mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2023-21-5-4mirtr-2560Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGОптимизация конструкции подводного плавающего транспортного сооруженияOptimisation of the Design of an Underwater Floating Transport StructureДемидовИ. М.DemidovI. M.

Демидов Иван Михайлович – аспирант кафедры мостов и тоннелей

Москва

Demidov, Ivan M., Ph.D. student at the Department of Bridges

Moscow

dmdvn@rambler.ruПоляковВ. Ю.PoliakovV. Yu.

Поляков Владимир Юрьевич – доктор технических наук, профессор кафедры мостов и тоннелей

Scopus Author ID: 57201723559

Web of Science ID: AAS‑4866-2021

Москва

Poliakov, Vladimir Yu., D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Bridges and Tunnels

Moscow

Scopus Author ID: 57201723559

Web of Science ID: AAS‑4866-2021

pvy55@mail.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of Transport MoscowRussian Federation2023170420242153445Copyright © Демидов И.М., Поляков В.Ю., 20242024Демидов И.М., Поляков В.Ю.Demidov I.M., Poliakov V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2560

В статье рассматривается оптимизация внутренних усилий от постоянных нагрузок конструкции подводного пересечения для снижения локальных эффектов внутренних усилий.

Этот новый вид искусственных сооружений может найти применение при значительных глубинах пересекаемых водных преград. Такие сооружения будут востребованы для возведения подводных переходов в составе трансконтинентальных транспортных коридоров, таких как Север–Юг, Япония–Европа и других.

Целью предлагаемого исследования является оптимизация конструкции для решения проблемы перегрузок элементов сооружения. Для решения этой проблемы применялись методы строительной механики и численного эксперимента с использованием метода конечных элементов. Оптимизация позволяет снизить изгибающие моменты в зонах краевого эффекта в несколько раз и при применении веерной схемы закрепления. Это позволит применять унифицированные секции конструкции.

В статье обосновываются методы оптимизации и их верификация с помощью метода конечных элементов. В статье также рассматриваются проблемы живучести сооружения в случае отказа одного или двух анкерных закреплений. Изгибающие моменты значительно увеличиваются, однако движение можно не останавливать, так как нагрузка от поезда при железнодорожном движении и суммы постоянных нагрузок имеют противоположные знаки.

The article considers the optimisation of internal forces from constant loads of the underwater floating transport structure to reduce the local effects of internal forces.

This new type of structures can be used at significant depths of intersected water obstacles. Such structures will be in demand for the construction of underwater crossings as part of transcontinental transport corridors such as North – South, Japan – Europe and others.

The purpose of the proposed study is to optimise the design to solve the problem of overloads of structural elements. To solve this problem, methods of structural mechanics and numerical experiment using the finite element method were used. Optimisation makes it possible to reduce bending moments in the zones of the edge effect when using a radial fastening scheme by several times. This will allow the use of unified sections of the structure.

The article substantiates optimisation methods and their verification using the finite element method. The article also discusses the problems of system survivability of a structure in the event of failure of one or two anchorages. Bending moments increase significantly, but the traffic could be continued since the load from the train and the sum of constant loads have opposite signs.

