Автореферат диссертации (1141535), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Нагрузка от ровноголедового поля через заторную массу передается на теневые опоры, которые в случае отсутствиязатора остаются нетронутыми. В таблице 3 представлены значения суммарной ледовойнагрузки на четырехопорное сооружение при L/D=3 с учетом затора между опорами и без него.Порезультатаммоделированияподтверждаетсяобоснованностьвведениядополнительного коэффициента учета эффекта ледяного затора при определении суммарнойнагрузки на четырехопорное сооружение, когда L/D<4.
Значение этого коэффициентанеобходимо обосновывать для отдельных случаев, но как показали исследования, наличиезатора может увеличивать суммарную ледовую нагрузку не более, чем на 10% (б)а)).МПаНа рисунке стрелкамиотмечено силовоевоздействие на теневыеопорыРисунок 10 - Поле главных нормальных напряжений ледового поля: а); б)Таблица 3 - Значения суммарной нагрузки на четырехопорное сооружениеБез затора1.9 МПа2.4 МПа2.6 МПа2.6 МПаС затором2.19 МПа (+15%)2.52 МПа (+5%)2.65 МПа (+2%)2.86 МПа (+10%)19Трехопорная конструкцияДля трехоопорной конструкции было проведено аналогичное исследование. Результатычисленного моделирования не показали существенного увеличения нагрузки по сравнению сослучаем отсутствия затора.В шестой главе была проведена оценка ледовой нагрузки от ледового поля на наружнуюстенку защитных гидротехнических сооружений атомной станции Певек в районе Чаунскойгубы Восточно-Сибирского моря. При исследовании использовалась численная модель,разработанная в рамках диссертации, а также аналитическое решение для определениямаксимальной ледовой нагрузки.
Основной целью исследования было проследить изменчивостьосновных ледовых параметров на протяжении ледового сезона и ледовой нагрузки.На основании исходных статистических данных, собранных для исследуемого района,был построен совместный график (рисунок 11) изменения расчетной толщины льда и среднейпрочности льда в течение ледового сезона с января по май. Видно, что в период взлома и началадрейфа льда, который по статистике имеет место в конце мая – середине июня, прочность льдасоставляет 20-30% от максимальной прочности льда в течение ледового сезона.
В апреле, каквидно, кривые прочности льда и толщины пересекаются, и дрейфующий лед (в случаевозможности дрейфа) мог бы вызвать наибольшую нагрузку на сооружение.Рисунок 11 - График изменения толщины и прочности льда в акватории порта ПевекВ рамках исследования был выполнен вывод коэффициентадля протяжённогонаклонного сооружения. Данный коэффициент учитывает снижение нагрузки на вертикальнуюстенку, образованную смерзшимся льдом на поверхности наклонной конструкции.
В СП38.13330.2012 он представлен только для случая подвижки смерзшегося с коническимсооружением ледового поля. Его значение для угла наклонаравно. Былосмоделировано 4 сценария, представленные на рисунке 12. По результатам моделирования дляпротяженной наклонной конструкции был получен коэффициент, равный.20В таблице 4 представлены расчеты ледовой нагрузки от ровного дрейфующего льда навнешнюю стенку защитного мола ПАТЭС в г. Певек по методике из СП 38.13330.2012, ISO19906 и по выведенному аналитическому решению (формула 2).
Расчет ограничен месяцеммаем, так как по статистике в мае случается самая ранняя подвижка льда. В июне и июлетолщина льда будет только уменьшаться, так же как и его прочность.а)в)б)г)Рисунок 12 - Сценарии воздействия льда на: а) цилиндрическую опору; б) коническую опору сосмерзшимся льдом; в) вертикальную стенку; г) наклонную стенку со смерзшимся льдом на нейТаблица 4 - Расчетные значения ледовой нагрузки от ровного дрейфующего льда, МНРасчетная нагрузкаЯнварьФевральМарт1. На наклонную стенку в отсутствиена ней смерзшегося льда по формуле74.677.378.954 СП 38.13330.20122. На вертикальную стенку, образованную смерзшимся льдом2.1. По формуле 51105.6129.3151.4из СП 38.13330.20122.2.
