Библиотека диссертаций Украины Полная информационная поддержка
по диссертациям Украины
  Подробная информация Каталог диссертаций Авторам Отзывы
Служба поддержки




Я ищу:
Головна / Технічні науки / Будівельні конструкції, будівлі та споруди


Вайнберг Олександр Ісаакович. Вплив природних факторів на надійність і безпеку гідротехнічних споруд : Дис... д-ра наук: 05.23.01 - 2009.



Анотація до роботи:

Вайнберг Олександр Ісаакович. Вплив природних факторів на надійність і безпеку гідротехнічних споруд, – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.23.01 – Будівельні конструкції, будівлі і споруди. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2008.

У рамках теорії надійності складних технічних систем на основі імовірнісних підходів досліджується вплив основних природних факторів на надійність і безпеку гідротехнічних споруд.

Запропоновані нові підходи, що дозволили удосконалити існуючі та розробити нові методи вирішення імовірнісних задач у рамках параметричної та системної теорій надійності. Створений новий точніший метод статистичної параболізації для імовірнісних задач.

Розроблений біекспоненційний закон розподілу для виконання розрахунків із оцінювання гідрологічних характеристик. Приведені результати розрахунків за оцінкою природних максимальних розрахункових витрат води р. Дніпро, виконаних на основі біекспоненційного розподілу, які дозволили обґрунтувати достатність пропускної спроможності гідровузлів Дніпровського каскаду ГЕС.

Розв’язаний ряд задач із визначення ризику руйнування різних типів гідротехнічних споруд.

У рамках системної теорії надійності запропонована заснована на методі Монте-Карло методика рішення задачі із визначення ризику виникнення надзвичайної ситуації на гідровузлі, пов'язаної з небезпекою прориву напірного фронту. З використанням спеціальної розробленої комп'ютерної програми виконаний розрахунок значення узагальненого ризику (імовірності) виникнення надзвичайної ситуації на Київському гідровузлі.

1.Встановлено, що вирішальний вплив на надійність та безпеку гідротехнічних споруд чинять природні фактори: гідрологічний режим річки, кліматичні впливи, інженерно-геологічні умови, мінливість фізико-механічних характеристик ґрунтів основи, сейсмічність району будівництва. Наведені дані про те, що природні фактори характеризуються величинами, які можуть розглядатися як незалежні або корельовані випадкові величини.

2.Показано, що найбільш об'єктивне кількісне оцінювання надійності та безпеки гідротехнічних споруд може бути виконане імовірнісними методами сучасної теорії надійності складних технічних систем, що включає параметричну і системну теорії надійності.

3.У рамках вдосконалення вживаного в даний час для розв’язання задач параметричної теорії надійності методу Монте-Карло надані рекомендації щодо визначення числа статистичних випробувань, що забезпечує прийнятну точність розрахунків. Запропонований підхід, що дозволяє врахувати зв'язки між корельованими випадкові величинами, які входять у рівняння зв'язку. Розроблений загальний алгоритм розв’язування задач.

4.З метою вдосконалення вживаного в даний час для вирішення завдань параметричної теорії надійності методу статистичної лінеаризації запропоновані залежності, що дозволяють врахувати зв'язки між корельованими випадкові величинами, що входять у рівняння зв'язку.

5.Вперше запропонований метод статистичної параболізації, призначений для розв’язання задач із визначення значення ризику (імовірності) настання граничного стану споруди в рамках параметричної теорії надійності. Метод статистичної параболізації дозволяє забезпечити вищу точність розрахунків у порівнянні з методом статистичної лінеаризації.

6.Вперше запропонований заснований на методі Монте-Карло підхід до розв’язання задач оцінки надійності та безпеки гідротехнічних споруд у рамках системної теорії надійності, розроблений загальний алгоритм вирішення задач системної теорії надійності.

7.Вперше запропонований біекспоненційний розподіл, призначений для виконання розрахунків із оцінювання гідрологічних характеристик за наявності даних гідрометричних спостережень. Показано, що цей розподіл у ряді випадків краще описує дані спостережень. Наведені результати розрахунків із оцінювання природних максимальних розрахункових витрат води р. Дніпра, виконаних на основі біекспоненційного розподілу, які дозволили обґрунтувати достатність пропускної здатності гідровузлів Дніпровського каскаду ГЕС.

8.Використовуючи значення нормативних коефіцієнтів, розроблена функція розподілу узагальненого силового впливу. На основі цієї функції й нормативних умов стійкості та міцності проведені дослідження із оцінювання закладеного в нормах проектування ризику руйнування залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд та виникнення аварій на бетонних гравітаційних, аркових греблях й греблях з ґрунтових матеріалів. Показано, що значення нормативного ризику руйнування залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд змінюються в межах від 4.510-7 1/рік для споруд I класу при арматурі класу А-IV до 4.910-4 1/ рік для споруд IV класу при арматурі класу А-II. Встановлено, що значення імовірності виникнення аварій на греблях розглянутих типів, запроектованих відповідно до діючих норм, знаходяться в межах:

– для гравітаційних гребель від 1.810-5 1/рік для споруд I класу до 410-3 1/ рік для споруд IV класу;

– для аркових гребель від 6.610-6 1/ рік для споруд I класу до 2.510-3
1/ рік для споруд IV класу;

– для гребель з ґрунтових матеріалів від 1.110-4 1/ рік для споруд I класу до 1.410-2 1/ рік для споруд IV класу.

