Установка для натурных исследований воздействия льда на опоры гидротехнических сооружений

 

Союз Советских

Социалистических

Ресяублии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

J .Л м г

Г (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 04.03. 80 (21) 2911491/29-33 с присоединением заявки №(23) Приорнтет (51)M. Кл.

G 0l М 5/00

Е 04 С 3/30

3Ъеудэрствкнвык квинтет

СССР ве делан кзебретекнй к открытый

Опубликовано 30.12 ° 81, бюллетень № 48

Дата опубликования описания 30 12 81 (53) УДК 624.145, . 4 (088. 8) (72) Авторы изобретения

-"1 " @" М АТ у ""кг !

7 :!

7сЯд1 р, БИИЛтотчя

Э.Ф.Дудик и Д.А.Мирзоев

/ (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛЬДА НА ОПОРЫ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к испытаниям строительных конструкций и может быть использовано для определения давления льда на опоры гидротехнических сооружений.

Известна установка для определения воздействия сил морозного пучения грунта на фундамент, включающая опытный фундамент, репер и силовой механизм (1). то

Недостатком этой установки явля" ется невозможность ее использования для оценки воздействия льда на опоры гидротехнических сооружений.

Наиболее близкой к предлагаемой

-no технической сущности является установка для натурных исследований .воздействия льда на опоры гидротехнических сооружений, содержащая жесткую раму, установленную на полозьях, наклонную плоскость и силовой механизм для перемещения установки .по льду (2), Недостатками известной установки являются невозможность одновременного раздельного определения горизонтальной и вертикальной составляющих давления льда на наклонную плоскость или конический элемент опоры и невозможность изменения угла наклона плоскости с целью определения величин давления льда при разных углах наклона для вывода общей зависимости давления льда на наклонные грани гидротехнических сооружений, Укаэанные недостатки снижают точность исследований °

Цель изобретения - повышение точности исследований.

Указанная цель достигается тем, что установка для натурных исследований воздействия льда на опоры гид« ротехнических сооружений, содержащая жесткую раму, установленную на полозьях наклонную плоскость и силовой механизм для перемещения установки по льду, снабжена приспособлением

894390

15

25 для регистрации горизонтальной и верти каль ной составляющих давления льда на наклонную плоскость, выполненным в виде гидроцилиндров с датчиками, установленных перпендикулярно друг к другу, причем штоки гидроцилиндров соединены с наклонной плоскостью, Кроме того, передняя полость горизонтального гидроцилиндра гидравлически связана с верхней полостью вертикального гидроцилиндра, а штоки гидроцилиндров соединены с наклонной плоскостью шарнирно.

На фиг.l показана установка, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху (наклонная плоскость оборвана); на фиг ° 3 - схема гидравлической установ. ки; на фиг.4 - установка при использовании для определения ледовой нагрузки на опоры конической формы, общий вид сбоку; на фиг.5 - установка с полусекцией опоры конической формы (часть конической поверхности выреэена), вид сверху.

Установка состоит из жесткой рамы

1, снабженной полозьями 2 . На раме установлены два измерительных устройства в виде гидроцилиндров 3 и 4, расположенных горизонтально и вертикально и служащих для восприятия горизонтальной и вертикальной составляющих давления льда. Для регистрации величин давления льда гидроцилиндры снабжены измерительными датчиками 5 °

Штоки 6 гидроцилиндров при помощи шарниров 7 прикреплены к наклонной плоскости 8. Для перетока масла из одного гидроцилиндра в другой при изменении угла наклона плоскости верхняя полость вертикального гидроцилиндра 4 и передняя полость горизон тального 3 соединены маслопроводом 9 с запорным вентилем 10.

Наклонная плоскость с обеих сторон снабжена. бортиками 11 во избежание сползания льдины 12 в стороны при движении установки по ледяному покрову 13 и наползании льдины на наклонную плоскость.

Для продвижения установки по льду применен гидроцилиндр 14 с большим ходом поршня, шток 15 которого при помощи шарнирного устройства 16 соединен с жесткой рамой 1 установки.