По формуле 53*205.3258.1312.6из СП 38.13330.20122.3. По формуле (2)* (аналитическое246.0294.0329.8решение)2.4. Расчет согласно положениям257.2299.5333.1ISO 19906*-учитывается снижающий коэффициентАпрельМай(дрейф)78.775.5149.4109.9275.5138.7308.3153.3362.9386.2.По результатам исследования были сделаны следующие выводы:1.Нагрузка на наклонную стенку относительно стабильна на протяжении всеголедового сезона. Рост толщины льда пропорционален падению его прочности на изгиб.Заметное снижение нагрузки ожидается только при повышении температуры воздуха и водывыше 0˚С, когда и толщина, и прочность будут одновременно снижаться.212.Нагрузка на вертикальную стенку изменяется на протяжении зимы.
Дляклиматических условий порта Певек максимальную ледовую нагрузку можно было бы ожидатьв марте-апреле. Но фактически подвижка льда происходит не раньше мая, когда нагрузкасоставляет, примерно, половину от ее максимального значения в течение зимы. Этоподтверждает обоснованность положения о том, что максимальная ледовая нагрузка отдрейфующего льда должна определяться для месяца первого взлома льда, принятого на основедолгосрочных наблюдений или путем статистического реанализа ледовых условий на основеметеорологических данных. Иначе, переоценка ледовой нагрузки будет более, чем в 2 раза.3.При расчете ледовой нагрузки по формуле 53 из СП 38.13330.2012 возможнанекоторая недооценка нагрузки.
Натурные данные, и аналитическое решение дают значения на10% выше (для причала ГС ПАТЭС Певек длиной 240м.ЗАКЛЮЧЕНИЕОсновные результаты и выводы диссертационной работы состоят в следующем:1. На базе программного комплекса ANSYS была разработана численная модельледового поля. В качестве модели материала была принята модель Мора–Кулона. Верификациячисленной модели была проведена путем сравнения результатов расчета с данными натурныхиспытаний. Сопоставление показало хорошее согласие результатов численных и натурныхизмерений.2.
Результаты численного моделирования, проведенного в рамках исследования,показали, что значения коэффициента формы опорымогут отличаться от тех, чтопредставлены в стандарте СП 38.13330.2012. Для опоры с передней гранью полуциркульногоочертания или в виде многоугольника при отсутствии смерзания льда с опорой коэффициентформы опоры рекомендуется принимать 0.9, вместо 0.83, который принят в СП 38.13330.2012.В случае смерзания льда с опорой численное моделирование показывает увеличение нагрузкине только для опор с передней гранью полуциркульного очертания и в виде многогранника, нои для прямоугольных опор.
В последнем случае коэффициентдолжен быть принят 1.23,вместо 1.0, который рекомендуется в СП 38.13330.2012.5. Численное моделирование показало, что в случае наличия в ледовом поле зон высокойпрочности ввиду присутствия участков многолетнего льда ледовая нагрузка должнаопределяться на основе прочностных характеристик именно многолетнего льда.6.
Сопоставлением результатов расчетных нагрузок по СП 38.13330.2012, ISO 19906, APIRP 2N между собой и с данными натурных измерений ледовых воздействий, было полученоаналитическое решение для определения ледовой нагрузки от ровного поля при разрушениильда, которое учитывает зависимость ледового давления от отношения ширины опоры к22толщине льданатурныхи от толщины льдаисследований.Результаты, что подтверждается множеством проведенныхрасчетовледовойнагрузкипополученномуаналитическому решению дали результаты, близкие к результатам натурных измерений.7. В случае непротяженных сооружений расчетная нагрузка по СП 38.13330.2012 длятолстых однолетних льдов дает завышенные значения.
