Menu

Расчет максимального значения волновой нагрузки на моноопору

Используя рекомендуемые выше значения коэффициентов и констант, для большинства случаев можно значительно облегчить вычисления значений равнодействующей волнового давления на моноопору и координаты точки ее приложения к ней.

Волновое давление на глубоких акваториях. Формулы (3.11) для определения максимальных значений инерционного и скоростного компонентов волновой нагрузки после введения в них рекомендуемых значений соответствующих коэффициентов и констант преобразуются в более простые выражения

где D и h - в метрах, Qm и Qm в килоньютонах.

[image]

Для определения равнодействующей волновой нагрузки Qв в формулу (3.8) необходимо подставить выражения (3.10) и (3.14). Установлено, что для моноопорных оснований диаметром от 0,168 м при высотах морских волн до 3 м максимальное

значение силы QB достигается до прохождения через моноопору вершины волны (см. например, рис. 3.3, б), когда отношение s/X находится в диапазоне от 0,05 до 0,25. Поэтому при расчете силы QB для моноопор достаточно произвести вычисления по формуле (3.8) для ограниченного числа вариантов сочетаний коэффициентов 6И и 6v, получая эти коэффициенты по выражениям (3.10), последовательно изменяя величину ю t в диапазоне от л/10 до л/2 с шагом, например, 0,01 п.

Из полученных результатов следует выбрать наибольший, который и будет соответствовать максимальному значению волновой нагрузки на моноопору за время прохождения через нее волны. С учетом современного развития вычислительной техники выполнить описанные операции нетрудно.

Условия эксплуатации моноопор позволяют в большинстве случаев исключить предварительные графоаналитические вычисления вспомогательных коэффициентов и при определении координаты а точки приложения равнодействующей волновой нагрузки. При Н/X > 0,5 и X = 20h в соответствии с положениями СНиП 2.06.04-82* величину а можно приближенно вычислять для моноопор любых диаметров по выражению

где аи и av - координаты точек приложения соответственно инерционной и скоростной составляющих равнодействующей волнового давления.

Выражения для их определения могут быть представлены в виде

В выражения (3.15)-(3.17) следует подставлять те значения величин 6И, 6v и ait, при которых было получено максимальное значение равнодействующей волнового давления QB.

Выражения (3.16) и (3.17) получены авторами на основе линейной аппроксимации графиков СНиП 2.06.04-82 для нахождения коэффициентов £,и, Zv в областях, соответствующих эксплуатационным режимам моноопорных оснований.

В табл. 3.4 приведены значения величин QB и а, вычисленные для моноопор из труб наиболее распространенных внешних диаметров при высоте морских волн от 0,5 м до 3 м.

[image]

[image]

На рис. 3.6 и 3.7 представлены зависимости компонентов волновой нагрузки и их равнодействующей, а также координат

Таблица 3.4

Зависимость величии QB, кН (числитель) и £, м (знаменатель) от диаметра моноопоры и высоты волны для глубоководной акватории

[image]

 

точек их приложения от высоты морской волны для моноопор различных диаметров.

При малой высоте волн и (или) большом внешнем диаметре моноопоры основной вклад в равнодействующую волновой нагрузки вносит инерционная составляющая. Так, при высоте волны 1 м для моноопоры даже с малым внешним диаметром 0,168 м инерционный компонент нагрузки QH составляет около 94 % общей равнодействующей QH. При высоте волны 2 м для моноопоры диаметром 0,324 м этот компонент составляет около 93 % QH.

При большой высоте волн и малом внешнем диаметре моноопоры больший вклад в равнодействующую волновой нагрузки вносит скоростная составляющая Qv. Например, при высоте волны 3 м для моноопоры диаметром 0,168 м скоростной компонент составляет 74 % от общей равнодействующей QH.

Согласно рекомендации СНиП 2.06.04-82 можно принимать

[image]

В этих случаях расчеты волновой нагрузки на моноопору значительно упрощаются.

