ему так и не удалось.
Страница 11 из 12
Этот способ монтажа предполагает сборку металлического пролетного строения (или его секции) на берегу, после чего на плавучих опорах оно доставляется в пролет и устанавливается на опоры.
Технологию монтажа составляют следующие работы :
- сборка пролетного строения на берегу последовательным или параллельным (секционным) способами;
- выкатка пролетного строения по пирсам к реке;
- погрузка пролетного строения на плавучие опоры, предварительно заведенные под пролетное строение, с подклинкой на опорных клетках из деревянных брусьев;
- подготовка трассы (дноуглубление, провешивание, размещение якорей);
- транспортировка плавсистемы к месту установки пролетного строения на опоры, заведение плавсистемы в пролет;
- опускание пролетного строения на опорные части.
Метод целесообразно использовать :
- на строительстве многопролетных мостов, когда монтажные работы многократно повторяются, а стоимость затрат на выкаточные пирсы и плавсистемы окупаются;
- при достаточной глубине реки, сравнительно небольшой скорости течения и продолжительном теплом времени года.
Технология наплавного монтажа металлических пролетных строений позволяет существенно сократить сроки строительства за счет параллельного ведения работ по сооружению опор и монтажу пролетных строений. Однако требуется выполнять большой объем работ по сооружению пирсов, плавучих опор, арендовать мощные буксиры и т. д.
Сборка пролетного строения осуществляется на берегу вдоль реки или на насыпи подхода по оси моста. Для сборки удобно использовать козловые краны, обслуживающие сборочные площадки.
Плашкоуты плавучих опор чаще всего монтируют на берегу (на клетках из брусьев) из понтонов КС (рис. 6.67), а надстройку плавучих опор - из элементов МИК-С и МИК-П. Ростверки опор надстроек опираются на понтоны через балочные клетки, чем достигается равномерное распределение нагрузки от веса пролетного строения на необходимую площадь плашкоута.
Рис. 6.67 - Понтон КС
Плашкоут спускают в реку по наклонным путям (слипам). На плашкоуте размещается надстройка. Надстройку монтируют крупными блоками с помощью плавкрана. Сверху надстройки устраивают опорные клетки из деревянных брусьев высотой 0,6- 0,7 м. Клетки позволяют учитывать изменения высотного положения опоры в связи с колебаниями уровня воды к моменту погрузки. Высоту плавучей опоры (рис. 6.68) определяют исходя из отметки РУВ (рабочего уровня воды в момент перевозки пролетного строения) и проектной отметки низа пролетного строения.
Рис. 6.68 - Перевозка пролетного строения на плаву: 1 - опорная клетка; 2 - надстройка; 3 - фермы усиления плашкоута; 4 - нижний балочный ростверк; 5 - расчалка с фаркопфом для натяжения
Плавучая опора оснащается насосами для балластировки и разбалластировки понтонов, компрессорами, ручными или приводными лебедками и адмиралтейскими якорями с тросами.
Погрузка пролетного строения на плавучие опоры осуществляется при всплытии плавсистемы с помощью сброса водного балласта из понтонов. Для перемещения пролетного строения на большие расстояния чаще используют поперечную передвижку по выкаточным пирсам (рис. 6.69). В этом случае, как правило, устраивается дноуглубление («ковш») между пирсами, чтобы не сооружать дорогостоящие пирсы большой длины (которые может разрушить ледоход). Отметка верха накаточных путей пирсов соответствует проектной отметке низа пролетного строения.
Рис. 6.69 - Подготовка пролетного строения к перевозке
Чтобы уменьшить расходы на выкаточные пирсы, для которых нужны свайные фундаменты, поперечную передвижку можно осуществлять по низким пирсам. Для этого требуются фермо-подъемники по концам пирсов. Их сооружают в виде башен или стоек, оснащенных гидравлическими подъемниками или полиспастами для подъема пролетного строения и погрузки его на плавучие опоры.
