Предыдущие исследования авторов изучили следующие абразивные характеристики бетона при воздействии морского люда: (I) – количество истирания бетона от скользящего льда пропорционально поверхности скольжения льдины в стабильном диапазоне, который называется степень (интенсивность) истирания, (II) – степень истирания бетона постоянна для различных типов заполнителей при сопротивлении сжатию sс = 34,3 и 68,8 МПа; (III) – степень истирания главным образом определяется контактным давлением льда и температурой льда, (IV) –лед- анизотропный материал, но основные характеристики морского льда не влияют на интенсивность истирания; (V) скорость скольжения между льдом и бетоном мало влияет на интенсивность истирания.
В 1994г. была предложена следующая эмпирическая формула для оценки количества истирания бетона от скользящего льда, предполагалось, что степень истирания Sr (mm/km) может быть выражена функцией в терминах температуры льда T (°C), в квадратичной форме и контактным давлением льда P (МПа) следующим образом:
Sr = p (9.906 T2 + 1322.1) x 10-5, (1.2.10)
Проектные кривые истирания бетона от скольжения льда, выраженные уравнением (1.2.10) показаны на рис. 4 для различного контактного давления льда Р. Следует отметить, что диапазоны, которые соответствуют как высокой температуре льда так и высокому контактному давлению не могут гарантировать точное вычисление степени истирания- потому что лед с высокой температурой может легко разрушаться из-за высокого контактного давления.
Рис. 4 Проектные кривые истирания бетона.
1.3 Теоретические исследования истирающего воздействия.
Теоретические исследования истирающего воздействия морского ледяного покрова на гидротехнические сооружения сводятся к построениям сложных математических моделей. Данной проблемой занимался на кафедре гидротехники СИ ДВГТУ Ким С.Д., которым была создана математическая модель механического взаимодействия ледяных полей с сооружением.
Для математического описания процесса разрушения льда на контакте с сооружением были приняты следующие допущения, основанные на результатах экспериментальных исследований.
1. Разрушение ледяного поля толщиной h на контакте с сооружением происходит путем двустороннего скола (сдвига) ледяных треугольных призм. Угол скола b определяется из теории предельного равновесия Кулона.
2. Второй и последующие сколы происходят при достижении вертикального размера контактной площади (рис.5.), равного
, (1.1)
где h - толщина ледяного поля, м; 
- скорость относительных деформаций
льда, с-1; a - эмпирический коэффициент, равный 7¸10 с-1.
Процесс разрушения льда происходит следующим образом. Первоначально при сжатии льда по контакту на величину d под действием давления Р происходит сдвиг двух призм льда под углом b. После этого, по мере продвижения ледяной плиты, начинает сминаться заостренная кромка льда на величину d1 до момента, когда вертикальный размер зоны контакта не достигнет h1. В этот момент значения давления Р1 и, соответственно, силы становятся достаточными для реализации сдвига очередного объема льда. Затем процесс повторяется с характерными параметрами d1, h1, Р1. Таким образом, наблюдается периодическое разрушение льда при одновременном проявлении сжатия и сдвига. Нагрузка при этом изменяется циклически.
Рис. 5 Схема разрушения ледяной плиты на контакте с сооружением.
Длина участка ледяного покрова, оказывавшего истирающее воздействие на сооружение определяется как длина прорезания льда опорой сооружения, т.е. учитывается только прорезание льда опорой для каждой расчетной ситуации li=f (N, V, D, R).
Длина прорезания определяется путем имитационного моделирования процесса взаимодействия ледяных полей с сооружением. На каждом шаге в модели предусмотрено определение времени прорезания, скорости прорезания и длины прорезания.
Длина прорезания льда опорой на i-ом шаге определяется по формуле:
, где Vi – скорость прорезания, которая
рассчитывается на основе теории о сохранении кинетической энергии (см.гл.2); Dt – шаг прорезания льда по времени, Dt=1сек.
В случае остановки или скола льда lпр=0 до тех пор, пока следующая льдина не соприкоснется с передней гранью сооружения и скорость прорезания будет отлично от нуля Vi=0.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.