9.У рамках параметричної теорії надійності на основі аналізу нормативних підходів розроблена методика оцінювання надійності та безпеки залізобетонних конструкцій гідротехнічних споруд, відповідно до якої розроблена комп'ютерна програма розрахунку. Наведені рекомендації щодо визначення параметрів розподілів випадкових величин, що входять до рівняння зв'язку.

10.На основі аналізу нормативних підходів у рамках параметричної теорії надійності розроблена методика оцінювання надійності та безпеки гідротехнічних споруд за умови їх стійкості проти зсуву, відповідно до якої розроблена комп'ютерна програма розрахунку. Наведені рекомендації щодо визначенням параметрів розподілів випадкових величин, що входять до рівняння зв'язку.

11.У рамках параметричної теорії надійності на основі аналізу нормативних підходів розроблена методика оцінювання надійності та безпеки гребель із ґрунтових матеріалів за умови недопущення переливу води через гребінь, відповідно до якої розроблена комп'ютерна програма розрахунку. Наведені рекомендації щодо визначення параметрів розподілів випадкових величин, що входять у рівняння зв'язку.

12.Розроблена загальна постановка задачі із визначення ризику виникнення надзвичайної ситуації на гідровузлі, пов'язаної з небезпекою прориву напірного фронту, у рамках системної теорії надійності. Запропонована методика складання початкової системи і остаточної розрахункової системи, що моделює напірний фронт гідровузла. Дані системи вважаються такими, що складаються з послідовно сполучених елементів, кожен з яких моделює опір відповідної споруди переходу до того або іншого граничного стану. Запропонована заснована на методі Монте-Карло методика розв’язання задачі із визначення ризику виникнення надзвичайної ситуації на гідровузлі, пов'язаної з небезпекою прориву напірного фронту. З використанням спеціально розробленої комп'ютерної програми виконаний розрахунок значення узагальненого ризику (імовірності) виникнення надзвичайної ситуації на Київському гідровузлі, який виявився рівним Pus=3.210-4 1/рік. Це значення не перевищує допустимого нормами значення імовірності виникнення аварій на спорудах II класу, який дорівнює 510-4 1/ рік.

Основні положення дисертації опубліковані в роботах:

1.ВайнбергА.И. Вероятностная оценка устойчивости закрепленной анкерами стены выработки в массиве скальных пород. – Проблемы гидрогеомеханики в горном деле и строительстве. (Материалы конференции 8-10 октября 1996 г., Киев). Часть 1. – К., 1996.- С. 67 – 69.

2.ВайнбергА.И. Биэкспоненциальный закон распределения для выполнения расчетов по оценке гидрологических характеристик. Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування. Частина 5. Збірник наукових праць. Випуск 5 (18). – Рівне, 2002. С. 16 – 24.

3.ВайнбергА.И. Оценка вероятности обрушения стены туннельной выработки методом статистической параболизации. Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування, Частина 5. Збірник наукових праць. Випуск 5 (18). – Рівне, 2002. С. 24 – 32.

4.ВайнбергО.І., КузлоМ.Т., СтефанишинД.В. Оцінка ризику, зв’язаного з хвилями витиснення при обвально-зсувних явищах на водоймищах. Вісник Українського державного університету водного господарства та природокористування, Частина 5. Збірник наукових праць. Випуск 5 (18). – Рівне, 2002. С. 32 – 38.

5.ВайнбергА.И. Решение динамической задачи для оползней сдвига // Гидротехническое строительство. 2002. №5. С. 24 – 28.

6. ВайнбергА.И. Оценка надежности гидротехнических сооружений методом статистической параболизации. Международный симпозиум. Гидравлические и гидрологические аспекты надежности и безопасности гидротехнических сооружений. Тезисы докладов. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е, Веденеева, 2002. С. 130 – 131.

VainbergA.I. Hydro-power constructions reliability determination by means of statistic parabolization. International symposium. Hydraulic and Hydrological Aspects of Reliability and Safety Assessment of Hydraulic Structures. Abstract volume. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е, Веденеева, 2002. С. 261 – 262.

7. СтефанишинД.В., ВайнбергА.И. Оценка риска, связанного с волнами вытеснения при обвально-оползневых явлениях на водохранилищах. Международный симпозиум. Гидравлические и гидрологические аспекты надежности и безопасности гидротехнических сооружений. Тезисы докладов. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е, Веденеева, 2002. С. 132 – 133.

StefanyshynD.V., Vainberg A. I. Assessment of risk connected with landslide waves on reservoirs. International symposium. Hydraulic and Hydrological Aspects of Reliability and Safety Assessment of Hydraulic Structures. Abstract volume. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е, Веденеева, 2002. С. 263 – 264.

8.ВайнбергО.І. До питання про оцінку надійності і безпеки гідротехнічних об’єктів, що перебувають в експлуатації. Строительное производство. Межведомственный научно-технический сборник. Выпуск 44. – К., 2003. С. 16 – 21.