Плавучую систему транспортируют к мосту буксиры большой мощности. В пролет плавсистема вводится с низовой стороны (чтобы избежать навала на опоры) на тросах (с помощью лебедок, установленных на плавучих опорах). Не доходя 50-100 м. до оси моста, закрепление плавсистемы переключают с буксиров на лебедки, размещенные на плашкоуте. Для этого концы тросов с лебедок закрепляют к постоянным опорам ошлаговкой (путем трехкратного обматывания троса с креплением к нему проушин, куда и заводят концы тросов от лебедок плавучей опоры) и якорям (адмиралтейским или якорям-присосам) в русле реки и на берегу (рис. 6.70). Минимальное расстояние от якоря до плавучей опоры принимается не менее 10-15 глубин воды в реке. Это обеспечит нормальную работу якоря. После заводки пролетного строения в пролет и установки на опорные части или временные клетки плашкоуты балластируют водным балластом.
Рис. 6.70 - Схемы транспортирования и заводки в пролет пролетного строения на плавучих опорах: а - буксирами; б - лебедками; 1 - пеленажный катер; 2 - пролетное строение; 3 - плавучая опора; 4 - главный буксир; 5 - вспомогательный буксир; 6 - якорь; 7 - бакен; 8 - направление движения плавсистемы; 9 - течение реки; 10 - опора моста; 11 - ось моста
После этого плавучие опоры выводят из-под пролетного строения и транспортируют к месту отстоя.
Погрузка пролетного строения может осуществляться также продольной передвижкой с применением плавучих опор в соответствии со схемой на (рис. 6.71).
Рис. 6.71 - Схемы продольной надвижки пролетного строения: a - с временными опорами, устраиваемыми по оси моста; б - без устройства временных опор; 1 - плавучая опора; 2 - опора моста
Надвижка осуществляют с временными опорами в пролете или без них .
Первый способ целесообразно применять при сооружении многопролетных мостов, когда пролетное строение после выкатки в первый пролет грузится на 2 плавопоры и транспортируется для установки в других пролетах.
Второй способ применяется для сооружения однопролетного моста, когда по тем или иным причинам устройство подмостей нежелательно.
Балластировка плавсистемы производится для высотного регулирования ее положения при погрузке пролетного строения на плавучие опоры и установке его на опорные части.
Количество водного балласта в понтонах плашкоута плавучей опоры G балл складывается из следующих частей:
Q nc - вес перевозимого пролетного строения;
L, В - длина и ширина плашкоута;
γ - удельный вес воды;
Здесь (рис. 6.72):
Δ 1 - деформация пролетного строения под собственным весом;
Δ 2 - деформация пирсов;
Δ 3 - деформация плавучих опор;
Δ 4 - зазор между пролетным строением и пирсом, необходимый для съема пролетного строения; ориентировочно Δ 4 = 0,15 м;
G рег - количество водного балласта для учета колебаний воды в реке при перевозке (h рег = 0,15 м), определяемая по формуле
G ocm = LBh ocm - остаточный (неустранимый) водный балласт;
h ост = 0.1 м.
Рис. 6.72 - Схема к расчету балластировки плавсистемы
На плавсистему действуют :
1) вертикальные силы :
От веса элементов плавсистем, включая водный балласт (ΣG i);
Выталкивающая сила, равная весу воды, вытесненной плашкоутом (Vγ 1), где
V - объем вытесненной воды:
t - осадка плашкоута.
2) горизонтальные силы :
От действия ветровых нагрузок (ΣW i);
От сил сопротивления воды смещению (T).
Поскольку система находится в равновесии, то опрокидывающий момент должен быть равен восстанавливающему:
откуда можно определить
Поскольку v , γ в неравны 0, то критическим случаем будет условие р - u = 0, т. е. условие остойчивости приобретает вид
где р, а - соответственно метацентрический радиус и ордината центра тяжести плавсистемы от центра водоизмещения (расчетная схема изображена на рис. 6.73).
Рис. 6.73 - Схема к расчету остойчивости плавсистемы: 1, 2, 3 - соответственно центр тяжести плавсистемы, центр водоизмещения, метацентр
Отсюда следует целесообразность понижения положения центра тяжести плавсистемы, достигаемого, в частности, водным балластом в понтонах плашкоута. Однако он увеличивает осадку плавсистемы, а высота сухого борта уменьшается.
Величина осадки плавсистемы приближенно определяется по выражению
где L, В - длина и ширина плашкоута соответственно;
ΣG i , γ в - соответственно нагрузка на плавучую опору, включая балласт, и удельный вес воды.
Сухой борт при высоте понтона H можно определить по формуле
где φ - угол наклонения плавсистемы.
