Гидротехнические сооружения водного транспорта. Оградительные сооружения

УДК 627.2
ББК 39.413-02
Г46
Рецензенты:
кандидат технических наук С.Н. Левачев, консультант АО «Акватик»; 
кандидат технических наук С.И. Пиляев, 
доцент кафедры гидравлики и гидротехнического строительства НИУ МГСУ
 
Галимов, Илья Мидхатович.
Г46	 	
Гидротехнические сооружения водного транспорта. Оградительные сооружения [Электронный ресурс] : учебно-методическое пособие / И.М. Галимов А.С. Аншаков ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Национальный исследовательский Мос-ковский государственный строительный университет, кафедра гидравлики 
и гидротехнического строительства. — Электрон. дан. и прогр. (5,0 Мб). — Мос-ква : Издательство МИСИ – МГСУ, 2023. — URL: http://lib.mgsu.ru. — Загл. с титул. экрана.
ISBN 978-5-7264-3299-1 (сетевое)
ISBN 978-5-7264-3300-4 (локальное)
В учебно-методическом пособии освещен комплекс вопросов, связанных с конструированием и расчетом основных элементов портовых оградительных сооружений. Работа над курсовым проектом оградительных сооружений с использованием рекомендаций настоящих методических указаний способствует развитию и закреплению у студентов навыков самостоятельного 
проектирования оградительных сооружений в составе морских портовых комплексов.
Для обучающихся по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 Строительство, 08.05.01 
Строительство уникальных зданий и сооружений.
Учебное электронное издание
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2023

Учебное электронное издание
Галимов Илья Мидхатович, Аншаков Александр Сергеевич
ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА. 
ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Учебно-методическое пособие
Редактор Е.В. Трофимова
Корректор Я.А. Травкина
Верстка и дизайн титульного экрана Д.Л. Разумного 
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS6, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 01.09.2023. Объем данных 5,0 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

Оглавление
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ...............................................................................................................................................   5
2. КОМПОНОВКА ПОРТА..............................................................................................................................................   5
3. РАСЧЕТ ВОЛНЕНИЯ НА ОТКРЫТОЙ АКВАТОРИИ..........................................................................................   7
3.1. Элементы волн в глубоководной зоне..................................................................................................................   8
3.2. Элементы волн в мелководной зоне..................................................................................................................... 10
3.3. Элементы волн в прибойной зоне........................................................................................................................ 12
4. РАСЧЕТ ВОЛНЕНИЯ НА АКВАТОРИИ ПОРТА................................................................................................... 13
4.1. Расчет дифракции волн в порту при защищенности акватории порта одиночным молом......................... 13
4.2. Расчет дифракции волн в порту при защищенности акватории порта сходящимися молами................... 14
4.3. Расчет дифракции волн на акватории порта при защищенности волноломом............................................. 16
5. НАЗНАЧЕНИЕ ГЕНЕРАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ СТЕНКИ....................................................................................... 16
6. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ ВОЛН НА ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ПОРТА 
ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ................................................................................................................................ 17
6.1. Нагрузки от стоячих волн на сооружения вертикального профиля............................................................... 18
6.2. Нагрузки от воздействия разбивающихся волн на сооружения вертикального профиля.......................... 24
6.3. Нагрузки от воздействия прибойных волн на сооружения вертикального профиля.................................. 25
6.4. Неразмывающие и максимальные донные скорости........................................................................................ 26
7. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ГРАВИТАЦИОННЫХ ОГРАДИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ 
ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА......................................................................................................................................... 27
7.1. Расчет устойчивости на сдвиг по подошве сооружения .................................................................................. 27
7.2. Расчет устойчивости сооружения на сдвиг вместе с постелью ...................................................................... 28
7.3. Проверка прочности грунтового основания....................................................................................................... 29
7.4. Устойчивость гравитационных оградительных сооружений вертикального типа 
на опрокидывание.................................................................................................................................................. 30
7.5. Расчет общей устойчивости портовых гидротехнических сооружений совместно с грунтом 
основания................................................................................................................................................................. 30
7.6. Проверка возможности разрыва дна перед сооружением................................................................................ 30
7.7. Указания к детальному проектированию гравитационных оградительных сооружений 
вертикального типа.................................................................................................................................................. 31
8. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ОГРАДИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ 
ВЕРТИКАЛЬНОГО ТИПА......................................................................................................................................... 36
8.1. Сооружения в виде парных рядов свай (двухрядные конструкции)............................................................... 36
8.2. Сооружения ячеистой конструкции (из металлического плоского шпунта)................................................ 39
9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОТКОСНЫХ ОГРАДИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ................................... 41
Библиографический список............................................................................................................................................. 44
Приложение....................................................................................................................................................................... 45

