В книге излагается круг вопросов, относящихся к инженерным аспектам проблемы рациональной эксплуатации портовых гидротехнических сооружений. Приведены практические методы определения допускаемых статических нагрузок на причалы в зависимости от координат площадей загружения, способы определения допускаемого режима эксплуатации средств механизации и транспорта в прикордонной полосе причалов. Дается методика эксплуатационных расчетов причальных сооружений на длительную прочность, позволяющая оценивать их несущую способность как функцию возраста и на этой основе назначать необходимый режим эксплуатации. Описаны технические средства, обеспечивающие рациональную эксплуатацию сооружений, а также методы и техника наблюдений и натурных исследований состояния конструкций. Даются практические рекомендации по определению несущей способности сооружений, имеющих локальные повреждения и отремонтированных без вывода из эксплуатации. Помещены сведения об основных видах ремонта портовых гидротехнических сооружений различных типов. Книга содержит информацию и рекомендации, необходимые для организации выполнения всех требований действующих Правил технической эксплуатации портовых сооружений. Предназначена для инженеров, занимающихся эксплуатацией, реконструкцией, ремонтом, строительством и проектированием портовых гидротехнических сооружений. Может также служить пособием для студентов институтов водного транспорта при изучении курса «Техническая эксплуатация портовых сооружений».

От автора

I. Принципы рациональной эксплуатации портовых гидротехнических сооружений
§ 1. Общие положения
§ 2. Инженерные и организационные вопросы, связанные с эксплуатацией портовых сооружений
§ 3. Виды нагрузок, воздействующих на сооружения
§ 4. Влияние времени на несущую способность и эксплуатационные качества сооружений

II. Воздействие на портовые гидротехнические сооружения статических эксплуатационных нагрузок
§ 5. Реакция сооружений на воздействие статических нагрузок
§ 6. Общие принципы определения допускаемых статических нагрузок на причалы
§ 7. Определение распорного давления грунта на причальные сооружения от действия местных нагрузок
§ 8. Определение допускаемых статических нагрузок на причалы

III. Воздействие на портовые гидротехнические сооружения динамических эксплуатационных нагрузок
§ 9. Характер воздействия динамических нагрузок
§ 10. Динамические воздействия от средств портовой механизации, транспорта и эксплуатационных взрывов
§ 11. Определение эксплуатационных динамических нагрузок
§ 12. Особенности эксплуатации сооружений при действии динамических нагрузок

IV. Изменение несущей способности портовых гидротехнических сооружений во времени в результате реологических явлений в грунтах оснований
§ 13. Общие замечания
§ 14. Реологические модели, учитывающие специфические свойства ползучих грунтов
§ 15. Реологические свойства и длительная прочность грунтов в основаниях портовых сооружений
§ 16. Определение ползучих деформаций оснований для оценки длительной прочности портовых сооружений
§ 17. Закономерности взаимодействия тонкостенных портовых сооружений с ползучим основанием

V. Расчеты портовых гидротехнических сооружений на ползучих основаниях на длительную прочность
§ 18. Общие положения
§ 19. Безанкерные больверки на ползучем основании
§ 20. Одноанкерные больверки на ползучем основании
§ 21. Двуханкерные больверки на ползучем основании
§ 22. Гравитационные стенки на ползучем основании
§ 23. Проверка длительной прочности эксплуатируемых тонкостенных сооружений

VI. Изменение несущей способности портовых гидротехнических сооружений вследствие старения и коррозии конструкционных материалов
§ 24. Упрочнение во времени бетонных и железобетонных конструкций
§ 25. Разупрочнение и коррозия бетонных и железобетонных конструкций в различных естественных и эксплуатационных условиях
§ 26. Коррозия металлоконструкций сооружений
§ 27. Защита эксплуатируемых транспортных гидротехнических сооружений от коррозии

VII. Технические средства, обеспечивающие рациональную эксплуатацию портовых гидротехнических сооружений
§ 28. Виды и назначение технических средств
§ 29. Приборы для определения допускаемых нагрузок на причалы
§ 30. Приборы и системы эксплуатационного контроля за состоянием сооружений

