RU2811911C2

RU2811911C2 - Hydraulic structure

Info

Publication number: RU2811911C2
Application number: RU2022100961A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Федоров
Filing date: 2022-01-17
Publication date: 2024-01-18

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention is related to construction of berthing and fencing structures, mainly in deep sea areas. A two-row backfill gravity structure of a prefabricated structure is presented, which can be installed both on relatively soft soils and on semi-rocky and rocky rocks. The front walls of the structure are connected to each other by anchor systems consisting of crossbars on which the wall panels rest. Using rigid connections, the crossbars of the anchor systems are combined into a frame block, inside which flexible anchor rods are also placed, the strength of which is designed to withstand loads from the backfill soil. The ends of the flexible anchor rods are hinged on the crossbars of the anchor system. Wall panels consist of horizontally located tongue-and-groove profiles and end elements connecting them, which, together with the crossbars of the anchor system, form a strong locking connection. The proposed solution provides the possibility of its application for seaports of unlimited, in a practical range, depth, and in the broad aspect of changes in geological conditions of construction.

EFFECT: invention improves the reliability of the structure and the permissible height of its construction.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а имен- но к строительству причальных и оградительных сооружений, преимущественно для глубоководных морских акваторий. The invention relates to the field of hydraulic engineering, namely to the construction of berthing and fencing structures, mainly for deep sea areas.

Известно гидротехническое сооружение (см. патент Российской Федерации №2034951 «Пирс и способ его строительства»), состоящее из двух взаимно заанкеренных стен и обратной засыпки между ними. Анкерные системы сооружения, состоящие из двух ригелей и соединяющих их анкерных тяг, свободно подвешены на монтажной эстакаде вместе со стеновыми панелями, вставленными в пазы ригелей.A hydraulic structure is known (see patent of the Russian Federation No. 2034951 “Pier and method of its construction”), consisting of two mutually anchored walls and backfill between them. The anchor systems of the structure, consisting of two crossbars and anchor rods connecting them, are freely suspended on an installation platform along with wall panels inserted into the grooves of the crossbars.

Недостатком данного гидротехнического сооружения являются чрезмерно большие нагрузки на монтажную эстакаду и невозможность гарантированного обеспечения проектного положения низа стеновых панелей при устройстве обратной засыпки.The disadvantage of this hydraulic structure is the excessively large loads on the installation trestle and the impossibility of guaranteeing the design position of the bottom of the wall panels when backfilling is installed.

За прототип принято гидротехническое сооружение (см. патент Российской Федерации №2656399 «Способ строительства портового гидротехнического сооружения»), представляющее собой двухрядную засыпную конструкцию, анкерная система которой состоит из установленных на свайной эстакаде жестких рам, и вставленных в их направляющие устройства стеновых панелей, которые нижним концом упираются в грунтовое основание. Рамы анкерной системы выполнены из ригелей двутаврового балочного типа и жестких связей, соединяющих ригели между собой. Жесткие связи анкерной системы рассчитываются на эксплуатационные нагрузки и на нагрузки, возникающие при монтаже конструкций. Между этими двумя расчетными состояниями имеется противоречие. Для монтажа анкерной системы необходимо обеспечить соответствующую жесткость связей соединяющих ригели, а для эксплуатационного случая такая жесткость не требуется и, даже, вредна. По условиям монтажа рам анкерных систем их допускаемая высота, следовательно, и высота строящегося сооружения, ограничивается относительно низкой прочностью двутавровых балочных ригелей в поперечном направлении.The prototype is a hydraulic structure (see Patent of the Russian Federation No. 2656399 “Method of construction of a port hydraulic structure”), which is a two-row backfill structure, the anchor system of which consists of rigid frames installed on a pile overpass, and wall panels inserted into their guide devices, which the lower end rests against the soil base. The frames of the anchor system are made of I-beam type crossbars and rigid links connecting the crossbars to each other. Rigid connections of the anchor system are calculated for operational loads and for loads arising during installation of structures. There is a contradiction between these two calculated states. To install the anchor system, it is necessary to ensure appropriate rigidity of the connections connecting the crossbars, but for operational use such rigidity is not required and is even harmful. According to the installation conditions of the frames of anchor systems, their permissible height, and therefore the height of the structure under construction, is limited by the relatively low strength of I-beam crossbars in the transverse direction.