Основной причиной является факт несовсем корректного учета масштабного эффекта ледовой нагрузки.Для ровного льда толщиной 1м расчетная нагрузка по СП 38.13330.2012 незначительноотличается от значений нагрузки по выведенному аналитическому решению и ISO 19906 ±15%; для ровного льда толщиной 1.5м разница в значениях может составлять до 30% (большепо СП); для ровного льда толщиной 2.0м разница составляет до 80% (больше по СП). Такимобразом, для ровного льда толщиной более 1.5м расчетные нагрузки по СП 38.13330.2012на непротяженные сооружения могут быть сильно завышены.8. В случае протяженных сооружений для толстого однолетнего льда при<25расчетная нагрузка по СП 38.13330.2012 имеет завышенные значения по сравнению с расчетнойнагрузкой по выведенному аналитическому решению; при 25<<250 происходит, наоборот,недооценка нагрузки, что необходимо учитывать при определении ледовых нагрузок наширокие/протяженные сооружения.9.
На основе результатов численного исследования влияния затора льда в межопорномпространстве многоопорного сооружения на суммарную ледовую нагрузку, были предложеныположения о введении коэффициента заторав формулу по СП 38.13330.2012 и егосоответствующие значения. Численные исследования показали правомерность введениякоэффициента учета эффекта ледяного затора при определении суммарной нагрузки начетырехопорное сооружение, когда отношение расстояния между опорами к диаметру опорыL/D<4. Значение этого коэффициента необходимо обосновывать для отдельных случаев, но, какпоказали результаты моделирования, для учета эффект затора можно принять.10. Численное моделирование показало, что эффект взаимовлияния соседних опормногоопорного сооружения на суммарную ледовую нагрузку определяется тремя основнымифакторами:- углом воздействия льда относительно планового расположения конструкции;- расстоянием между опорами;- толщиной льда.11.
Численное моделирование показало, что значениедля четырехопорногосооружения для льда толщиной h<1.0м и условия L/D<6 может быть значительно меньше (на2320-30%), чем расчетное по СП 38.13330.2012, ввиду разрушения льда в большей степени насжатие путем потери устойчивости, чем на сжатие дроблением.12. При определении максимальных ледовых нагрузок от дрейфующего ровного льданеобходимостроитьпомесячныестатистическиехарактеристикиосновныхледовыхпараметров льда (период статистических данных должен быть не менее 50 лет) и определятьпомесячные максимальные нагрузки. Наибольшая из этих нагрузок (с учетом самого раннегосрока взлома и дрейфа льда) и будет максимальной.
Анализ изменчивости характеристикледового покрова на протяжении ледового сезона на примере оградительных сооруженийпорта ПАТЭК в г. Певек показал рациональность такого подхода.Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темыВ дальнейшем для совершенствования методик определения ледовых нагрузок отдрейфующих ледовых полей требуется проводить натурные измерения ледовых воздействий нагидротехнические сооружения, развивать численные и физические методы моделирования,уточнять расчетные положения и отдельные коэффициенты в стандартах по расчету ледовыхнагрузок.СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИПубликации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:1. Политько В.А., Кантаржи И.Г. Анализ факторов ледовой нагрузки на вертикальныесооружения при разрушении льда // Гидротехническое строительство.
2017. № 12. С. 38-46.2. Политько В.А., Кантаржи И.Г. Воздействия ровного ледового поля на многоопорныегидротехнические сооружения // Инженерно-Строительный Журнал. 2017. № 06 (74). С. 43-52.3. Политько В.А., Кантаржи И.Г. Расчет морских ледостойких сооружений на действиеледовых нагрузок с учетом российских строительных норм // Гидротехническое строительство.2017. №1. C. 27-35.4. Политько В.А., Кантаржи И.Г. Исследуемые характеристики льда, необходимые дляопределения ледовых нагрузок // Вестник МГСУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