VIII. Натурные исследования и наблюдения за портовыми гидротехническими сооружениями
§ 31. Состав и объем исследований и наблюдений
§ 32. Общие положения методики натурных исследований и наблюдений
§ 33. Оценка эксплуатационных качеств сооружений по результатам полунатурных исследований
§ 34. Обработка и интерпретация результатов натурных исследований и наблюдений за портовыми сооружениями

IX. Ремонт транспортных гидротехнических сооружений
§ 35. Общие положения
§ 36. Выявление необходимости ремонта. Определение несущей способности сооружений при локальных повреждениях
§ 37. Основные способы ремонта сооружений
§ 38. Определение несущей способности отремонтированных сооружений

Заключение
Список литературы

От автора

Порты — одно из центральных звеньев системы водного транспорта, решающим образом влияющее на ее функционирование. Необходимым условием четкой бесперебойной работы портов является исправное состояние гидротехнических сооружений.

Портовые гидротехнические сооружения принадлежат к числу строительных конструкций, подвергающихся наиболее интенсивным и разнообразным внешним воздействиям и работающих зачастую в весьма сложных эксплуатационных и естественных условиях. К надежности и долговечности таких конструкций предъявляются, как правило, весьма жесткие требования, поскольку их авария почти всегда влечет за собой тяжелые последствия. Все это выдвигает организацию рациональной эксплуатации портовых сооружений в число наиболее актуальных задач.

Часть вопросов, относящихся к проблеме эксплуатации портовых сооружений — общие и для других видов гидротехнических сооружений, в частности судоходных. Однако круг задач, которые необходимо решать применительно к портовым сооружениям, значительно шире, поскольку они включают в себя непрерывное определение допускаемых статических и динамических эксплуатационных нагрузок, взаимосвязанных со складывающейся грузовой ситуацией, естественными условиями и меняющейся во времени несущей способностью сооружений.

Развитие и совершенствование теоретических основ рациональной эксплуатации сооружений служат важной предпосылкой внедрения в практику эффективных методов использования строительных конструкций. Проблемы, связанные с эксплуатацией сооружений, отличаются специфичностью и разнообразием. Научной базой для решения прикладных задач, относящихся к эксплуатации сооружений, являются такие дисциплины, как механика сплошных сред (прежде всего теории упругости, пластичности, ползучести и механика грунтов), реология, гидромеханика, статика и динамика сооружений, сыпучих и связно-сыпучих материалов, физическая химия и физико-химическая механика.

К области рациональной эксплуатации сооружений относятся также задачи определения несущей способности строительных конструкций при изменении условий окружающей среды (увеличение глубин перед причальными стенками, уровней грунтовых вод в засыпках за ними, возникновение агрессивных воздействий на конструкционные материалы сооружений и др.) и конструкций, имеющих локальные повреждения. Важнейшее значение имеет учет влияния на несущую способность сооружений фактора времени (возраста сооружений).

Зависимость несущей способности портовых сооружений от времени, их долговечность определяются тремя основными процессами: 1) изменением во времени напряженного состояния конструкций вследствие реологических явлений в грунтах оснований и материале конструкций; 2) изменением прочности конструкционных материалов за счет воздействия окружающей среды; 3) изменением напряженного состояния под влиянием динамических нагрузок и вибраций. В разнообразных конкретных условиях эксплуатации удельный вес того или иного процесса может быть существенно различным. Так, на несущую способность конструкций, возведенных на основаниях, сложенных пластичными глинистыми грунтами, как правило, наибольшее влияние оказывает первый процесс. Второй процесс в основном влияет на сооружения, эксплуатирующиеся в условиях агрессивных внешних воздействий окружающей среды (например, на причалах переработки химических грузов) и в суровых климатических условиях (многократные циклы замораживания и оттаивания и т. п.). Эксплуатационные качества ряда сооружений существенно зависят от режима их предшествующей эксплуатации, т. е. от «исторического» фактора.

Одна из наиболее существенных инженерных проблем при эксплуатации сооружений — их ремонт. Эта проблема включает в себя три аспекта: 1) оценку несущей способности поврежденных конструкций; 2) технологию ремонта; 3) оценку несущей способности отремонтированных сооружений. Неотъемлемой частью деятельности инженера-эксплуатационника являются систематические инструментальные наблюдения за состоянием сооружений.

