Диссертация (1151675), страница 28
Текст из файла (страница 28)
При незначительных потерях толщины металла на эпюрах перемещений характерно отражаются допустимые значения. Результаты расчётов в виде графиков напряже-212ний дюкера в зависимости от толщины метала, характеризующих работоспособность сооружения, представлены на рисунке 4.53.GVЭ, Н/м2 105ГВБАα0 − вдоль дуги дюкераРисунок 4.53 – График интенсивности напряжений при моделированиинеисправностей дюкера: зона А − элементы без дефектов; Б – элементы дюкерас уменьшением толщины металла на 25 %; В − элементы дюкера с уменьшениемтолщины металла на 50 %; Г − элементы дюкера с уменьшением толщиныметалла на 75 %, мм.Получены эмпирические зависимости для расчёта напряжений по периметру поперечного разреза дюкера (GVЭ): для элементов без неисправностей(4.18); при уменьшении толщины металла первого пролёта до 25 % (4.19); до 50 %(4.20); до 75 % (4.21):GVЭ=0,000141а2+0,0131а+3,385; R2=0,97;(4.18)GVЭ=-0,3074а2+38,125а-218,7; R2=0,98;(4.19)213GVЭ=-0,657а2+41,565а-559,8; R2=0,95;(4.20)GVЭ=-0,085а2+16,351а-238,1; R2=0,94;(4.21)2где GVЭ – значения напряжения на стенках дюкера, Н/м ;α0 – градусы вдоль дуги дюкера;R 2 – коэффициент корреляции.4.4 Выводы по главе1.
В результате численных экспериментов методом конечных элементоввыполнено моделирование надёжности водопроводящих сооружений оросительных систем для различных сочетаний разрушающих воздействий. Моделировались наиболее распространённые водопроводящие сооружения, представленныемоделями магистрального канала, внутрихозяйственного лоткового канала, мостового переезда и дюкера.2.
Установлена степень опасности и границы характерных зон разрушенияэлементов водопроводящих сооружений оросительных систем.3. Получены эмпирические зависимости для оценки работоспособности сооружения при изменяющемся местоположении и характере поражений, позволяющие определять предельно-допустимые объёмы повреждений для дальнейшейбезопасной эксплуатации сооружения.4. В результате проведённых численных экспериментов были систематизированы зоны водопроводящих сооружений, содержащие однотипные характерныеповреждения, что позволяет упорядочить процесс прокладывания радарограммподповерхностного георадарного зондирования и определения точек, в которыхнеобходимо производить измерения прочности бетона при проведении натурныхобследований.214ГЛАВА 5 ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯИ ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА РАБОТОСПОСОБНОСТИВОДОПРОВОДЯЩИХ СООРУЖЕНИЙ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМПо результатам анализа теоретических направлений, натурных обследований и специально проведённых экспериментов разработана методология диагностики технического состояния и оценки остаточного ресурса работоспособностиводопроводящих сооружений оросительных систем, включающая: методы выявления и оценки нарушений и дефектов элементов сооружения, способы сбора информации, а также этапы выполнения контроля, оценки технического состояния иостаточного ресурса работоспособности.В соответствии с требованиями сферы использования технической диагностики водопроводящих сооружений оросительной системы сформулированы основополагающие принципы её проведения и оценки работоспособности, учитывающие результаты анализа методических подходов к организации диагностикисооружений в различных областях знания.Реализованы принципы:− целостности, обеспечивающей неразрывность процесса управления: диагностика, прогноз, планирование, воздействие, контроль;− оперативности, заключающейся в оперативности переработки и выдачиинформации по результатам диагностики и принятия управленческих решений наих основе, что особенно важно в нестандартных и чрезвычайных ситуациях;− соответствия целей диагностики средствам её реализации;− прогностичности, характеризующей возможность прогнозированиядальнейшего развития исследуемой системы по результатам диагностики;− полноты, гарантирующей комплексный характер контроля и оценки всехобъектов исследуемой системы (хотя бы в перспективе).Предложенные методы выявления нарушений и дефектов конструктивныхэлементов, оценки объёмов нарушений, их интенсивности и опасности основаны215на инновационных автоматизированных технологиях контроля, использующихинтегральную оценку работоспособности сооружений, прогнозирование сроковслужбы и остаточного ресурса работоспособности объекта.Контроль конструктивных элементов сооружений ориентирован на неразрушающие приборные способы.Реализованы процедуры автоматизации сбора, систематизации, обработки,интерпретации исходной информации, выдачи результирующих отчётов и этапыпроведения технической диагностики водопроводящих сооружений оросительнойсистемы, обеспечивающие снижение трудоёмкости работ и рост производительности труда в три-пять раз по сравнению с традиционным визуальным обследованием.Для проведения диагностики технического состояния водопроводящих сооружений оросительных систем разработан, характеризуемый ниже по тексту,программно-технический комплекс (ПТК), обеспечивающий обнаружение дефектов, как элементов сооружения, так и подстилающего грунтового основания, определение месторасположения и геометрических параметров неисправностей каждого элемента сооружения акустическим и георадиолокационным способаминеразрушающего приборного контроля.