Гидроцилиндр снабжен измерительным датчиком 17 для регистрации суммарной величины нагрузки. Гидроцилиндр ю

Зо

se

4 заякорен во льду к упорному устройству 18 одним из известных способов.

Нижний конец наклонной плоскости

8 в рабочем положении опущен под лед, для чего во льду устроена небольшая майна 19. По направлению движения установки во льду по ширине наклонной плоскости сделаны прорези 20 на длину продвижения установки.

Гидравлическая система для продвижения установки по льду и возврата поршня гидроцилиндра 14 в начальное положение для повторных экспериментов состоит иэ маслонасоса 21 с масляным баком 22 и маслопроводов

23-26 с запорными вентилями 27-30.

Гидравлическая система для изменения угла наклона плоскости 8 состоит из маслопроводов 9, 31, 32, 33 и 34 с запорными вентилями 10, 35, 36, 37 и 38.

Установка работает следующим образом.

Для проведения экспериментов установку устанавливают на лед 13, причем нижний конец наклонной плоскости

8 опускают в прорубленную майну 19.

Силовое устройство в виде гидроцилиндра 14 заякоривают по льду к упорному устройству 18. Далее во льду по направлению движения установки делают прорези 20 по ширине наклонной плоскости с таким расчетом, чтобы при движении установки по льду бортики

ll попадали в следанные прорези. Для продвижения установки по льду масло насосом 21 по маслопроводу 23 нагнетают в заднюю полость гидроцилиндра

14, причем вентили 28 и 29 в это время открыты, а вентили 27 и 30 - закрыты. При движении поршня гидроцилиндра 14 вперед масло из передней полости по маслопроводу 25 перетекает в масляный бак 22. При проведении эксперимента вентили 10, 35, 36, 37 и 38 системы изменения угла наклона плоскости,8 закрыты. При движении установки по льду льдины 12 наползает на наклонную плоскость. При действии льдин на наклонную плоскость в нижней полости гидроцилиндра 4 и в задней полости гидроцилиндра 3 в связи с тем, что вентили закрыты, возникает давление, по величине равное вертикальной и горизонтальной составляющим давления льда, а иэмерительные датчики 5 фиксируют эти величины давления. Датчик 17 фиксирует суммарную величину давления. Установку

894390 бе б% продвигают по льду на такую длину, чтобы зафиксировать максимальную величину давления льда, после чего цикл наползания льдины повторяется.

Для возврата поршня гидроцилиндра 14 в первоначальное положение для повторения эксперимента масло нагнетают в переднюю полость по маслопроводам

24 и 25, а из задней полости масло перетекает в масляный бак по маслопроводам 23 и 26, причем вентили 27 и

30 в это время открыты, а вентили 28 и 29 - закрыты.

При необходимости изменения угла наклона плоскости 8 используют те же маслонасос 21 с масляным баком

22, что и для продвижения установки °

Изменяют угол наклона плоскости при помощи гидроцилиндров 3 и 4 следующим образом. Для увеличения угла наклона плоскости масло нагнетают по маслопроводу 31 в нижнюю полость вертикального гидроцилиндра 4. При этом поршень со штоком выдвигаются вверх, увеличивая угол наклона плоскости, масло из верхней полости гидроцилиндра по маслопроводу 9 перетекает в переднюю полость горизонтального гидроцилиндра 3, поршень со штоком которого под давлением этого масла задвигаются внутрь, а масло из задней полости гидроцилиндра 3 выдавливается по маслопроводам 33 и 34 в масляный бак 22 ° При этой операции вентили 35 и 38 открыты, а вентили 36 и 37 - закрыты. Для уменьшения угла наклона плоскости 8 масло нагнетают по маслопроводу 33 в заднюю полость горизонтального гидроцилиндра З,поршень со штоком которого выдвигаются, уменьшая,тем самым, угол наклона плоскости, масло перетекает в верхнею полость гидроцилиндра 4, поршень и шток которого при этом опускаются, а масло из нижней полости гидроци линдра 4 по маслопроводу 32 выдавливается в масляный бак 22. При этой операции вентили 36 и 37 открыты, а вентили 35 и 38 закрыты. При операциях изменения угла наклона плоскости 8 вентили 27-30 системы перемещения установки по льду закрыты. ь ляющей Р и горизонтальной составляющей