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1. Проработкой курсового проекта оградительного сооружения ставится цель научить студентов:
а) производить расположение в плане внешних оградительных сооружений с учетом размещения на акватории порта причальной линии (длина причальной линии и число причалов 
задаются руководителем);
б) построению диаграмм волнового давления;
в) проектированию поперечного профиля волнолома.
2. Задание по курсовому проекту дается каждому студенту индивидуально.
3. Внимание студентов при проектировании должно быть обращено на:
а) правильную компоновку внешних оградительных сооружений и причальной линии порта и выбор наиболее рационального в технико-экономическом отношении варианта компоновки порта; анализ условий; проектирование линии причального фронта; трассировку оградительных сооружений; проектирование входа в порт;
б) выбор наиболее экономичного профиля стенки после рассмотрения 2–3 вариантов конструкций оградительных сооружений; проектирование поперечного сечения оградительного 
сооружения типа вертикальной стенки на разных глубинах;
в) устройство и подготовку основания стенки, в частности, на вертикальную планировку (проектирование) постели на оси сооружения;
г) основные моменты производства работ;
д) разработку конструкции корневой части мола и его головной части;
е) выбор поперечного профиля откосного сооружения.
Записка по курсовому проекту оградительного сооружения должна содержать:
а) объяснения по компоновке внешних оградительных сооружений порта; определение 
расчетных элементов волн; расчет волнения на акватории порта;
б) назначение расчетных сечений; расчеты по определению волнового давления для 3 характерных сечений стенки. Одно сечение выбирается у головы сооружения, второе — на глубинах 1,5h > dσ и третье — в области прибойных волн;
в) проверку устойчивости сооружения, определение напряжений в основании и вычисление осадок; детальную проработку конструкции оградительного сооружения с расчетом элементов конструкции;
г) разработку конструкции профиля оградительного сооружения откосного типа; расчет 
волнового воздействия на сооружение.
Объем записки определяется в 25–30 страниц.
Объем графической части ограничивается одним листом формата А1.
План порта исполняется в масштабе 1:20 000–1:10 000. Чертеж оградительного сооружения 
исполняется в масштабе 1:200–1:100.
2. КОМПОНОВКА ПОРТА
При разработке компоновки порта необходимо в соответствии с количеством причалов 
и размером судов определить общую длину причальной линии, наметить ее конфигурацию 
и вычислить площадь акватории, запроектировав плавное расположение оградительных сооружений с учетом местных условий и требований к этим сооружениям. 
Компоновка порта разрабатывается в 2–3 вариантах. Принятый вариант наносится на генплан порта в масштабе 1:10 000. Необходимо запроектировать продольный профиль каменной постели с учетом изменения высоты волн вдоль мола и указаний по ее конструированию.
При проектировании волноломов с вертикальной стенкой нужно стремиться к тому, чтобы глубина на берме не оказалась равной в каком-либо сечении 0,7h (с учетом берменных 
массивов).

При компоновке плана порта, и особенно при выборе планового расположения оградительных сооружений, размеров и ориентации ворот, необходимо тщательно изучить волновой режим в порту [1–8].
Допустим, волнением на акватории порта считается такое, от которого не возникает больших волновых нагрузок на суда, причалы и берегозащитные сооружения.
Успешное решение компоновки порта определяется, естественно, не только волновым режимом на акватории этого порта. Порт одновременно должен быть достаточно хорошо защищен от 
заносимости. Вход судов в порт и выход в море должны быть безопасными в любую погоду. Местоположение причалов не должно вызывать необходимости сложного маневрирования как судов на портовой акватории, так и сухопутного транспорта на территории порта [4].
Требования к компоновке порта с точки зрения каждого из этих разнообразных условий 
не только различны, но иногда и прямо противоположны.
Искусство инженера, выполняющего компоновку порта, в том и заключается, чтобы учесть 
эти противоположные требования, диктуемые различными условиями, которым должен удовлетворять порт:
1. Выбор места расположения ворот порта следует производить после построения диаграмм рефракции и расчета высот волн, деформированных на мелководье, в предполагаемом 
районе возведения порта. Ворота желательно расположить при соблюдении всех перечисленных условий в месте наименьших высот волн [3, 8, 9].
Вход в порт располагается таким образом, чтобы обеспечить наиболее безопасный заход 
судов в порт и максимальную защищенность акватории порта от волнения.
2. В районе ворот порта оградительные сооружения должны быть расположены таким образом, чтобы отраженные волны уходили от ворот порта, не создавали толчеи в воротах порта.
Если выполнение этого условия представляется затруднительным по каким-либо причинам, необходимо на том же участке, где может иметь место отражение волн в нежелательном 
направлении, устраивать наброску из массивов, тетраподов и т. п., слабо отражающих волну.
Следует стремиться к тому, чтобы оградительные сооружения были прямолинейными.
Угол γ между осями головных участков молов должен быть в диапазоне от γ = 60° до 
γ = 120°, так как дальнейшее увеличение этого угла не приводит к заметному уменьшению высот волн в порту.
3. Выбор месторасположения причалов должен производиться (при фиксированном расположении оградительных сооружений порта) после рассмотрения дифракции и рефракции волн 
в порту или, в случае естественной бухты без оградительных сооружений, после построения диаграммы рефракции. Для правильного решения вопроса о рациональной компоновке причалов 
необходимо располагать расчетными данными о направлении распространения и высоте волн на 
защищенной акватории в районе причалов. При расположении причальных сооружений в районах, где имеет место значительное волнение (в районе главного луча дифрагированных волн), 
требования к расположению и конструкции этих сооружений обусловлены целью не допустить 
отражения крупных волн и возникновения толчеи на портовой акватории.
4. Причальные сооружения с вертикальной стенкой, отражающей волну, должны располагаться вдоль лучей дифрагированных волн. При таком расположении отсутствует отражение 
волн от стенок причалов. А суда, стоящие у причалов, испытывают только килевую качку, которая менее вредна для судна (так как судно не ударяет бортом о причал, как при бортовой 
качке) и меньше мешает перегрузочным операциям на причале, чем бортовая качка.
5. При необходимости расположить причальную линию под углом к лучам дифрагированных волн следует во избежание возникновения толчеи в порту применить такую конструкцию причала, которая не отражает, а гасит волну.
При выполнении изложенных выше требований к расположению и конструкции оградительных и причальных сооружений порта волновой режим в различных точках акватории будет определяться главным образом основной системой волн, идущих от ворот порта и достаточно ослабленной за счет дифракции в воротах порта.