Установка пролетных строений с помощью плавучих средств

С помощью плавучих средств на опоры устанавливают пролетные строения, собранные на сплошных подмостях в стороне от оси моста. Работы по сборке пролетных строений выполняют одновременно с сооружением опор моста, добиваясь за счет этого сокращения продолжительности строительства.

Подмости для сборки пролетных строений располагают параллельно или перпендикулярно берегу реки с низовой стороны и сооружают, как правило, из инвентарных конструкций.

При расположении сборочных подмостей вдоль берега реки (рисунок 5.20) собранное пролетное строение перемещают по накаточным путям на пирсы, расположенные перпендикулярно берегу.

Длину пирсов назначают в зависимости от длины плашкоутов и глубины воды у берега. При большом количестве пролетных строений пирсы являются одновременно и местом сосредоточения готовых конструкций, собранных в межнавигационный период.

1 - путь для подачи элементов пролетных строений; 2 - сборные подмости; 3 - собираемое пролетное строение; 4 - монтажный кран; 5 - собранное пролетное строение; 6 - пирс с накаточными путями; 7 - пролетное строение, погруженное на плавучие опоры; 8 - плавучая опора; 9 - якорные цепи

Рисунок 5.20 - Схема погрузки пролетного строения на плавучие опоры

Плавучие опоры (рисунок 5.21) являются наиболее сложным элементом вспомогательных устройств данного способа монтажа пролетных строений. Опоры состоят из двух основных частей - плашкоутов и обстройки.

1 - плашкоут; 2 - распределительная ферма; 3 - надстройка; 4 – пролетное строение; 5 -опорные клетки; 6 - трос с натяжным устройством

Рисунок 5.21 - Плавучая система, опоры и пролетное строение

Плашкоуты плавучих опор собирают из понтонов КС или НЖМ‑56. В качестве плашкоутов используют также металлические палубные баржи грузоподъемностью, превышающей расчетные нагрузки не менее чем на 25 %.

Понтоны КС-63, которые наиболее часто применяют для комплектования плашкоутов, представляют собой закрытые металлические сварные прямоугольные коробки размером 1,8´3,6´7,2 м. Каждый понтон имеет штуцер для присоединения трубопровода и люк. Понтоны в плашкоут ставят плашмя или на ребро, соединяют между собой накладками и болтами диаметром 27 мм. Грузоподъемность одного понтона составляет 26,3 т.

Понтоны НЖМ-56 состоят из трех секций - носовой, средней и кормовой. Размеры секции одинаковы 1,2´2,6´9,0 м. Общая длина понтона 27 м. Для повышения непотопляемости каждая секция разделена на 4 отсека поперечными переборками.

Изменение высоты плавучих опор, необходимое при погрузке и установке пролетных строений, производят водным балластом. Заполнение и удаление воды осуществляют насосами или через донные отверстия сжатым воздухом. В каждом плашкоуте предусматривают балластируемые и небалластируемые понтоны или отсеки (рисунок 5.22).

1 - небалластируемый понтон; 2 - секция воздухопровода; 3 - балластируемый понтон; 4 - рабочий и запасной компрессоры; 5 - воздухосборник; 6 – пульт управления; 7 - воздухопровод; 8 - резервный насос; 9 - электростанция; 10 - вентиль

Рисунок 5.22 - Схема размещения оборудования на плашкоуте

Небалластируемые понтоны обеспечивают плавучесть плашкоута, их располагают равномерно по всей его площади. Балластируемые понтоны располагают секциями симметрично относительно главных осей плашкоута.

Обстройка плашкоута включает распределительные конструкции, выполненные в виде ферм и балок; надстройки, собираемые из инвентарных конструкций; оголовки, включающие балки ростверка, опорные клетки и домкраты. Конструкция оголовков плавучих опор должна обеспечивать возможность регулирования их высоты при изменении уровня воды в реке, воздействия волны.

Каждую плавучую опору оснащают необходимым такелажным оборудованием, энергоустановками и оборудованием для балластировки, а также противопожарными и спасательными средствами и судовой сигнализацией. Такелаж включает все обустройства, обеспечивающие перемещение плавсистемы и раскрепление пролетного строения на опорах.

Для снятия пролетного строения с пирсов плавучие опоры с забалластированными плашкоутами заводят лебедками под пролетное строение и надежно закрепляют тросами за пирсы и якоря в русле реки. Зазоры между бортами плашкоутов и пирсами должны быть не менее 0,5 м, а отклонения положений плавучих опор в плане - не более 2 см. После удаления водного балласта плавучие опоры всплывают и принимают на себя пролетное строение, которое тросами и натяжными устройствами закрепляют за плашкоуты. Затем плавучую систему лебедками, тросами и якорями выводят из-под пирсов.