H давления льда на наклонную плоскость шириной ф при определенной толщине льда hg . Делением величин вертикальной Р и горизонтальной Н составляющих давления льда на ширину ф определяют величину давления льда на 1 п.м. ширины сооружения. На основании таких экспериментов, проведенных при различных толщинах льда и углах наклона плоскости, могут быть получены общие зависимости давления льда на гидротехнические сооружения с наклонной передней гранью.

Опоры морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений с целью снижения действующих на них ледовых нагрузок выполняются конической формы. При этом обеспечивается наползание льда при его подвижках, разрушение путем изгиба и снижение, тем самым, горизонтальных нагрузок, посколь ку изгибная прочность льда в 5-6 раз меньше, чем прочность льда на сжатие.

Однако при конической форме опор так же, как и при наклонной плоскости, действует как горизонтальная, так и вертикальная составляющая давления льда. Предлагаемая установка применяется также для одновременного определения горизонтальной и вертикальной составляющих давления льда на конические элементы опор гидротехнических сооружений. Для этого в предлагаемой установке вместо наклонной плоскости на штоки гидроци-. линдров навешивают полусекцию модели опоры конической формы.

Установка (фиг.4 и 5) устроена аналогично описанной выше установке с наклонной плоскостью. На штоки 6 гидроцилиндров 3 и 4 навешена полусекция модели опоры 39 конической формы. Штоки соединяют с полусекцией конуса при помощи шарниров 7. Для уменьшения длины штока горизонтального гидроцилиндра 3 соединение его с полусекцией конуса и передача горизонтального усилия осуществлены при помощи полукруглой балки 40 ферменного типа.

Установка работает аналогично описанному.

Ширина Ъ наклонной плоскости может выбираться произвольно. Мощность .установки при этом определяют, исходя из

М ожидаемых величин ледовых нагрузок. В результате проведения экспериментов оп-. ределяют величины вертикальной составПрименение предлагаемой установки позволяет экспериментально определять в натурных условиях с большой степенью точности составляющие - на на. клонную плоскость и конические эле89439о

Формула изобретения менты опор сооружений при различных толщине льда и углах наклона плоскости или образующей конуса. На основании серии экспериментов могут быть получены общие зависимости ледо- и вых нагрузок на наклонные грани или конусные элементы опор гидротехнических сооружений. Эксперименты, проведенные в натурных условиях, увеличивают достоверность измеренных,величин ледовых нагрузок и, соответственно, зависимостей, полученных на основании этих данных, что в свою очередь увеличивает надежность гидротехнических сооружений, рассчитываемых на основании полученных зависимостей.

1. Установка для натурных исследований воздействия льда на опоры гидротехнических сооружений, содержащая жесткую раму, установленную на полозьях, наклонную плоскость и силовой механизм для перемещения установки по льду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности исследований, установка снабжена приспособлением для регистрации горизонтальной и вертикальной составляющих давления льда на наклонную плоскость, выполненным в виде гидроцилиндров с датчиками, установ- ленных перпендикулярно друг к другу, причем штоки гидроцилиндров соединены с наклонной плоскостью.

2. Установка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью возможности изменения угла наклона плос. кости, передняя полость горизонтального гидроцилиндра гидравлически связана с верхней полостью вертикального гидроцилиндра, а штоки гидроцилиндров соединены с наклонной плоскостью шарнирно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 702299, кл. G 01 N 33/24, 1978.

2. Копайгородский Е.М. и др.

Исследование воздействия ледовых полей на нефтепромысловые опоры в на.турных условиях. PHTC "Нефтепромысловое строительство", вып.2, М., ВНИМОЭНГ, 1979, с.3-5.

894390

ВНИИПИ Заказ 11466/62 Тираж 910 Подписное Ю ЮЮЮ ЮЮ ЮЮ» Ю ВЮ

Филиал ПЙП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,k