Диссертация (1141536), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В таблице 6.7 представлены значения пределов прочности для одного изисследованных ледовых профилей. Видно, что в весеннее время прочность льда по толщиневыравнивается: в первую очередь за счет ослабления прочности верхних слоев льда, наиболееподверженных влиянию солнечной радиации. Также прослеживается анизотропия прочностныхсвойств льда, параллельно и перпендикулярно плоскости ледового покрова, что характерно дляпризматической и волокнистой структуры льда.
Прочность на изгиб по результатам испытанийсоставила в среднем 0.19 МПа, что совпадает с расчетным значением.Таблица 6.7 - Значения пределов прочности образцов льда на сжатие, «Певек-2011»Слой, см10-3636-6279-105129-155⊥ , МПа2.112.112.021.78∥ , МПа1.411.411.351.19На рисунке 6.7 изображен совместный график изменения расчетной толщины льда(обеспеченностью 1%) и средней прочности льда в течение ледового сезона с января по май,характерных для акватории порта Певек. Видно, что в период взлома и начала дрейфа льда,который по статистике имеет место в конце мая – середине июня, прочность льда составляет20-30% от максимальной прочности льда в течение ледового сезона. В апреле, как видно,кривые прочности льда и толщины пересекаются, и дрейфующий лед (в случае возможностидрейфа) мог бы вызвать наибольшую нагрузку на сооружение.122Рисунок 6.7 - График изменения толщины и прочности льда в акватории порта ПевекДинамические характеристики льда: скорость и направление дрейфа льдаСогласно многочисленным исследованиям максимальные нагрузки на сооружения отморского льда имеют место при скорости деформирования льда = 10−3 −1.
Данная скоростьдеформирования соответствует средней скорости дрейфа льда равной 0.01-0.1 м/с.Помесячной статистической информации о модуле скорости и розе дрейфа льда вакватории порта Певек не имеется. Тем не менее, смоделированная в программе ТРИТОКС [26]для 2011 года динамика льда показала возможность скорости льда до 0.25 м/с.
Что касаетсянаправления дрейфа, то имеются свидетельства того, что с частотой раз в 5-10 лет наблюдаетсяинтенсивный дрейф льда по направлению к берегу.Численное моделирование воздействия дрейфующего ледового поля на вертикальнуюстенку, образованную путем смерзания льда на наклонной поверхности молаВ СП 38.13330.2012 коэффициент , учитывающий снижение нагрузки навертикальную стенку, когда она образована смерзшимся льдом на поверхности наклоннойконструкции, представлен только для случая подвижки смерзшегося с коническимсооружением ледового поля.
Его значение для угла наклона = 45˚ равно = 0,6.С целью оценки снижающего коэффициента в случае с протяженной стенкой мола,имеющей уклон также 45˚, было проведено численное моделирование, основанное на моделильда, представленной в Главе 3. Для этого было смоделировано 4 сценария, графическипредставленные на рисунке 6.8.123а)в)б)г)Рисунок 6.8 - Моделируемые сценарии воздействия ровного ледового поля на: а) нацилиндрическую опору; б) на коническую опору со смерзшимся льдом; в) на вертикальнуюстенку; г) на наклонную стенку со смерзшимся льдом на нейРезультаты моделирования позволили сделать следующие выводы:1)Сила ледового воздействия на коническую опору со смерзшимся льдом составилалишь 52% от той же нагрузки на цилиндрическую вертикальную опору (и то при условии, чтопрочность смерзшегося льда сопоставима с прочностью ледового поля).
Этот выводподтверждает значение коэффициента, представленного в отечественном стандарте, а именно = 0,6. Как видно на рисунке 6.9 при первоначальном контакте ледового поля и смерзшегосяна конической опоре ледового пояса, в последнем происходит локальное разрушение, котороеприводит к его дальнейшему разрушению под воздействием ледового поля. Этот факт приводитк значительному снижению нагрузки по сравнению с воздействием ледового поля навертикальную опору.Рисунок 6.9 - Разрушение смерзшегося льда на опоре под воздействием ледового поля1242)Сравнивая сценарии В и Г (рисунок 6.8) при условии высокой прочностисмерзшегося на наклонной стенке льда (сопоставимого с прочностью ледового поля), разница витоговой ледовой нагрузке на сооружение не будет столь же большой, как для сценариев А и Б,ввиду отсутствия эффекта локального разрушения, изображенного на рисунке 6.9. Принимая вовнимание неровность и неоднородность смерзшегося на наклонной стенке льда, коэффициентснижения нагрузки для протяженной наклонной конструкции мола по результатам численногомоделирования принимается равным = 0,8.Выводы по главе 6В таблице 6.8 представлен расчет ледовой нагрузки от ровного дрейфующего льда навнешнюю стенку защитного мола ПАТЭС в г.