Перевозку пролетных строений на плаву производят при благоприятных гидрометеорологических условиях в строгом соответствии с проектом производства работ. Погрузку и посадку пролетного строения на опоры осуществляют при колебаниях воды до 15 см в сутки, а на зарегулированных реках - при стабильном горизонте воды, увязанном с работой гидроэлектростанции. На период перевозки пролетного строения ограничивают до минимума судоходство и скорость движения судов или судоходство закрывают полностью.

Перевозка на плаву является технически сложной операцией. Поэтому принимают все меры к недопущению появления случайностей. С этой целью предусматривают дублирующее энергоснабжение, резервные водоотливные средства или компрессоры, вспомогательные буксиры и такелажные средства, поддерживают постоянную связь с гидрометеослужбой, органами речного флота, а на зарегулированных реках и с гидроэлектростанциями по поддержанию нужного уровня воды.

До начала работ проверяют герметичность понтонов, балластировочные средства, удерживающую силу якорей. Пути движения плавучих опор протраливают на глубину, превышающую максимальную осадку понтонов на 0,2 м. На пролетном строении устанавливают приборы для определения скорости и направления ветра.

Перевозку пролетных строений выполняет команда в составе: начальника плавучей системы, его помощника, начальников плавучих опор, техников-геодезистов, механиков, электриков, монтажников, слесарей, плотников и других рабочих, всего 8…10 инженерно-технических работников и 45…50 рабочих. Командный пункт обычно размещают на плавучей системе, предусматривают громкоговорящую связь КП с плашкоутами, радиотелефонную связь с буксирами и береговыми командами. Операцию по перевозке пролетных строение начинают при скорости ветра не более 5 м/с и производят при скорости не более 10 м/с.

Пролетные строения перевозят на плавучих опорах буксирами, а на небольшие расстояния - электролебедками. Лебедки, как правило, размещают на плавучих опорах, но иногда и на берегах реки. С помощью лебедок плавучую систему выводят из-под пирсов и вводят в пролет моста.

Перемещение буксирами рекомендуется применять при расстояниях от места погрузки до места установки более 300…350 м. На большие расстояния плавучую систему перемещают главным, вспомогательным и кормовым буксирами, а при скорости течения воды более 1 м/с вместо кормового буксира ставят два пеленажных катера (рисунок 5.23).

1 - пролетное строение; 2 - плавучая опора; 3 - пеленажный катер; 4 - главный буксир; 5 - вспомогательный буксир

Рисунок 5.23 - Перемещение пролетного строения буксирами

В пролет моста плавучую систему заводят лебедками (рисунок 5.24). Зазор между бортами плашкоутов и постоянными опорами должен быть не менее 1,0 м. При помощи полиспастов и талей плавучую систему устанавливают в проектное положение с точностью до 2 см и надежно закрепляют за опоры моста и якоря. При необходимости концы тросов переставляют с одних якорей на другие. Концы тросов перевозят катерами, толкачами или буксирами. Одновременно переставляют не более одного троса.

1 - якорь; 2 - бакен; 3 - якорный трос; 4 – опора моста; 5 - направление движения плавучей системы; 6 - направление течения воды

Рисунок 5.24 - Ввод плавучей системы лебедками в пролет моста

При установке пролетного строения на постоянные опоры после касания опорных частей тросовые расчалки ослабляют, а затем снимают. Опускание пролетных строений на опорные части производят домкратами, песочницами или балластировкой. После установки пролетного строения и образования зазора между верхом плавучих опор и низом конструкции немедленно разбирают опорные клетки или выводят плавучие опоры из пролета моста. Это необходимо с целью недопущения непредвиденной ситуации при неожиданном подъеме уровня воды.

Расчет плавучих опор выполняют по первой группе предельных состояний - на прочность и устойчивость конструкций обстройки и плашкоутов, плавучесть и остойчивость опор; по второй группе - по деформациям опор и объему водного балласта.

При расчете обстройки опор учитывают нагрузки от собственного веса конструкций, веса пролетного строения и давления ветра. Методика расчета обстройки опоры аналогична методике расчета сборочных подмостей, изложенной в предыдущей главе.

Остойчивость плавучих систем определяется их способностью возвращаться в начальное положение после наклонения их внешними силами (рисунок 5.25).

