Коваленко, Роман Геннадьевич. Методика оценки технического состояния причальных сооружений типа больверк

brief description

Коваленко, Роман Геннадьевич. Методика оценки технического состояния причальных сооружений типа больверк : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.07 / Коваленко Роман Геннадьевич; [Место защиты: Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехники им. Б.Е. Веденеева].- Санкт-Петербург, 2012.- 195 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/3586

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ДВФУ)
На правах рукописи

КОВАЛЕНКО
Роман Геннадьевич
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ ТИПА БОЛЬВЕРК
Специальность 05.23.07 - Гидротехническое строительство
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель чл.-кор. РААСН, проф., д-р техн. наук Беккер А.Т.
Санкт-Петербург 2012
ГЛАВА 1 ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ. 6
1.1 Типы конструкций 6
1.2 Методы оценки и прогнозирования надежности конструкций 8
1.3 Вероятностное моделирование коррозии 12
1.4 Роль численного моделирования в задачах технической диагностики 16
1.5 Обзор технического состояния причальных сооружений Дальнего Востока... 19
1.6 Закономерности коррозионных процессов 31
1.7 Выводы 42
ГЛАВА 2 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИЧАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ КОРРОЗИИ 44
2.1 Проектная и эксплуатационная надежность 44
2.2 Оценка и прогнозирование эксплуатационной надежности ГТС с учетом
деградационных процессов 48
2.3 Подходы к описанию и моделированию морской коррозии стальных
конструкций ГТС 51
2.3.1 Полиномиальная регрессионная модель коррозии 57
2.3.2 Вероятностная модель коррозии на основе дедуктивного подхода 60
2.3.3 Вероятностная модель коррозии на основе индуктивного подхода 62
2.4 Учет напряжено-деформированного состояния шпунтовых стенок в моделях
коррозии 67
ГЛАВА 3 ДОЛГОВЕЧНОСТЬ МОРСКИХ ГТС НА ПРИМЕРЕ ШПУНТОВЫХ СТЕНОК 72
3.1 Полиномиальная регрессионная модель коррозии шпунта 72
3.1.1 Статистическая обработка и определение скоростей коррозии 72
3.1.2 Полиномиальная регрессионная модель коррозионного износа стального шпунта 75
3.1.3 Точность полиномиальной модели коррозии 79
3.2 Дедуктивная прогнозная модель коррозии шпунтовых стенок 82
3.2.1 Вероятностная модель коррозии шпунта 82
3.2.2 Оценка качества вероятностной модели 91
3.2.3 Уточнение вероятностной модели коррозии 92
3.2.4 Адаптация вероятностной модели для прогнозирования разрушения стенок произвольной
толщины 99
3.2.5 Коррозия шпунтовых стенок с учетом влияния защитных покрытий 101
3.3 Индуктивная прогнозная модель коррозии шпунтовых стенок 107
3.3.1 Бимодальное распределение 107
3.3.2 Точность бимодальной вероятностной модели 110
ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ БОЛЬВЕРКОВ С УЧЕТОМ КОРРОЗИИ 113
4.1 Рекомендации по расчету и моделированию причальных сооружений с учётом
коррозионного износа 113
4.1.1 Сравнение моделей прогнозирования коррозии 113
4.1.2 Методика прогнозирования коррозионного износа 114
4.1.3 Сравнение с нормативным расчетом и рекомендации по применению методики 119
4.1.4 Рекомендации по контролю и управлению техническим состоянием причальных
сооружений типа больверк 124 
воздействий 127
4.2.2 Прогнозирование изменения надежности и несущей способности причального сооружения с учетом коррозии шпунтовой стенки 141
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 148
Приложение А - Условия прочности КЭ больверков 160
Приложение Б - Оценка качества вероятностной модели 161
Приложение В - Расчет параметров поврежденного шпунта 172
Приложение Г - Эмпирические и теоретические распределения 179
Приложение Д - Аппроксимирующие функции 185
Приложение Е - Графики распределений 188
Приложение Ж - Распределения коррозионного износа для реальных причальных сооружений 192

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведённых исследований были получены следующие ре-зультаты.
1. Проведен анализ методов оценки технического состояния причальных со-оружений типа больверк, который показал, что вероятностные методы являются наиболее эффективными.
2. Автором установлено с использованием статистического анализа и натур¬ных данных, что коррозионный износ стальных шпунтовых стенок морских при¬чальных сооружений типа больверк имеет вид бимодального нормального рас¬пределения, форма которого зависит от времени.
3. Предложены и проанализированы по эффективности различные подходы к моделированию деградационных процессов (эмпирический регрессионный, тео-ретико-эмпирические вероятностные дедуктивный и индуктивный). Разработаны прогнозные модели технического состояния в соответствии с указанными подхо¬дами.
4. Автором предложена методика вероятностного прогнозирования техниче-ского состояния шпунтовых стенок больверков с учетом коррозионного износа на основе индуктивной модели. Выделены наиболее значимые факторы, определя¬ющие вероятность коррозионных повреждений: время, принадлежность к зоне (подводная, переменного уровня), вид коррозии (сплошная и локальная коррозия), интенсивность процессов по каждому виду коррозии в зависимости от срока экс¬плуатации сооружения.
5. Нами отмечено, что долговечность и безотказность больверков сильно из-меняются во времени по причине деградационных процессов, следовательно, это необходимо учитывать в широком спектре задач. Как подтверждение, представ¬лены результаты расчета реальных сооружений с использованием методики про-гнозирования коррозионного износа. Представлен прогноз надежности причала №13 (б.Находка) с учетом коррозионного износа и сейсмических воздействий. В расчете причала НРП №2 (Находкинский рыбный порт) методика применялась для прогнозирования изменения несущей способности сооружения с учетом изно¬са.
6. Показано, что нормативный расчет поправок на коррозию не учитывает случайных характер развития деградационных процессов. Для повышения досто-верности долгосрочного прогноза предлагаем использование методики на основе вероятностной индуктивной модели.
Отмечено, что качество прогноза технического состояния зависит от зна¬ния начального состояния стенки. В связи с этим предлагаем дополнения к меро¬приятиям первичного осмотра сооружений