При этом величина сухого борта должна быть больше или равна 0,2 м. для понтонов КС и больше или равна 0,5 м. для барж.
Понтоны загружают водным балластом, закачивая насосами воду в люки балластируемых понтонов или снижая давление сжатого воздуха в понтонах с донными отверстиями (рис. 6.74).
Рис. 6.74 - Варианты балластировки плавсистемы
В качестве примера ниже приведены некоторые данные по наплавному монтажу пролетного строения автодорожного моста через реку Иртыш в городе Ханты-Мансийске, реализованному Мостоетроем-11 в 2004 г. Проект моста, построенного по схеме 370 + 94,5 + 136,5 + 231 + 136,5 + 94,5 + 570 + 49,0 габаритом Г - 11,5 + 21,5 м, выполнен ОАО «Трансмост» (Санкт-Петербург). Технология строительства и проект специальных вспомогательных сооружений и устройств разработаны ЗАО «Институт Гип-ростроймост - Санкт-Петербург». Главный пролет длиной 231 м. с ездой понизу представляет собой неразрезную решетчатую арку с гибкой затяжкой.
После сборки арочной секции длиной 304,5 м. и массой 3600 т. на стапеле ее погрузили на плавсредства и доставили в пролет. Собранную на стапеле конструкцию для погрузки на баржи передвигали по пирсам на 71 м. с помощью двух гидроцилиндров (грузоподъемность каждого - 300 т, ход поршня - 2,95 м). При рабочем ходе гидроцилиндры упирались в упорную балку, упирающуюся, в свою очередь, в пластины между балками пирсов, приваренные с шагом 2,3 м. Передняя часть упорной балки фиксировалась в отверстиях балок пирсов. При обратном ходе поршня упорная балка подтягивалась гидроцилиндрами для следующего рабочего хода, а язычок упора автоматически защелкивался после прохода очередной пластины и служил упором при следующем рабочем ходе.
Передвигаемая конструкция опиралась на мощные ползуны, передвигаемые по уложенным на балках пирсов карточкам скольжения, покрытым дакленом.
Перевозка арочной секции проводилась летом 2003 г. на четырех баржах водоизмещением 3000 т. каждая (рис. 6.75). Размеры одной баржк - 16,5 × 85,0 × 3,3 м. Нагрузка на баржу составляла 2150 т. и включала нагрузку от веса пролетного строения (1150 т), обстройки баржи (400 т), регулировочного и остаточного водного балласта (600 т). Обстройка баржи выполнялась из металлических рамных опор. Каждая баржа была оснащена насосами производительностью до 250 м 3 /ч, электролебедками грузоподъемностью 5 т, кнехтами, киповыми планками, полиспастными системами.
Рис. 6.75 - Перевозка на баржах арочного пролетного строения
Учитывая большую высоту арок (61 м) и, как следствие, значительную парусность, а также высокую скорость течения воды в реке (до 2 м/с), потребовалось тяговое усилие при транспортировании плавсистемы величиной 70 тс при перевозке и 200 тс во время вынужденной стоянки (при скорости ветра 10 м/с). Это вызвало необходимость в мощных буксирах, полиспастах, якорях-присосах массой до 45 т. Для перевозки арочной секции было использовано 8 буксиров: 4 мощностью до 2400 л. с. и 4 мощностью до 1200 л. с.
Арочную секцию выводили на ось моста против течения, вначале плавсистема спускали вниз по течению на расстояние 400 м. ниже оси перехода, после чего буксиры повели ее вверх против течения. Не доходя до оси моста 50 м, рабочие буксиры прекратили движение и ограничились удерживанием плавсистемы против течения, а вспомогательные буксиры мощностью по 150 л. с. приступили к подаче канатов на плавучие рымы.
После заведения тросов, идущих от барж к якорям-присосам и к ошлаговке опор, баржи с помощью закрепленных на них лебедок завели арочную секцию на ось моста и раскрепили плавсистему лебедками, затем производилась балластировка барж до опускания арки на опоры моста и опирания секции пролетного строения на временные опорные части.
Далее демонтировали такелаж, баржи снялись с якорей, выбрали троса лебедок. Баржи буксирами вывели из-под пролетного строения. Продолжительность работ от перегрузки арочной секции с пирсов на баржи, транспортировки и до установки на постоянные опоры заняла 22 ч.