Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Описание ледового режима морских акваторий), страница 4

Выражение для ледовой нагрузки ровного льда с многоопорными сооружениями получено при допущении круглой формы опор с небольшим диаметром:

,                                                   (1.130)

где R_c - коэффициент уменьшения, связанный с неодновременным действием максимальных нагрузок; f(S,q) - коэффициент взаимодействия; F_i - ледовая нагрузка на одиночную круглую опору.

Коэффициент взаимодействия получен при допущении, что воздействие льда на опоры сводится к трем простым взаимодействиям, т.е. когда две опоры внедряются в ледяное поле одновременно (тип А), опора внедряется в поле, имеющее свободную поверхность с одной стороны (тип В) и с обоих сторон (тип С). Коэффициенты взаимодействия получены по изучению экспериментальных результатов Kato и Sodhi (1984) для взаимодействия типа А и Saeki и др. (1986) для типов В и С.

3. Просто наклонные грани сооружений.

К таким сооружениям относятся наклонные стенки, круговые сваи с наклоном и конические сооружения. Для конических сооружений расчет ведется по предельному расчету теории пластичности Ralston (1977). Для двух других типов сооружений также использованы предельные теоремы для расчета ледовых сил на сооружение.

4. Сооружения со сложным наклоном.

Для сооружений этого типа разработан экспериментально обоснованный метод для вычисления ледовых сил на вышеперечисленные сооружения, который был назван двухпараметрическим испытательным и вычислительным методом (DUPTEM). Более подробное описание DUPTEM дано Kato (1987) и Kato (1988).

В процедуре DUPTEM сначала экспериментально определяем коэффициенты в уравнении (1.131), как функции направления движения ледового поля:

,                                         (1.131)

где r_ig - удельный вес льда; s_f - изгибная прочность ледяного поля.

Названные коэффициенты ледовой нагрузки можно определить из линейного регрессионного анализа графиков F/s_fh² и r_ig/s_fh из серии модельных опытов. Нагрузка на прототипное сооружение вычисляется с использованием законов масштабного моделирования (Nevel, 1977) следующим образом

,                                            (1.132)

где р - относится к расчетному случаю; l - масштабный коэффициент.

«Модель вычисления расчетной ледовой нагрузки» дает информацию о функции вероятностной плотности ледовой нагрузки на сооружение, когда известны размеры и соответствующие данные о льде из «Базы данных». В целом «Модель вычисления расчетной ледовой нагрузки» в начале генерирует данные, определенная часть массива которых используется для определения соответствующей ледовой силы по выражению из «Модели взаимодействия лед-сооружение», затем можно получить требуемую информацию о функции вероятностной плотности ледовой нагрузки по массиву результирующих данных для ледовой нагрузки.

Вероятностный подход к определению ледовой нагрузки по K. Izumiyama и H. Kitogawa. (Вероятностное использование ледовой нагрузки на колонные сооружения т.1 с.с.395-398 МАГИ Токио 1988)

На основании проведенных серий опытов K. Izumiyama и H. Kitogawa предположили, что вероятностные характеристики ледовой нагрузки выражаются параметрами функции Вейбула, а учет вероятностной природы позволяет уменьшить ледовую нагрузку, что невозможно при детерминистических методах.

Взаимодействие лед-сооружение является очень сложной проблемой, зависящей от многих параметров. Даже в однородных ледовых условиях нагрузка на сооружение сильно изменяется. Поэтому для учета многих неопределенностей необходимы вероятностные методы.

Более того, вероятностная трактовка ледовой нагрузки важна по двум причинам:

1. Нет четкого определения ледовой нагрузки в процессе внедрения, где расчетная нагрузка определяется первым пиком после контакта [ ]. В ряде случаев нагрузка внедрения определяется максимальным пиком, как среднее из нескольких остальных пиков. Ледовая нагрузка определенная таким образом зависит от периода измерения. Концентрация возможности появления события должна учитываться при обработке экспериментальных результатов.