Разработка и совершенствование методов расчета ледовых нагрузок на вертикальные сооружения шельфа от морских ледовых образований

• Автор: Афанасьев, Владимир Петрович
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 329 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕДОВЫХ НАГРУЗОК НА МОРСКИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ
СООРУЖЕНИЯ

1.1. Виды воздействия морских ледяных полей на МГТС

1.2.Физикомеханические характеристики ровного льда .

1.2.1 .Расчетная толщина льда

1.2.2.Прочность морского льда на сжатие и зависимость от основных факторов.

1.3. Торосистые нагромождения

1.3.1 .Морфометрические характеристики торосов.

1.3.2.Прочностные характеристики торосов.

1.4. Существующие методы определения ледовых нагрузок на вертикальные
.1 .Определение ледовых нагрузок по действующим нормативным документам СНиП 2. и ВСН .
1.4.2.0пределение ледовых нагрузок по I 2 .
1.4.3. Методы определения ледовых нагрузок от киля тороса
тороса по литературным источникам.
1.5. Предложения по определению эффективного давления от ровного
льда на вертикальные опоры
1.5.1. Предложения К.Н.Коржавина .
1.5.2. Предложения по определению эффективного давления льда в зависимости от фактора отношения ширины сооружения к толщине ледяного поля
1.5. Выводы
Глава 2. Определение параметров морского льда и экспериментальные исследования для разработки моделей расчета ледовых нагрузок на ОМГТС.
2.1. Экспериментальные исследования прочности образцов морского
льда с учетом масштабного эффекта
2.2. Экспериментальные исследования ледовых нагрузок на одиночные вертикальные опоры
2.2.1. Эксперименты по разрушению блоков морского льда с целью исследования эффекта индентации местного смятия
2.2.2. Результаты опытов на местное смятие образцов льда
2.2.3. Влияние скорости деформации на прочность льда.
2.2.4. Исследования процесса взаимодействия моделей вертикальных
опор с моделированным льдом в опытовом ледовом бассейне ААНИИ
2.3. Нагрузки на многоопорные сооружения .
2.3.1 .Экспериментальные исследования нагрузок при подвижке ледяного покрова на стенде с эквивалентным материалом .
2.3.2. Опыты в ледовом бассейне Арктического и Антарктического научноисследовательского института по исследованию ледовых нагрузок наряды опор.
2.4. Эксперименты по моделированию взаимодействия тороса с
препятствием.
.1.Разрушение модели тороса в виде нагромождения дискретной
среды из пластинчатых обломков при взаимодействии с моделью
опоры.
2.4.2. Моделирование торосов в ледовом бассейне.
2.5. Крупномасштабные эксперименты измерения прочности торосов
на шельфе Охотского моря
2.6. Экспериментальные исследования в ледовом бассейне воздействия льда на винтовую опору.
2.7. Выводы
Глава 3. Разработка основополагающих моделей расчета ледовых нагрузок на вертикальные преграды ОМГТС
3.1. Нормативная прочность льда на сжатие
3.2. Анализ результатов экспериментов в ледовом бассейне
3.2.1. Определение расчетной модели разрушения льда
3.2.2. Анализ экспериментов по определению влияния местного смятия
на эффективное давление льда.
3.3. Теоретическоее обоснование функции индентации.
3.3.1. Предельное давление при ЬЬ 1 по методу Г.А.Гениева .
3.3.2. Предельное давление при Ьк 1 по зависимости Л.Прандтля А.Надаи
3.4 Статистический анализ значений коэффициента кь
3.5.Нагрузки на многоопорные сооружения при подвижке ледяных
3.5.1.Факторы, определяющие эффект взаимовлияния льда
3.5.2 Схема расположения опор в один ряд, перпендикулярный движению Льда
3.5.3. Взаимодействие последовательно расположенных опор с
припайным льдом при его подвижке
3.5.4. Ледовая нагрузка на многоопорное сооружение от дрейфующего ледяного поля вероятностная оценка
3.6. Ледовые нагрузки на широкие шельфовые сооружения с вертикальными стенками.
3.6.1. Основные положения расчетного метода определения нагрузок на широкое цилиндрическое сооружение.
3.6.2. Определение локальных ледовых нагрузок
3.6.3. Динамика воздействия льда на широкое сооружение
3.6.4.Динамическое воздействие льда на широкое сооружение при эксцентрической нагрузке
3.7. Фактор жесткости при взаимодействии системы лед сооружение
3.7.1 Влияние фактора жесткости на частоту циклов
3.7.2.Влияние фактора жесткости к на величину глобальной нагрузки.
3.8. Вертикальная опора с винтовой ледорезной поверхностью
3.9. О применении кинематического метода в морских условиях.
3 Оценка расчетной толщины наслоенного льда.
3 Методы определения нагрузок от однолетних торосов.
. Глобальные нагрузки от однолетних торосов
.Метод расчета нагрузок от консолидированного слоя.
. Методы расчета нагрузок от киля
Расчет нагрузки на сооружение от киля тороса
. Прочностные характеристики киля тороса определяются по двум расчетным способам.
3 Основные результаты и выводы по 3й главе.
Глава 4. Сопоставительный анализ методов и рекомендаций по
расчету ледовых нагрузок.
4.1. Ледовая нагрузка по методу автора от ровного льда
на одиночную цилиндрическую опору .
4.2. Расчет ледовой нагрузки от наслоенного льда на одиночную
цилиндрическую опору по методу автора.
4 3. Примеры сопоставительного расчета и анализа нагрузок на одиночную цилиндрическую о пору от киля тороса но методу автора и АР1 ИР .
4.4.Соотношения нагрузок на многоопорные сооружения при расчете
по методу Афанасьева и по нормативным документам.
4.5. Некоторые примера сравнения расчетных нагрузок на одиночные опоры по методу автора с опытными данными
4.6. Основные результаты и выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


