Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Взаимодействие вертикальных опор со льдом), страница 11

Глобальная нагрузка изменялась циклически в процессе разрушения ледяного поля. Наибольшее значение ледовой нагрузки соответствовало первому циклу нагружения. Результаты измерений и характер разрушений ледяного поля существенно зависел от скорости деформации ледяного поля и параметра B/h. В процессе нагружения ледяного поля характер очертания эпюры контактного давления постоянно изменялся в связи с изменением условий контакта льда и опоры в процессе опыта (наличие начальных зазоров между льдом и опорой, разрушение льда и образования зон сдвигов, трещин и т.д.). На основе анализа экспериментальных данных получена зависимость для определения времени разрушения Т_в при первом цикле нагружения ледяного поля

Т_в= 0,03 e^-1, при B/h =1,67;                                   (1.2.19)

Т_в= 1,2×10^-6 (e)^-2,15, при B/h>2,67.                        (1.2.20)

Моменту разрушения t=T_в соответствует среднее значение контактных напряжений при первом цикле нагружения. При последующих разрушениях ледяного поля среднее значение напряжений и время разрушения уменьшается в зависимости от параметра B/h и скорости деформации. При фиксированном значении скорости деформации время разрушения убывает, стремясь к некоторой постоянной величине.

Таким образом, результаты измерений показывают, что наибольшие контактные напряжения возникают в центральной зоне контакта льда и опоры, причем имеют тенденцию к увеличению у кромок прямоугольной опоры.

Содхи Д.С. и Моррис С.Е. [ ] провели серию опытов в ледовом бассейне Исследовательской инженерной лаборатории холодных районов армии США, г.Гановер. В данной серии опытов была предпринята попытка более детального изучения изменения коэффициента смятия при различных параметрах D/h и v/h.

Опыты выполнялись в бассейне длиной 34 м, шириной 9 м при глубине воды 2.4 м и температуре воздуха -25°С, при проведении экспериментов съемные жесткие модели опор диаметром D = 0,1; 0,15;

0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 м жестко крепились к модели и подвижному устройству - тележке, с помощью которой модель передвигалась, прорезая ледяное поле толщиной 0,05-0,08 м со скорость 0,01-0,21 м/с. Модельный лед - карбамидный (0.84-0.93%) со столбчатой структурой. Всего было выполнено 148 опытов.

Во всех опытах разрушение ледяного поля вокруг моделей цилиндрической формы, вне зависимости от их диаметра, носило хрупкий характер в результате образования ряда горизонтальных трещин, параллельных поверхности ледяного поля. Отмечается, что этот вид разрушения наиболее характерен для случая взаимодействия полей с опорами большого диаметра, когда лед формируется в условиях стесненного сжатия.

Ямашита М. и др. [  ] провели лабораторные опыты на специальном стенде, где в качестве модельного льда использовался тонкий натурный лед с побережья о.Хоккайдо. Модели опор плоской и цилиндрической формы (диаметром D=0,2-0,39 м) вдавливались с помощью гидравлической установки в ледяную плиту толщиной 0,04 м со скоростью v=0,2; 2; и 20 мм/с, что соответствовало значениям относительной скорости деформации ледяного поля = v/2D перед моделью в пределах =10^-4–10^-1 с^-1. В опытах измерялось локальное и глобальное давление льда, изучался характер разрушения льда и влияние условий контакта льда и опоры на значение ледовой нагрузки.

В работе [ ] в опытах с модельным льдом при D/h<1 получена эффективная толщина льда, равная 1/3 толщины льда. В работе [  ] отмечается, что угол разрушения зависит от отношения D/h. Для интерпретации результатов экспериментов использована гипотеза зависимости угла разрушения от угла внутреннего трения как, например, для грунтов.