Многоцикловое и истирающее воздействия дрейфующего ледяного покрова на морские гидротехнические сооружения (Расчет конструкции ледостойких оснований. Особенности имитационного моделирования), страница 14

Численные эксперименты

Для численных экспериментов был выбран конкретный участок шельфа Охотского моря, линейный размер которого L_A=500000 м; сплоченность льда N_A варьировалась в диапазоне от 0.5 до 0.8; время функционирования системы T_s=30000 сек; радиус сооружения r_c равен 5 м, а коэффициент формы его опоры 0.9; удельная энергия разрушения льда E₀=1600 Дж/м; плотность r=0.92 т/м,прочность льда R_ice=50 МПа, а толщина льда h варьировалась в диапазоне от 0.3 м до 0.6 м; скорость льдины V варьировалась в диапазоне от 0.3 м/сек до 0.5 м/сек, а ее радиус r_ice-100м  до 150 м; согласно СНиП [6], прочность льда на смятие R_b определялась по формуле R_b= k_b R_c, где k_b - табличный коэффициент (в нашем исследовании равный 1.5) и R_с - нормативное сопротивление льда сжатию (табличное значение, равное 0.85 МПа).

Известен тезис, что универсальных программ не бывает. Однако, каждый разработчик программ стремится опровергнуть указанное утверждение посредством включения в программы обходов «узких» (вырожденных)случаев. Здесь ими будут случаи чистой воды l₀=L_A и l₀<0 (l₀ является оценкой расстояния между отдельными льдинами, а его численное значение определяется (12)). В нашем исследовании состояние системы при l₀=L_A не представляет интереса и поэтому мы его не рассматриваем. Если же l₀<0, то мы просто полагаем расстояние между льдинами равным нулю l₀=0, т.е. система функционирует в условиях сплошного льда.

Результаты численных экспериментов сведены в Таблицу 1, Таблицу 2. В этих таблицах X_min и X_max являются оценкой минимальной и максимальной глубины внедрения льдины; t_min, t_max – оценка минимального и максимального времени внедрения, F_min, F_max – минимальная и максимальная сила навала; n_1i, n_2i – число льдин в системе и число ушедших из системы льдин.

Анализ результатов показывает следующее:

1.  Для льдин малого размера (r_ice<500) при увеличении скорости их движения проявляется тенденция баланса льдин пришедших и выбывших из системы. Льдины приблизившись к опоре, прорезают ее или раскалываются самой опорой. Далее картина повторяется.

2.  Практически отсутствует зависимость результатов экспериментов от выбранного диапазона толщины льда.

3.  При увеличении размеров льдин их число в системе также возрастает, а число выбывших из системы – убывает. Другими словами, при увеличении размеров льдин перед опорой имеет место их затор. Его размер при увеличении первоначальной скорости льдин также возрастает, а число выбывающих из системы незначительно возрастает.

4.  Незначительное увеличение сплоченности приводит к существенному росту числа льдин в системе.

Полученные выводы достаточно тривиальны, однако, мы получили количественные оценки весьма важные для проектирования, строительства и эксплуатации опор ГТС.

Выводы

Литетратура

1.Matlock H.,Dawkins W.P.,Panak I.I. Analytical model for Icestructure interaction.

«ASCE Journal for Eng.Mech.Div»,1971,97,N EM 4,1083-1092.

2.Maatanen M. Stability of self exited ice-induced vibrations. Proc. «PAOC-77», Canada,684-694.

3.Ranta M.A.,Raty R. On the analytic solution ice-induced  vibration in a marine pile structure. Proc. «PAOC-83»,Helsinki, 901-908

4.Tojama Y. Model test on ice-induced self exicted vibration of cylindrical structeres. Proc. «PAOC-83»,Helsinki,834-844

5.Л.А.Тимохов,Д.Е.Хейсин “  Динамика морских льдов (математические модели)”,  Ленинград,  Гидрометеоиздат, 1987 г.-287 с.

L.A.Timokhov,D.E.Kheisin “Dynamics of Sea Ice”

6.Строительные нормы и правила.Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения(волновые,ледовые и от судов). СНиП 2.06.04-82.М.,Стройиздат,1983.-38 с.

7.Богородский В.В.,Гаврило В.П. Лед.Физические свойства.Современные методы гляциологии. Л., Гидрометеоиздат, 1980 г. - 384 с.

V.V.Bogorodsky,V.P.Gavrilo “Ice.Physical Properties.Modern Methods of Glaciology”.