Оптимизация конструкции подводного плавающего транспортного сооружения

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.

1. Поляков 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.