транспортное строительствопогруженный плавающий тоннельSFTоптимизациявеерное прикреплениеглубоководные препятствияtransport constructionsubmerged floating tunnelSFToptimisationradial fasteningdeep-sea obstaclesReferencesПоляков В. Ю., Хорев И. В., Демидов И. М. Современные подходы к исследованию и разработке подводных плавающих сооружений // Транспортные сооружения.– 2022.– Т.9.– №3.– Ст.7. DOI:10.15862/08SATS322.Poliakov, V.Yu., Khorev, I. V., Demidov, I. M. Modern approaches to the study and development of underwater floating structures. Transport structures [Transportnye sooruzheniya] , 2022 , Vol . 9 , Iss . 3 , Art . 7 . DOI: 10.15862/08SATS322.Винокуров М. А., Суходолов А. П. Экономика Иркутской области: В 3 т. – Иркутск: Изд-во БГУЭП (ИГЭА), 2002. – Т. 3. – 432 с. ISBN: 5–7253–0677–1. [Электронный ресурс]: https://opac.nsuem.ru/mm/2015/000212732.pdf. Доступ 27.05.2023.Vinokurov, M. A., Sukhodolov, A. P. Economics of Irkutsk region. £ vols. Irkutsk, BGUEP (IGEA) publ., 2002, Vol. 3, 432 p. ISBN 5-7253-0677-1. [Electronic resource]: https://opac.nsuem.ru/mm/2015/000212732.pdf. Last accessed 27.05.2023.Maeda, N., Morikawa, M., Ishikawa, K., Kakuta, Y. Study on structural characteristics of support systems for submerged floating tunnel. Proceedings of the 3rd Symposium on Strait Crossings, Ålesund, Norway, 1994, pp. 579–674. [Электронный ресурс]: https://www.gbv.de/dms/tib-ubhannover/193950901.pdf. Доступ 25.04.2023.Maeda, N., Morikawa, M., Ishikawa, K., Kakuta, Y. Study on structural characteristics of support systems for submerged floating tunnel. Proceedings of the 3rd Symposium on Strait Crossings, Ålesund, Norway, 1994, pp. 579–674. [Electronic resource]: https://www.gbv.de/dms/tib-ub-hannover/193950901.pdf. Last accessed 25.04.2023.Martinelli, L., Barbella, G., Feriani, A. Modeling of Qiandao Lake submerged floating tunnel subject to multisupport seismic input. Procedia Engineering, 2010, Vol. 4, pp. 311–318. DOI: 10.1016/j.proeng.2010.08.035.Martinelli, L., Barbella, G., Feriani, A. Modeling of Qiandao Lake submerged floating tunnel subject to multisupport seismic input. Procedia Engineering, 2010, Vol. 4, pp. 311–318. DOI: 10.1016/j.proeng.2010.08.035.Mazzolani, F., Landolfo, R., Faggiano, B., Esposto, M., Martire, G., Perotti, G. Structural Analyses of the Submerged Floating Tunnel Prototype in Qiandao Lake (PR of China). International Journal Advances in Structural Engineering, 2008, Vol. 11, Iss. 4, pp. 439–454. DOI: 10.1260/136943308785836862.Mazzolani, F., Landolfo, R., Faggiano, B., Esposto, M., Martire, G., Perotti, G. Structural Analyses of the Submerged Floating Tunnel Prototype in Qiandao Lake (PR of China). International Journal Advances in Structural Engineering, 2008, Vol. 11, Iss. 4, pp. 439–454. DOI: 10. 1260/136943308785836862.Skopra, L. Innovative norwegian fjord crossing. How to cross the Høgsjord, alternative methods. Proceedings of the 2nd Congress AIOM (Marine and Offshore Engineering Association), Naples, Italy, 1989. [Электронный ресурс]: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/ref/2017/52/matecconf_eacef2017_02026/matecconf_eacef2017_02026.html. Доступ 25.04.2023.Skopra, L. Innovative Norwegian fjord crossing. How to cross the Høgsjord, alternative methods. Proceedings of the 2nd Congress AIOM (Marine and Offshore Engineering Association), Naples, Italy, 1989. [Electronic resource]: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/ ref/2017/52/matecconf_eacef2017_02026/matecconf_eacef2017_02026.html. Last accessed 25.04.2023.Bruschi, R., Giardinieri, V., Marazza, R., Merletti, T. Submerged Buoyant Anchored Tunnels: Technical Solution for the Fixed Link across the Strait of Messina Italy. Proceedings of the 2nd Symposium on Strait Crossings. Balkema, Rotterdam, Netherlands, 1990, pp. 605–612.Bruschi, R., Giardinieri, V., Marazza, R., Merletti, T. Submerged Buoyant anchored Tunnels: Technical Solution for the Fixed Link across the Strait of Messina Italy. Proceedings of the 2nd Symposium on Strait Crossings. Balkema, Rotterdam, Netherland. 1990. pp. 605–612.Jin, Chungkuk, Kim Hansung. Dynamic Responses of a Submerged Floating Tunnel in Survival Wave and Seismic Excitations. Proceedings of the 27th International Ocean and Polar Engineering Conference, San Francisco, CA, USA, 25–30 June 2017. International Society of Offshore and Polar Engineers, 2017, pp. 547–551. DOI: 10.12989/OSE.2017.7.1.001.Jin, Chungkuk, Kim Hansung. Dynamic Responses of a Submerged Floating Tunnel in Survival Wave and Seismic Excitations. Proceedings of the 27th International Ocean and Polar Engineering Conference, San Francisco, CA, USA, 25–30 June 2017. International Society of Offshore and Polar Engineers, 2017, pp. 547–551. DOI: 10.12989/OSE.2017.7.1.001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.