Певек на один из участков длиной 210 м. Расчетограничен месяцем маем, так как по статистике в мае случается самая ранняя подвижка льда. Виюне и июле толщина льда будет только уменьшаться, так же как и его прочность.Таблица 6.8 - Расчетные значения ледовой нагрузки от ровного дрейфующего льда, МНРасчетная нагрузка1. На наклонную стенку в отсутствиена ней смерзшегося льда согласноположениям СП 38.13330.2012 поформуле (6.3)2.
На вертикальную стенку,образованную смерзшимся льдом2.1. По формуле (6.4)(из СП 38.13330.2012)2.2. По формуле (6.5)*из СП 38.13330.20122.3. По формуле (4.12)* из Главы 42.4. Расчет согласно положениямISO 19906 по формуле (6.6)*ЯнварьФевральМартАпрельМай(дрейф)74,677,378,978,775.5105,6129,3151,4149,4109.9205,3258,1312,6275,5138.7246,0294,0329,8308,3153.3257,17299,5333,1362,9386.2*-учитывается снижающий коэффициент = 0.8.По результатам исследования были сделаны следующие выводы:Общие 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.1252.Нагрузка на вертикальную стенку изменяется на протяжении зимы. В случаеклиматических условий порта Певек теоретически максимальную ледовую нагрузку можнобыло бы ожидать в марте-апреле. Но, статистически подвижка льда происходит не раньше мая,когда нагрузка составляет, примерно, половину от ее максимального значения в течение зимы.Это доказывает 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 [125].
В противном случае, переоценка ледовой нагрузки будетболее, чем в 2 раза.3.Формула для определения ледовой нагрузки по ISO 19906 может быть использованадля определения максимальной ледовой нагрузки только для зимних месяцев. Для теплого льда,формула по ISO 19906 дает крайне завышенные результаты.4.При расчете ледовой нагрузки по формуле (6.5) (из СП 38.13330.2012) возможнанекоторая недооценка нагрузки. Натурные данные, и формула (4.12) дают значения на 10%выше (для причала ГС ПАТЭС Певек длиной 240м).Выводы о нагрузке от ровного дрейфующего льда на ГС ПАТЭС Певек:5.Ввиду того, что акватория порта Певек закрыта от обширных дрейфующих ледовыхполей, припай достаточно стабилен вплоть до конца мая, наиболее вероятная ледовая нагрузкаот дрейфующего ровного льда ожидается величиной 109.9 МН или 0.45МН/м (в отсутствиеторошения льда).
Для обеспечения повышенной надежности сооружения в качествемаксимальной можно принять нагрузку, соответствующую процессу торошения привоздействии на сооружение, которая равна 153.3 МН или 0.64 МН/м.126ЗаключениеОсновные результаты и выводы диссертационной работы состоят в следующем:1. Корректность определения ледовой нагрузки на гидротехническое сооружение влияетне только на безопасность работы сооружения, но и на ее материалоемкость и стоимость, чтоважно при реализации современных проектов в условиях крайнего Севера. Совершенствованиеметодик определения ледовых нагрузок является крайне актуальным на данный момент.2.
Опыт реализации нефтегазовых проектов в северных морях показал, что СП38.13330.2012 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения» не в полной мереприменим к морским ледостойким сооружениям в части оценки ледовых нагрузок и нуждаетсяв усовершенствовании.В первую очередь, с целью совершенствования стандарта СП 38.13330.2012 в областиопределения ледовых нагрузок от ровных ледовых полей на гидротехнические сооружения свертикальной опорной частью следует доработать и уточнить следующие положения:- уточнить базовые общие расчетные положения с целью гармонизации российскихстроительных норм с ведущими зарубежными нормами, а также с учетом современного уровняразвития науки в области ледотехники, накопленного опыта реализации арктических проектови данных крупномасштабных натурных измерений ледовых воздействий;- на базе имеющих многочисленных данных натурных и лабораторных испытанийтребуется уточнить учет масштабного эффекта ледовой нагрузки в формулах по определениюнагрузки от дрейфующего ровного льда на одноопорные и протяженные сооружения;- требуется доработать расчетные положения по определению ледовых нагрузок намногоопорные сооружения.3.
На базе программного комплекса ANSYS была разработана численная модельледового поля. В качестве модели, определяющей напряженно-деформированное состояниематериала под нагрузкой, была принята модель Мора–Кулона. Верификация численной моделибыла проведена путем сравнения результатов расчета с данными натурных ледовых испытаний.Сопоставление показало хорошее согласие результатов численных опытов и натурныхизмерений.4. Результаты численного моделирования, проведенного в рамках исследования,показали, что значения коэффициента формы опоры могут 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 38.13330.2012.127В 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
