Бутов В.Г.

УДК 681.518.5:627.332

БУТОВ ВЛАДИМИР ГРИГОРЬЕВИЧ, докт. физ.-мат. наук, профессор,

зав. отделом,

bvg@niipmm.tsu.ru

СОЛОНЕНКО ВИКТОР АЛЕКСАНДРОВИЧ, канд. физ.-мат. наук,

зав. лабораторией,

vik@niipmm.tsu.ru

ЯЩУК АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ, канд. физ.-мат. наук,

ст. научный сотрудник,

rainbow@niipmm.tsu.ru

БОВСУНОВСКИЙ АЛЕКСАНДР БОРИСОВИЧ, канд. физ.-мат. наук,

ст. научный сотрудник,

alexander.bovsunovsky@niipmm.tsu.ru

КУЛЕШОВ АРТЕМ АЛЕКСАНДРОВИЧ, аспирант,

artem.kuleshov@niipmm.tsu.ru

НИИ прикладной математики и механики ТГУ,

634050, г. Томск, пр. Ленина, 36, корп. 10

РАЗРАБОТКА  СИСТЕМЫ  МОНИТОРИНГА  СОСТОЯНИЯ  ПРИЧАЛЬНОГО  СООРУЖЕНИЯ  СВАЙНОГО  ТИПА

В настоящей работе рассмотрен вопрос геометрического и конечно-элементного моделирования конструкции балкерного причала свайного типа с учетом взаимодействия свай с грунтовым основанием. Целью работы является определение напряженно-деформированного состояния конструкции причала под воздействиями внешних сил в условиях эксплуатации, а также, в случае необходимости, поиск вариантов усиления конструкции. Выполненные численные расчеты легли в основу выбора оптимальных мест установки деформационных датчиков и датчиков позиционирования на конструкции причала с учетом доступности их установки. На основе полученной конечно-элементной модели и организованной системы сбора информации с установленных датчиков создана система мониторинга, определяющая и визуализирующая в удобном для восприятия виде напряженно-деформированное состояние всей конструкции причала, запас прочности, а также тип внешнего воздействия в режиме реального времени.

Ключевые слова: морской балкерный причал; конечно-элементная модель; свая; грунт; система мониторинга; датчики; ANSYS.

Библиографический список

  1. Корчагин, Е.А. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации причала в сложных условиях / Е.А. Корчагин // Речной транспорт (ХХI век). – 2000. – № 1. – С. 63–64.
  2. Корчагин, Е.А. Использование местных условий при строительстве портовых сооружений на слабых грунтах / Е.А. Корчагин // Материалы научно-практической конференции МГАВТ. – М. : Альтаир, 2010. – С. 26–28.
  3. Костюков, В.Д. К вопросу о повышении несущей способности территории причалов на слабых основаниях / В.Д. Костюков, Г.А. Степанян // Речной транспорт (XXI век). – 2012. – № 1. – С. 70–72.
  4. Gaythwaite, J. Design of marine facilities for the berthing, mooring, and repair of vessels / J. Gaythwaite. – ASCE Publications, 2004. – P. 525.
  5. Dezi, F. Dynamic response of a near-shore pile to lateral impact load / F. Dezi, F. Gara, D. Roia // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. – 2012. – № 40. – P. 34–47.
  6. Wu, G. Dynamic elastic analysis of pile foundations using finite element method in the frequency domain / G. Wu, W.D.L. Finn // Canadian Geotechnical Journal. – 1997. – V. 34. – № 1. – P. 34–43.
  7. Matsumoto, T. Comparison of Static and Dynamic Pile Load Tests at Thi Vai International port in Viet Nam / T. Matsumoto, H.H. Nguyen // International Journal of Geoengineering Case histories. – V. 3. – № 1. – P. 36–66
  8. Марченко, А.С. Морские портовые сооружения на слабых грунтах / А.С. Марченко. – М. : Транспорт, 1976. – 312 c.
  9. Ермаков, В.А. Методика МКЭ-оценки несущей способности конструкций с учетом наличия дефектов / В.А. Ермаков, A.B. Коргин // Вестник МГСУ. – 2009. – Спецвып. № 1. – С. 26–28.
  10. Система мониторинга причальной конструкции / А.А. Ящук, А.Б. Бовсуновский, В.Г. Бутов, А.А. Кулешов, В.А. Солоненко // Известия вузов. Физика. – 2013. – Т. 56. – С. 137–139.
  11. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике: пер. с англ. / О.Зенкевич ; под ред. Б.Е. Победри. – М. : МИР, 1975.
  12. ANSYS. ANSYS user’s manual revision 12.1 [ANSYS. Версия 12.1 инструкции для пользователей пакета ANSYS]. ANSYSInc.; 2009.