Недостатком данного гидротехнического сооружения являются его низкая эксплуатационная надежность и малая допускаемая высота его строительства.The disadvantage of this hydraulic structure is its low operational reliability and the low permissible height of its construction.

Целью изобретения является повышение надежности сооружения и допускаемой высоты его строительства.The purpose of the invention is to increase the reliability of the structure and the permissible height of its construction.

Поставленная цель достигается тем, что гидротехническое сооружение, включающее опирающиеся во время строительства на ростверки монтажной эстакады анкерные системы рамной конструкции и установленные на грунтовое основание стеновые панели, которые вставлены в направляющие устройства ригелей анкерных систем рамной конструкции, дополнительно к жестким связям анкерных систем рамной конструкции добавлены гибкие анкерные тяги, концы которых шарнирно закреплены на ригелях анкерной системы. Стеновые панели выполнены из горизонтально расположенных металлических шпунтовых профилей, объединенных между собой приваренными к их торцам металлическими полосами, боковые свесы которых выступают за торцевые грани профилей, а ригели анкерных систем двутаврового балочного типа оснащены уголковыми профилями, которые соединены с торцевыми граням полок ригеля и с размещенным на внутренней поверхности полок того же ригеля направляющими устройствами.This goal is achieved by the fact that a hydraulic structure, including anchor systems of the frame structure supported during construction on the grillages of the installation overpass and wall panels installed on the ground base, which are inserted into the guide devices of the crossbars of the anchor systems of the frame structure, are added in addition to the rigid connections of the anchor systems of the frame structure flexible anchor rods, the ends of which are hinged to the crossbars of the anchor system. The wall panels are made of horizontally located metal tongue and groove profiles, united by metal strips welded to their ends, the side overhangs of which protrude beyond the end faces of the profiles, and the crossbars of I-beam type anchor systems are equipped with corner profiles that are connected to the end faces of the crossbar flanges and to the placed on the inner surface of the shelves of the same crossbar with guide devices.

Гидротехническое сооружение сборной конструкции представляет собой уз кий засыпной пирс гравитационного типа, который может строиться на грунтах, прочность которых изменяется в диапазоне от относительно слабых до скальных пород. Высота сооружения ограничивается его устойчивостью на опрокидывание, которое в значительной степени обеспечивается трением грунта обратной засыпки о стену. Горизонтальное расположение шпунтовых профилей в стеновых панелях способствует максимальному повышению этого трения и, следовательно, повышению устойчивости сооружения на опрокидывание. При монтаже анкерная система сооружения сохраняет прочность и не изменяемость геометрических форм за счет объединения ригелей и горизонтальных связей в единую жесткую конструкцию. После заполнения пазухи грунтом жесткие горизонтальные связи могут не выдержать изгибающего момента от зависающего на них грунта. Поэтому они рассчитываются только на нагрузки, возникающие при монтаже рам, а эксплуатационные нагрузки от давления грунта на стены воспринимаются дополнительно установленными для этих целей гибкими связями, шарнирно закрепленными на ригелях анкерной системы.The prefabricated hydraulic structure is a narrow gravity-type backfill pier that can be built on soils whose strength varies from relatively weak to rocky. The height of the structure is limited by its resistance to overturning, which is largely ensured by the friction of the backfill soil against the wall. The horizontal arrangement of tongue and groove profiles in wall panels helps to maximize this friction and, therefore, increase the stability of the structure against overturning. During installation, the anchor system of the structure retains its strength and immutability of geometric shapes by combining crossbars and horizontal connections into a single rigid structure. After the cavity is filled with soil, rigid horizontal connections may not withstand the bending moment from the soil hanging on them. Therefore, they are calculated only for the loads arising during the installation of the frames, and the operational loads from the soil pressure on the walls are perceived by additionally installed flexible connections for these purposes, hinged on the crossbars of the anchor system.

Предлагаемое гидротехническое сооружение представлено на чертежах: фиг. 1 - общий вид гидротехнического сооружения, поперечный разрез; фиг. 2 - общий вид анкерной системы рамной конструкции; фиг. 3 - стеновая панель, общий вид; фиг. 4 - схема установки анкерной системы на монтажной эстакаде; фиг. 5 - схема замкового соединения между анкерной системой и стеновыми панелями, разрез 1-1; фиг. 6 - стеновая панель, поперечный разрез 2-2; фиг. 7 - анкерные связи, поперечный разрез 3-3.The proposed hydraulic structure is shown in the drawings: Fig. 1 - general view of the hydraulic structure, cross section; fig. 2 - general view of the anchor system of the frame structure; fig. 3 - wall panel, general view; fig. 4 - installation diagram of the anchor system on the installation rack; fig. 5 - diagram of the locking connection between the anchor system and wall panels, section 1-1; fig. 6 - wall panel, cross section 2-2; fig. 7 - anchor connections, cross section 3-3.

