Прогнозирование силовой модели ледохода для заданного типа сооружения достаточно сложная задача. Ее решение требует знаний о характере ледохода в рассматриваемом створе реки, о толщине и прочности льда выше сооружений, прогнозировании скоростного и уровенного режима реки перед сооружениями и характера разрушения льда в зоне контакта.
Указанные факторы определяют исходную информацию для прогнозирования. На основе исходной информации по известным расчетным зависимостям [48] устанавливается возможный характер взаимодействия ледовых образований с сооружениями (остановка, внедрение с остановкой, раскалывание, прорезание).
Анализ осциллограмм для условий прорезания показывает, что процесс прорезания характеризуется циклическим изменением нагрузки (см. рис. 1). Эта цикличность обусловлена физикой процесса разрушения. В момент контакта в прилегающей к опоре области льдины возникает сложное напряженное состояние, приводящее к разрушению льда в этой области. При дальнейшей надвижке льдины на опору процесс повторяется.
В общем случае для представления о характере изменения нагрузки при прорезании необходимо располагать данными о максимальных, средних и базисных нагрузках (Pmax, Ps, Po), геометрии импульса, его продолжительности и интервалах между импульсами (Т). Соотношение между Pmax и Ps, как показал анализ осциллограмм, зависит от прочности льда.
Для схемы, где, Po=0,5 Pmax, продолжительность периода изменения нагрузки Т=0,5¸1,5с при Rn=0,2¸0,25 Мпа, скорости подхода ледяного поля vl=0,8¸1,2 м/с и h=0,7¸1,0 м.
С увеличением скорости подхода льда до 2,0¸2,5 м/с при тех же параметрах льда характер всплесков на схеме нагрузки меняется. При уменьшении Rn до 0,1¸0,15 Мпа и при vl=0,5¸0,8 м/с базисная часть графика нагрузки возрастает до (0,7¸0,8) Pmax, пики в графике сглаживаются и могут быть представлены в виде притупленных зубьев, величина Т=1¸2 с.
Нагрузка при внедрении, достигая наибольшего значения, снижается. В зависимости от vlи характеристик льда возможно быстрое нарастание нагрузки с замедленным ее спадом, медленное нарастание нагрузки с быстрым спадом, замедленное нарастание и такой же замедленный спад нагрузки. Для случаев внедрения отношение максимальной величины нагрузки к ее среднему значению находится в пределах 1,9¸3,0.
В своей работе авторы Л.А. Тимохов. и Д.Е. Хейсин отмечают следующее. Любые гидротехнические сооружения, предназначенные к эксплуатации в районах, где возможно образование или присутствие льдов, должны противостоять воздействиям со стороны прилегающего ледяного покрова. Исследование воздействия льда на сооружения в первую очередь включает анализ внешних условий и решения задачи взаимодействия конструкции со льдом.
Внешние ледовые условия определяются крупномасштабными процессами динамики ледяного покрова, например сжатием, дрейфом, приливными возмущениями и т.д. Характерные размеры районов, на которые распространяются внешние ледовые нагрузки, достигают десятков и сотен километров. Определение этих нагрузок относится к внешней задаче взаимодействия. Рассматривая внешнюю задачу, все мелкие детали можно либо осреднить, чтобы учесть их параметрически, либо не учитывать вовсе. При расчете сооружений из внешней задачи берутся такие расчетные параметры, как толщина льда, скорость его движения, скорость течения воды и т.п. Внутренняя задача сводится к определению силового воздействия льда на сооружения по заданным внешним параметрам.
Все современные практические методы определения воздействия льда на гидротехнические сооружения исходят из очевидного положения, что ледовая нагрузка на конструкцию не может превзойти нагрузки, разрушающей ледяной покров. Различия между стационарными гидротехническими сооружениями и плавучими средствами заключается в том, что первые пассивно противостоят ледовым воздействиям, а от вторых, особенно ледоколов, требуется активное движение во льдах. Таким образом, к гидротехническим и иным стационарным сооружениям предъявляются требования ледостойеости.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.