______________________________

VLADIMIR G. BUTOV, DSc, Professor,

bvg@niipmm.tsu.ru

VIKTOR A. SOLONENKO, PhD, Head of Laboratory,

vik@niipmm.tsu.ru

ALEKSEI A. YASHCHUK, PhD, Senior Research Assistant,

rainbow@niipmm.tsu.ru

ALEKSANDR B. BOVSUNOVSKII, PhD, Senior Research Assistant,

alexander.bovsunovsky@niipmm.tsu.ru

ARTEM A. KULESHOV, Research Assistant,

artem.kuleshov@niipmm.tsu.ru

Tomsk State University,

36, Lenin Ave., 634050, Tomsk, Russia

MONITORING  SYSTEM  FOR  PILED  BERTHING  FACILITIES

This paper presents the finite element modeling of berthing facilities with emphasis on the pile-soil interaction. The aim of this paper is to determine stress-strain state of berthing facility under operating and external loads, and to explore ways of the structure reinforcement if necessary. Numerical calculations provide the selection of optimal installation site for strain gauges on berthing facility.

The finite element model and the system of data collection from strain gauges allow constructing the system of monitoring that makes possible to detect and visualize the stress-strain state of the whole berthing facility and the safety factor together with the type of the external load in real-time situation.

Keywords:marine terminal; finite element model; monitoring software system; pile; soil; monitoring system; sensor; ANSYS.

References

  1. Korchagin E.A. Opyt proektirovaniya, stroitel'stva i ekspluatatsii prichala v slozhnykh usloviyakh [Experience of design, building and operation of berth in difficult conditions]. Rechnoi transport (XXI vek). 2000. No. 1. Pp. 63–64. (rus)
  2. Korchagin E.A. Ispol'zovanie mestnykh uslovii pri stroitel'stve portovykh sooruzhe-nii na slabykh gruntakh [Construction of port facilities on soft ground under local conditions]. Proc. Sci. Conf. MGAVT. Al'tair Publ., 2010. Pp. 26–28. (rus)
  3. Kostyukov V.D., Stepanyan G.A. K voprosu o povyshenii nesushchei sposobnosti territorii prichalov na slabykh osnovaniyakh [Increase of carrying capacity of berth territory on weak bases]. Rechnoi transport (XXI vek). 2012. No. 1. Pp. 70–72. (rus)
  4. Gaythwaite J. Design of marine facilities for the berthing, mooring, and repair of vessels. ASCE Publ., 2004. P. 525.
  5. Dezi F., Gara F., Roia D. Dynamic response of a near-shore pile to lateral impact load. Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 2012. No. 40. Pp. 34–47.
  6. Wu G., Finn W. D. L. Dynamic elastic analysis of pile foundations using finite element method in the frequency domain. Canadian Geotechnical Journal. 1997. V. 34. No. 1. Pp. 34–43.
  7. Matsumoto T., Nguyen H.H. Comparison of Static and Dynamic Pile Load Tests at Thi Vai International port in Viet Nam. Int. J. Geoengineering Case Histories. V. 3. No. 1. Pp. 36–66.
  8. Marchenko A.S. Morskie portovye sooruzheniya na slabykh gruntakh [Sea port facilities on soft ground]. Moscow : Transport Publ., 1976. 312 p. (rus)
  9. Ermakov V.A., Korgin A.B. Metodika MKE-otsenki nesushchey sposobnosti konstruktsiy s uchetom nalichiya defektov [FEM estimations of structural bearing capacity accounting for defects]. Scientific and Technical Journal on Construction and Architecture, 2009. No. 1. Pp. 26–28. (rus)
  10. Yashchuk, A.A., Bovsunovskii A.B., Butov V.G., Kuleshov A.A., Solonenko V.A. Sistema monitoringa prichal'noi konstruktsii [Monitoring system for berth construction]. Russian Physics Journal, 2013. V. 56. Pp. 137–139. (rus)
  11. Zienkiewicz O.C. The finite element method in engineering science. McGraw-Hill London, 1971.
  12. ANSYS. ANSYS user’s manual revision 12.1. ANSYS Inc., 2009.

Статья | (833 Кб)