Гидротехническое сооружение состоит из двух взаимно заанкеренных стен, включающих жесткие рамные конструкции 1, стеновые панели 2, опирающиеся на ригели 3 анкерной системы, и обратную засыпку 4. Анкерные системы рамной конструкции включают ригели 3 балочного типа, оснащенные направляющими устройствами 5, и уголковые профили 6, приваренные к направляющим устройствам 5 и к полкам ригеля 3. Ригели 3 попарно объединены между собой жесткими связями 7, а также шарнирно закрепленными на ригелях гибкими анкерными тягами 8. Стеновые панели 2 выполнены из горизонтально расположенных шпунтовых профилей, к торцам которых приварены металлические полосы 9 с выступающими за профили свесами. При большой высоте стеновых панелей 2 шпунтовые профили в пролетной части объединяются дополнительными связями 10. Направляющие устройства 5 ригеля 3 и металлические полосы 9 стеновой панели 2 образуют прочное замковое соединение. Количество жестких связей 7 и количество гибких анкерных тяг 8 может совпадать, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, но может не совпадать, и их взаимное расположение в анкерной системе также может быть различным, в том числе анкерные тяги 8 могут располагаться внутри жестких связей 7.The hydraulic structure consists of two mutually anchored walls, including rigid frame structures 1, wall panels 2, supported by crossbars 3 of the anchor system, and backfill 4. Anchor systems of the frame structure include beam-type crossbars 3, equipped with guide devices 5, and corner profiles 6 , welded to the guide devices 5 and to the shelves of the crossbar 3. The crossbars 3 are connected in pairs by rigid connections 7, as well as by flexible anchor rods 8 hinged to the crossbars. Wall panels 2 are made of horizontally located tongue and groove profiles, to the ends of which metal strips 9 are welded with overhangs protruding beyond the profiles. When the height of the wall panels 2 is high, the tongue and groove profiles in the span are combined by additional connections 10. The guide devices 5 of the crossbar 3 and the metal strips 9 of the wall panel 2 form a strong locking connection. The number of rigid ties 7 and the number of flexible anchor rods 8 can be the same, as shown in Fig. 1 and fig. 2, but may not coincide, and their relative position in the anchor system can also be different, including anchor rods 8 can be located inside rigid connections 7.

Строительство гидротехнического сооружения начинается с возведения монтажной эстакады, состоящей из двух рядов свай 11 и ростверков 12. На ростверки 12 навешивают анкерные системы, в направляющие устройства 5 которых вставляют стеновые панели 2 с торцевыми полосами 9 и опускают их на грунтовое основание. При необходимости поверх грунтового основания устраивается каменная или щебеночная постель. Следующим этапом строительства является устройство обратной засыпки 4 и, в зависимости от назначения сооружения, устройство различных надводных и подводных конструкций.The construction of a hydraulic structure begins with the construction of an installation overpass, consisting of two rows of piles 11 and grillages 12. Anchor systems are hung on the grillages 12, into the guide devices 5 of which wall panels 2 with end strips 9 are inserted and lowered onto the ground base. If necessary, a stone or crushed stone bed is placed on top of the soil base. The next stage of construction is the installation of backfill 4 and, depending on the purpose of the structure, the installation of various surface and underwater structures.

Claims

1. A hydraulic structure, including anchor systems of a frame structure, supported during construction on the grillages of an installation overpass, and wall panels installed on the ground base, which are inserted into the guide devices of the crossbars of the anchor systems of the frame structure, characterized in that the rigid connections of the anchor system of the frame structure Flexible anchor rods have been added, the ends of which are hinged to the crossbars of the anchor system.

2. The hydraulic structure according to claim 1, characterized in that the wall panels are made of horizontally located metal sheet pile profiles, interconnected by metal strips welded to their ends, the side overhangs of which protrude beyond the end faces of the profiles, and the crossbars of I-beam type anchor systems are equipped with corner profiles, which are connected to the end faces of the crossbar shelves and with guide devices placed on the inner surface of the crossbar shelves.