Исследование физических процессов взаимодействия со льдом морских инженерных сооружений с наклонной стенкой и разработка методов прогнозирования действующей на них глобальной ледовой нагрузки

• Автор: Карулина, Марина Марковна
• Шифр специальности: 05.08.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЛЕДОВЫХ НАГРУЗОК НА МОРСКИЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ.
ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛАТФОРМЫ С НАКЛОННОЙ СТЕНКОЙ И РОВНОГО ЛЬДА
1.1. Классификация существующих методов оценки ледовых нагрузок на инженерные сооружения
1. 1. 1. Историческое развитие вопроса определения ледовых нагрузок на инженерные сооружения
1. 1. 2. Аналитические методы
1. 1. 3. Статистические методы
1. 1. 4. Методы, основанные на результатах экспериментальных исследований
1.2. Анализ существующих методов определения глобальной ледовой нагрузки на инженерные сооружения с наклонной образующей при их взаимодействии с ровным льдом
1.3. СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С РОВНЫМ льдом инженерного сооружения с наклонной стенкой
2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА РАСЧЕТА ГЛОБАЛЬНОЙ ЛЕДОВОЙ НАГРУЗКИ
НА ШИРОКИЕ ПЛАТФОРМЫ С НАКЛОННОЙ СТЕНКОЙ ПРИ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С РОВНЫМ ЛЬДОМ
2.1. Постановка задачи и принятые допущения
2.2. Составляющие глобальной ледовой нагрузки
2. 2. 1. Сила ломки ледового поля
2. 2. 2. Сила проталкивания ледового поля между надводным и подводным нагромождениями
2. 2. 3. Сила проталкивания блоков льда по наклонной поверхности
2. 2. 4. Сила разворота надвигающегося поля на наклонную поверхность сооружения
2. 2. 5. Сила разворота блоков льда на вертикальную стенку
2. 2. 6. Сипа проталкивания нагромождения вдоль боковых граней платформы
2. 3. Определение геометрических параметров нагромождений
2. 3. 1. Угол естественного скоса
2. 3. 2. Предельная высота надводного нагромождения
2. 3. 3. Предельная глубина подводного нагромождения
2.4. Факторы ограничения роста глобальной ледовой нагрузки
2.5. Программа расчета глобальной ледовой нагрузки
3. ПРИЛОЖЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО ТЕОРЕТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГЛОБАЛЬНЫЙ ЛЕДОВОЙ НАГРУЗКИ К ЗАДАЧАМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕДОСТОЙКИХ ПЛАТФОРМ
3.1. Диаграммы для оценки глобальных ледовых нагрузок на широкие платформы на ранних
стадиях проектирования

3.2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШИРОКИХ ПЛАТФОРМ С НАКЛОННОЙ СТЕНКОЙ
3. 2. 1. Оценка вклада каждой составляющей в суммарную ледовую нагрузку
3. 2. 2. Определение геометрических параметров платформы, обеспечивающих минимальную
глобальную ледовую нагрузку
3.3. Оценка размеров нагромождений перед широкими сооружениями конической формы при их
ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С РОВНЫМ ЛЬДОМ
3.4. Определение глобальной ледовой нагрузки на широкую платформу с наклонной стенкой, ОРИЕНТИРОВАННУЮ ДИАГОНАЛЬЮ к направлению дрейфа льда
3.5. Взаимодействие с однолетними торосистыми образованиями
3. 5. 1. Суи(ествующие схемы определения глобальных ледовых нагрузок на инженерные сооружения
при взаимодействии их с однолетними торосистыми образованиями
3. 5. 2. Модифицированная расчетная схема определения ледовых нагрузок от тороса с
использованием разработанного метода для случая ровного льда
4. РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ЛЕДОВЫХ НАГРУЗОК НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ЛЕДОВОМ ОПЫТОВОМ БАССЕЙНЕ. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ
4.1. Экспериментальные исследования в ледовом опытовом бассейне процессов взаимодействия моделей инженерных сооружений с ледовыми образованиями
4. 1. 1. Принципы и критерии моделирования
4. 1. 2. Модели и экспериментальное оборудование
4.2. Расчетно-экспериментальный метод определения глобальной ледовой нагрузки на
ИНЖЕНЕРНОЕ СООРУЖЕНИЕ
4. 2. 1. Построение регрессионной модели
4. 2. 2. Оценка качества регрессионной модели
4.3. Сопоставление разработанных методов прогнозирования глобальной ледовой нагрузки на
ИНЖЕНЕРНОЕ СООРУЖЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Развернувшееся в последние годы промышленное освоение территорий Крайнего Севера и Дальнего Востока является одной из важнейших задач, стоящих перед Российской Федерацией. Богатейшие месторождения полезных ископаемых и, в частности, запасы нефти и газа, открытые на шельфе этих регионов, требуют для своего освоения создания ледостойких инженерных сооружений различного типа: искусственные острова, платформы кессонной формы с вертикальными или наклонными стенками, усеченные конусы и пирамиды, а также двух-, трех- и многоопорные конструкции.
Российская Федерация не имеет достаточного опыта создания и эксплуатации ледостойких платформ. Вместе с тем этот опыт нельзя автоматически перенять у зарубежных специалистов, поскольку сооружения должны быть спроектированы для эксплуатации в конкретных ледовых условиях, характерных для шельфовой зоны отечественных замерзающих морей и острова Сахалин. Ледостойкие платформы должны удовлетворять целому ряду требований, важнейшим из которых является обеспечение их безопасной эксплуатации. Этот вопрос, в свою очередь, не может быть решен на стадии проектирования платформы без определения уровня ожидаемых ледовых нагрузок на нее при взаимодействии с ледовыми образованиями. Существующие в настоящее время как отечественные, так и зарубежные теоретические методы определения глобальных ледовых нагрузок на некоторые типы сооружений не позволяют выполнять расчетные оценки с достаточной степенью точности. Повышенные требования к точности предсказания уровня ожидаемых нагрузок обусловлены, с одной стороны, требованиями безопасности, что делает недопустимой их недооценку, с другой - экономическими соображениями, т.к. чрезмерная переоценка величин глобальных ледовых нагрузок приведет к значительному росту проектной и строительной стоимости и без того дорогостоящих сооружений.
Под глобальной ледовой нагрузкой в данной работе понимается максимальная горизонтальная сила, действующая на платформу со стороны дрейфующего ледового образования. Эта сила в сумме с действующими на платформу другими

Рис. 2.2. Схема действия составляющей ломки ледового поля.
полубесконечной балки-полоски, лежащей на упругом основании, сосредоточенной силой на конце без учета горизонтальной силы (рис. 2.2):
V = а/о(-)0-25, (2.2)

где:
Сту - предел прочности льда на изгиб;
22 - ширина инженерного сооружения по ватерлинии;
Рпё удельный вес воды;
/г, - толщина ледового покрова;
Е - модуль упругости льда (модуль Юнга).
Из рис. 2.2 видно, что
Г Я =Яэта + рДсоБа V = Я сова- рДэта
(2.3)
Поделив правую и левую части первого уравнения на второе, получим:
Н = еУ,
Бша + ц сова _ ч
где 8 =
собсс
а - угол наклона граней платформы к горизонту; р.. - коэффициент трения льда о поверхность сооружения.