[image]

Рис. 3.6. Зависимость максимальной равнодействующей волновой нагрузки и ее составляющих (I) и координат точек их приложения (II) к моноопоре диаметром 0,168 м от высоты морской волны h при з /X > 0,5 и 20h:

QH и Qv - инерционная и скоростная составляющие; Q, - максимальная равнодействующая; аи и av - координата инерционной и скоростной составляющих; а - координата равнодействующей

 

 

[image]

Рис. 3.7. Зависимость максимальной равнодействующей волновой нагрузки Qв (I) и координаты £ точки ее приложения (II) на глубоководных акваториях от высоты морской волны h для моноопор диаметрами:

1 - 0,219 м; 2 - 0,324 м

 

Координата av точки приложения скоростной составляющей волновой нагрузки на моноопору расположена значительно ближе к поверхности моря, чем координата аи инерционной составляющей (см. рис. 3.6, II). Поэтому в результате перераспределения роли составляющих в равнодействующей волновой нагрузки для моноопор диаметром до 0,324 м на графике зависимости координаты а точки приложения силы QE от высоты волн имеется экстремум. Координата а при любых высотах волн не больше этого экстремального значения. Чем меньше внешний диаметр моноопоры, тем при меньшей высоте волны достигается экстремум (см. рис. 3.7, II).

Волновое давление на мелководье. Если при переходе от глубокой акватории к мелководью пологость волн изменяется несущественно и можно полагать X « 20h, то для приближенного определения максимальных значений инерционной и скоростной составляющих на моноопору можно воспользоваться

следующим приемом. Сначала вычислить значения QV и QV для глубоководных акваторий воды по формулам (3.12). Для определения величины этих компонентов на мелководье полученные значения умножить на соответствующие поправочные коэффициенты уи и уv, которые можно расчитать по выражениям

[image]

Выражения (3.18) получены нами на основе анализа и обработки приведенных в СНиП 2.06.04-82 графиков зависимости коэффициентов ди и dv от параметра H/X в области H/X < 0,5.

Максимальное значение общей равнодействующей волнового давления следует вычислять по формуле (3.8), следуя описанному выше алгоритму подбора коэффициентов сочетания 6И и bv для глубоководных акваторий.

Для неглубоких акваторий получить единые, простые и относительно точные математические формулы для определения расстояния от расчетного уровня до точки приложения силы Qe затруднительно. На эту величину влияют сразу несколько коэффициентов, зависящих одновременно от относительной глубины моря H/X и параметров s/X, h/X. В каждом конкретном случае для определения величины а на мелководье наиболее рационально обращаться к графоаналитической методике расчета СНиП 2.06.04-82 .

В первом приближении в инженерных расчетах моноопорных оснований на мелководье при малом изменении пологости волн допустимо вычислять значения а по формуле (3.15), подставляя соответствующие мелководью значения Qm, QV, би и 6v. Необходимые здесь выражения для аи и av можно определять по методике, аналогичной получению выражений (3.16) и (3.17). В результате для определения координаты точки приложения инерционной составляющей волнового давления на мелководье авторы рекомендуют выражение

аи = (0,6h + 0,25H)(0,8 + ю£/2л). (3.19)

Выражение для определения координаты av скоростной составляющей волнового давления на мелкой воде получается таким же, как и для волнового давления на глубокой воде, т. е. соответствует выражению (3.17).

Для более точного расчета параметров волнового давления на моноопорные основания следует использовать формулы (3.5)-(3.7) инженерной теории обтекания преград. Их решение существенно облегчается с применением современных методов программирования и электронно-вычислительной техники.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:2836 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:5741 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:2919 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Оптимизация организационно-технологическ…

Оптимизация организационно-технологических решений производства СМР преследует цель выбора варианта, при котором с учетом местных условий обеспечивается максимальное сокращение сроков выполнения работ при эффективном использовании...

29-07-2009 Просмотров:9143 Реконструкция промышленных предприятий.

Геологическое изучение и картирование ос…

Осадочные породы слагают верхние уровни ~ 75% площади земной коры. Мощность их варьирует в широких пределах – от первых метров до 15-20 км. Общий объём осадочных (неметаморфизованных и метаморфизованных) пород...

01-10-2010 Просмотров:8617 Геологическое картирование, структурная геология

Техніка безпеки в процесі освоєння сверд…

Капітальний ремонт, освоєння та випробовування свердловин повинні проводитися за планом, який затверджено головним інженером нафтогазовидобувного або бурового підприємства і погоджено з головним геологом, із зазначенням у плані персонально відповідального інженерно-технічного...

19-09-2011 Просмотров:4510 Підземний ремонт свердловин