При этом выполняется оценка надёжности элементов сооружения по отношению к процессам истирания, выщелачивания, фильтрации; показателям морозостойкости и водостойкости, рассчитываетсяобъем повреждений и оценивается остаточный ресурс работоспособности сооружения на основании системного анализа параметров, определяющих надёжностьсооружений [43].5.1 Назначение программно-технического комплекса для решения задачидиагностики технического состояния водопроводящих сооруженийоросительных системВ общем виде техническая часть комплекса для определения неисправностей водопроводящих сооружений представляет станину, оборудованную средствами передвижения, позиционирования на местности, приёма и обработки сигна-216лов с антенн подповерхностного зондирования. В зависимости от вида водопроводящего сооружения и местоположения элемента выбирается конструктивноерешение технической части комплекса автоматизированной диагностики, представленное четырьмя схемами конструкций:Схема №1 − обеспечивает проведение диагностики и определение остаточного ресурса для межхозяйственных каналов;Схема №2 – для диагностики магистральных каналов;Схема №3 – для трубопроводов и гидротехнических туннелей;Схема №4 – для лотковых и внутрихозяйственных каналов [49].Конструктивные решения схем №№1, 2, 4 позволяют выполнять и диагностику грунтового основания сооружений.При помощи движителя комплекс перемещается по сооружению.
Применение российской навигационной системы ГЛОНАСС в программной среде ПТКпозволяет достаточно точно запоминать места расположения неисправностей, атакже проводить геометрическую привязку изменения линейности, как всего сооружения, так и отдельных его фрагментов [113]. Навигационная задача решаетсяавтоматически в вычислительном устройстве приёмника навигационной системыГЛОНАСС, при этом используется известный метод наименьших квадратов. В результате решения определяются три координаты местоположения обследуемыхнеисправностей, осуществляется привязка шкалы времени потребителя к высокоточной шкале Универсального координированного времени [3, 4, 220].Программное обеспечение комплекса позволяет рассчитывать геометрические характеристики неисправностей.Разработанное средство контроля и оценки технического состояния водопроводящих сооружений автоматизирует процессы распознавания и оценки,обеспечивая сбор, систематизацию, обработку, интерпретацию исходной информации, и выдачу результирующих отчётов.Эффективность реализации ПТК диагностики водопроводящих сооруженийоросительных систем гарантируется высокой достоверностью полученных результатов за счёт использования новых усовершенствованных средств получения217информации, обеспечивающих своевременное обнаружение неисправностей иточность диагностики.
Внедрение комплекса в практику эксплуатации оросительных систем расширяет функциональные возможности действующих методов диагностики водопроводящих сооружений, позволяя установить помимо неисправностей сооружения разуплотнение и просадку грунтового основания. Наличиесредств механизации для перемещения технического комплекса по сооружениюминимизирует временные затраты на выполнение его обследования до 5 раз. Дляпроведения необходимых расчётов технического состояния работоспособностиПТК использует информационно-справочную базу [101, 104, 106, 268, 269, 270,271, 273, 276, 278, 279, 282, 306] по водопроводящим сооружениям, находящимсяв эксплуатации в РФ, а именно: геометрические параметры, свойство материалов,прочностные характеристики и т.д.5.2 Разработка конструктивных схем программно-технического комплексадиагностики технического состояния водопроводящих сооруженийоросительных системТехническая часть ПТК диагностики технического состояния представленастанинами для наиболее характерных водопроводящих сооружений (рисунки 5.1– 5.8).На рисунке 5.1 приводится техническая часть ПТК схемы №1 для проведения диагностики межхозяйственных каналов и грунтового основания, включающая состоящую из фрагментов станину – (1), по форме повторяющую конфигурацию канала.
Фрагменты станины – (2) оборудованы колёсами – (3), модулем –(4) обработки информации с российской спутниковой системой навигации –ГЛОНАСС, датчиком движения –(5), антеннами – (6), размещёнными по длинестанины. При помощи движителя – (7) происходит диагностика межхозяйственных каналов и грунтового основания. Перемещение ПТК по каналу выполняется спомощью транспортного средства, например трактора, Остаточный ресурс водопроводящего сооружения позволяет установить безопасный срок эксплуатации218сооружения без ограничений или с ограничениями, либо принятия решения о ремонте или ликвидации данного объекта.Рисунок 5.1 – Схема №1 ПТК для проведения диагностики и определенияостаточного ресурса для межхозяйственных каналов и подстилающегогрунтового основанияДиагностика технического состояния каналов выполняется в отсутствиеводы.
При помощи механизированного движителя с диспетчером (7) станина (1)движется по длине межхозяйственного канала. Данные с датчика движения (5) иантенн подповерхностного зондирования (6) поступают в модуль (4), для программной обработки и идентификации неисправностей системой ГЛОНАСС.Станина схемы №1 ПТК (рисунок № 5.1) используется для обнаружениянеисправностей, оценки снижения работоспособности и определения остаточногоресурса защитного бетонного и бетонопленочного покрытия межхозяйственныхканалов и грунтового основания [224].219На рисунке 5.2 приведена схема №2 ПТК для проведения диагностики магистральных каналов и их грунтового основания, состоящего из станины (1) образованной двумя частями, копирующими конфигурацию канала и соединённыхшарнирами (2); колёс (3); модуля обработки информации с российской спутниковой системой навигации – ГЛОНАСС (4);, датчика движения (5); антенны (6);движителя (7).Данный технический комплекс может использоваться для обследования,как по дну канала (рисунок 5.2), так и по откосу канала или дамб обвалования(рисунок 5.3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