С одной стороны эти нагромождения оказывают положительный демпфирующий эффект при воздействии льда на сооружение, с другой затрудняют сдвиг массы обломков в подводной части, а также затрудняют подход плавсредств и требуют дополнительных конструктивных уер против наползания льда на рабочую площадку. П температура и пористость льда . Рис. В расчет вводятся также функции связи, учитывающие особенности физического процесса разрушения льда при взаимодействии с сооружением функция отношения толщины льда к ширине сооружения. При взаимодействии с торосистыми образованиями существенную роль играет также степень консолидации обломков льда в теле тороса. Ледовое воздействие на опору имеет циклический характер, что делает необходимым учет податливости и динамических свойств самого сооружения. Однако при первохМ начальном цикле загружения начальная подвижка льда или подход к сооружению ледяного поля или тороса, пренебрегают податливостью сооружения и для упрощения инженерных методов расчета ледовой нагрузки рассматривают опоры как абсолютно жесткие. Создание ледостойких сооружений различного назначения в намеченных к освоению районах шельфа требуют нормирования параметров ледяного покрова, определяющих величину расчетной нагрузки на сооружения от воздействия льда. Вопросы нормирования стоят наиболее остро в связи с обеспечением прочности и эксплуатационной надежности морских сооружений. В выборе нормативных значений параметров ледяного покрова нет единого подхода. Некоторые исследователи предлагают в качестве расчетных принимать максимально возможные из имеющегося ряда наблюдений величины. Другие рекомендуют в расчеты вводить наиболее вероятные значения. П.А Трусков. З в монографии Алексеев и др. Значительные расхождения в величине расчетных ледовых нагрузок, определенных по существующим методикам, обуславливаются не только несовершенством расчетных методов с одной стороны, но и проявлением многообразных свойств морского льда при взаимодействии с конструкциями с другой. Многообразие свойств, обусловливающих различные виды взаимодействия льда и сооружения, их параметры определяют и специфику разрушения льда перед сооружениями. В морских условиях на инженерные сооружения могут воздействовать ледовые образования, состоящие из ровных ледяных полей, наслоенного льда, торосистые ледяные поля, отдельные торосы или всплывшие стамухи. Толщина льда является одной из основных характеристик ледовых параметров, необходимых для учета в практике гидротехнического строительства. Толщина льда может быть получена по данным режимных наблюдений. Но, учитывая ограниченность наблюдений, для предварительных расчетов используются также различные эмпирические методы. Достаточно близкие значения по отношению к натурным данным для морского льда дает формула Н. I, 1. Ес сумма градусодней мороза. Толщина льда термического естественного образования может быть принята в качестве расчетной при проектировании сооружений только в сравнительно закрытых ограниченных акваториях, где процесс льдообразования протекает в спокойных условиях. Для сооружений, расположенных на открытых участках морского побережья или удаленных от берегов, в качестве расчетной формы ледовых образований должны приниматься ледяные поля, состоящие из наслоенного льда и торосистых нагромождений. По данным, взятых из литературных источников, в таблице 1. Согласно табличным данным толщина наслоенного льда может превосходить толщину естественного льда в два три и более раза. Для количественной оценки величины ледовых нагрузок необходимо также располагать основными физикомеханическими характеристиками ледяных полей и торосистых образований. Прочность ровного льда на сжатие является одним из основных параметров, определяющих величину нагрузки от воздействия ледяного поля на вертикальные опоры ледостойких платформ. Сопротивление льда воздействию внешних сил, обусловливающее ледовые нагрузки на сооружение, в значительной мере определяется механическими характеристиками льда и, прежде всего, его пределами прочности.