МЦ - метацентр; ЦТ - центр тяжести плавучей системы;

ЦВ - центр водоизмещения; j - угол наклона плавучей системы

Рисунок 5.25 - Схема к расчету остойчивости плавучей опоры

Расчет остойчивости заключается в проверке этой способности. Наклонение плавучей опоры создается моментом сил от собственного веса конструкций, вычисленным по формуле:

,

и моментом от горизонтального давления ветра равным:

,

где åP_i - расчетный вес плавучей системы;

h - метацентрическая высота;

j - угол крена или дифферента плавучей опоры;

W - расчетное давление ветра;

A_i - площади ветровых поверхностей элементов плавсистемы;

f_i - коэффициенты сплошности ветровых поверхностей;

y_i - расстояния от центров ветровых поверхностей до уровня воды.

Суммарный кренящий момент

,

уравновешивается моментом М_в от выталкивающего действия воды

,

где V - водоизмещение, численно равное сумме весов перевозимого пролетного строения с обустройствами, плашкоута, обстройкой и оборудованием, регулировочного и остаточного балластов

;

e – расстояние между вертикальной и наклонной осями плавсистемы в уровне центра тяжести.

Остойчивость плавучей системы зависит от величины метацентрической высоты h, определяемой по формуле:

,

здесь r - метацентрический радиус, равный расстоянию между центром тяжести вытесненного объема воды (центром водоизмещения) и метацентром, расположенным на пересечении вертикали, проходящей через центр водоизмещения и ось плавучей системы;

a - расстояние между центром водоизмещения и центром тяжести плавучей системы.

При h > 0 плавучая система после наклонения возвращается в начальное положение - система остойчива, при h=0 система имеет состояние безразличного равновесия, а при h<0 - отрицательная остойчивость, плавучая система будет переворачиваться даже без воздействия внешних сил.

Из теории плавучего тела известно, что метацентрический радиус равен:

.

Для плавучих систем, имеющих отсеки (понтоны) с водным балластом его величина определяется по формуле:

,

где J - момент инерции площади плашкоута по ватерлинии относительно оси наклонения;

åJ_б - сумма собственных моментов инерции поверхностей водного балласта в отсеках (понтонах) относительно осей, параллельных оси наклона плавучей системы.

Для определения величины а необходимо вычислить расстояние от днища плашкоута до центра водоизмещения Z_ц.в и центра тяжести Z_ц.т:

,

,

где t_c - осадка плашкоута в центре расчетной площади ватерлинии:

,

здесь A - расчетная площадь плашкоута по ватерлинии;

g - объемный вес воды;

k_n - коэффициент полноты водоизмещения.

Z_{i -} расстояние центра тяжести i -го элемента плавучей системы до днища плашкоута.

Проверка плавучести плашкоута состоит в определении запаса высоты надводного борта в местах, где осадка может достигать наибольшего значения (рисунок 5.26).

Кроме того, при расчете плавучести проверяют, чтобы горизонтальная часть днища ни при каких нагрузках не выходила из воды. Такое положение может иметь место в точках борта с наименьшими осадками. Высоту надводного борта измеряют от уровня спокойной воды до палубы плавучей опоры.

При проверке плавучести плашкоутов минимальную высоту надводного борта принимают 0,1 м для палубных плавучих опор и 0,2 м для открытых плавучих опор.

Величину свободного борта определяют с учетом высоты ожидаемой полуволны и высоты буруна воды, образующегося перед плашкоутом при его движении. Для скоростей движения плашкоута относительно воды до 7 км/ч высоту буруна принимают равной 0,2 м, а до 10 км/ч - 0,3 м.

а - эпюры осадок от равнодействующей вертикальных сил, приложенной со смещением относительно поперечной оси; б - то же, относительно продольной оси

Рисунок 5.26 - Схема к расчету плавучести плашкоута

Суммарную осадку любой точки плашкоута t, находящейся на расстояниях x и y от его продольной и поперечной осей (рисунок 5.26) определяют по формуле:

,

где tgj_y - тангенс угла крена плашкоута:

,

tgj_x - тангенс угла дифферента плашкоута:

,

M_x, М_у - дифференцирующий и кренящий моменты внешних сил и собственного веса частей плавучей системы;

h_x, h_y - соответственно продольная и поперечная метацентрические высоты.

Проверка прочности плашкоутов сводится к раздельному определению усилий или напряжений от общего изгиба судна и местного изгиба отдельных его элементов с последующим суммированием воздействий. При расчете прочности корпуса плашкоута определяют величины как максимального, так и минимального изгибающих моментов. Если разница их абсолютных величин очень велика, то целесообразно выравнивание балластировкой.

Дата добавления: 2014-12-29