За последние годы благодаря работам отечественных специалистов, а также мерам, предпринятым министерствами, ведомствами, пароходствами и портами, использование и содержание портовых гидротехнических сооружений в целом улучшилось. В частности, заметные успехи в этом направлении имеются в системе Министерства речного флота РСФСР. К наиболее важным достижениям в области теории и практики эксплуатации портовых сооружений относятся: разработка методов эксплуатационных расчетов по определению допускаемых нагрузок на причалы при пространственных схемах загружения; создание методов расчетной проверки длительной прочности эксплуатируемых причальных набережных в виде двуханкерных и козловых тонких подпорных стенок на ползучих основаниях; разработка методов определения несущей способности сооружений, имеющих локальные повреждения, и конструкций, отремонтированных без вывода из эксплуатации; внедрение более эффективных способов ремонта сооружений и защиты их от коррозии; издание Министерством речного флота РСФСР новых «Правил технической эксплуатации портовых сооружений»; создание ряда приборов и систем, предназначенных для наблюдения за техническим состоянием сооружений; введение в речных портах штатных должностей главных гидротехников и организация бригад по текущему содержанию сооружений.

Совершенствованию эксплуатации гидротехнических сооружений способствовали меры, предпринятые для улучшения подготовки специалистов. Так, в Ленинградском институте водного транспорта на двух факультетах читается курс «Техническая эксплуатация портовых сооружений», а по линии факультета повышения квалификации инженерно-технических работников осуществляется обучение специалистов, занятых эксплуатацией как портовых, так и судоходных гидротехнических сооружений.

Для Советского Союза — крупнейшей гидротехнической державы — организация надлежащей эксплуатации портовых и судоходных сооружений — задача первостепенной важности. Многочисленные уникальные судоходные гидротехнические сооружения, балансовая стоимость которых только по системе МРФ РСФСР составляет 2 млрд. руб., представляют собой один из важных элементов экономического потенциала страны.

Настоящая книга в основной своей части базируется на результатах исследований и разработок, направленных на создание теоретических и прикладных основ рациональной эксплуатации и повышения долговечности портовых сооружений, выполненных в Ленинградском институте водного транспорта автором с сотрудниками (инж. Н.И. Давидович, А.А. Ордин, В.М. Кириллов, А.П. Бенуа, М.В. Чекренева и др.).

Проблемы эксплуатации сооружений тесно связаны с рядом разделов технической физики и, в первую очередь, со строительной механикой, в развитие которых внесли крупный вклад многие видные советские специалисты.

Важное значение для развития теории эксплуатации сооружений имеют работы акад. П.А. Ребиндера и его школы в области физико-химической механики. Большую роль в формировании многих аспектов проблемы рациональной эксплуатации сооружений сыграли работы чл.-корр. ВАСХНИЛа С.В. Нерпина.

Для решения задач, относящихся к эксплуатации сооружений, существенное значение имеют исследования в области механики грунтов, среди которых в первую очередь следует отметить работы H.Н. Маслова, Н.А. Цытовича, С.С. Вялова, В.А. Флорина, Н.К. Снитко, И.И. Кандаурова, В.С. Христофорова, Ю.А. Зарецкого, С.Р. Месчяна, А.Л. Гольдина и др.

Предпосылкой развития проблем эксплуатации сооружений явились успехи в теории пластичности и ползучести твердого тела, которыми современная механика обязана советским специалистам Ю.Н. Работнову, Н.И. Мусхелишвили, А.Р. Ржаницину, М.И. Розовскому, H.X. Арутюняну, А.А. Гвоздеву, В.В. Соколовскому и др.

Отмечая роль отечественных специалистов в области совершенствования конструкций, методов расчетов и исследований транспортных гидротехнических сооружений, следует назвать В.Е. Ляхницкого, Н.А. Семанова, В.В. Баланина, Ф.М. Шихиева, В.К. Штенцеля, Б.Ф. Горюнова, Б.А. Урецкого, С.Н. Курочкина, А.З. Зархи, В.Б. Гуревича, С.М. Певзнера и др.

Во втором дополненном и переработанном издании содержится новый материал, отражающий прогресс в совершенствовании методов эксплуатации и повышения долговечности портовых сооружений, достигнутый за последние годы. Материал книги построен таким образом, чтобы дать читателю возможно более полную информацию о факторах, определяющих эксплуатационные качества, долговечность и надежность действующих сооружений на уровне, отвечающем современным требованиям.