9.ОсадчукВ.О., Герасимович М. М., Вайнберг О. І. Соціальна і екологічна безпека гідротехнічних споруд Дніпровського каскаду ГЕС // Гідроенергетика України. 2005. № 1. С. 41 – 45.

10.ВайнбергА.И. Применение метода статистической параболизации для оценки надежности и безопасности гидротехнических сооружений. Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. Збірник наукових праць. Випуск 30. – Рівне: Від - во НУВГП, 2005. С. 38 – 57.

11.ВайнбергА.И. Оценка нормативного риска возникновения аварий на плотинах из грунтовых материалов в эксплуатационный период. Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. Збірник наукових праць. Випуск 31. – Рівне: Від-во НУВГП, 2007. С. 115 – 126.

12.ЛандауЮ.А., ВайнбергА.И. Новые решения сопряжения бетонных плотин со скальным основанием // Гідроенергетика України. 2007. № 2. С. 6 – 12.

13.ВайнбергА.И. Оценка риска перелива воды через гребень земляной плотины Киевской ГЭС // Гідроенергетика України. 2007. № 2. С. 45 – 49.

14.VaynbergA.I. Assessment of stability loss risk of Kiev HPP’S power house. 75th annual meeting of the ICOLD. St. Petersburg, 2007. Workshop. Dams and hydropower in Russia and in the CIC countries. Proceedings. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2007. С. 71 – 77.

ВайнбергА.И. Оценка риска потери устойчивости здания Киевской ГЭС. 75th annual meeting of the ICOLD. St. Petersburg, 2007. Семинар “Плотины и гидроэнергетика в России и странах СНГ”. Доклады. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2007. С. 156 – 162.

15.OsadtchukV., VainbergA., RiaboshapkoV., StefanishinD. Prospects to develop normative-legal base of hydro-engineering constructions safety in the Ukraine. Abstract. 75th annual meeting of the ICOLD. St. Petersburg, 2007. Symposium. Dam safety management. Role of state, private companies and public in designing, constructing and operating of large dams. Abstracts. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2007. C. 279.

16.VaynbergA.I., MalizderskyR.N. Designing features of Nam Chien arch dam in Vietnam. Abstract. 75th annual meeting of the ICOLD. St. Petersburg, 2007. Symposium. Dam safety management. Role of state, private companies and public in designing, constructing and operating of large dams. Abstracts. – СПб.: Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2007. C. 67.

17.ВайнбергА.И. Функция распределения нормативного обобщенного силового воздействия на гидротехнические сооружения // Науковий вісник будівництва. Вип. 43. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2007. С. 13 – 17.

18.ВайнбергА.И. Оценка нормативного риска разрушения железобетонных конструкций гидротехнических сооружений // Науковий вісник будівництва. Вип. 43. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2007. С. 17 – 21.

19.ВайнбергА.И. Оценка риска перелива воды через гребень плотины из грунтовых материалов методом статистических испытаний // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 2007. Т. 246. С. 121 – 127.

20.ВайнбергА.И. Дерево отказов и неисправностей, которые могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций на Киевском гидроузле. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Збірник наукових праць. Випуск 4 (40). Частина 2. – Рівне, 2007. С. 22 – 29.

21.ВайнбергА.И. К вопросу об оценке устойчивости скальных откосов и склонов. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Збірник наукових праць. Випуск 4 (40). Частина 2. – Рівне, 2007. С. 30 – 37.

22.ВайнбергА.И. Построение функции распределения нормативного обобщенного силового воздействия на гидротехнические сооружения // Науковий вісник будівництва. Вип. 44. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2007. С. 177 – 189.

23.Вайнберг А. И. Оценка нормативного риска аварии на бетонных гравитационных плотинах. Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво. Збірник наукових праць. Випуск 32. – Рівне: Від-во НУВГП, 2008. С. 99 – 111.

24.ВайнбергА.И. Нормативная вероятность разрушения железобетонных конструкций гидротехнических сооружений // Науковий вісник будівництва. Вип. 45. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. С. 73 – 81.

25.ВайнбергА.И. Оценка риска разрушения железобетонных конструкций гидротехнических сооружений// Науковий вісник будівництва. Вип. 46. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. С. 43 – 56.

26.Вайнберг А. И. Оценка нормативного риска аварии на арочных плотинах. Вісник Національного університету водного господарства та природокористування. Збірник наукових праць. Випуск 2 (42). Частина 1. – Рівне, 2008. С. 179 – 194.

27.ВайнбергА.И. Особенности применения метода Монте-Карло при оценке надежности и безопасности гидротехнических сооружений в рамках параметрической теории надежности // Науковий вісник будівництва. Вип. 47. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. С. 269 – 277.

28.ВайнбергА.И. Оценка нормативного риска возникновения аварий на бетонных плотинах // Известия ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева. 2008. Т. 250. С. 108 – 119.

29.ВайнбергА.И. Особенности применения метода Монте-Карло при оценке надежности и безопасности гидротехнических сооружений в рамках системной теории надежности // Науковий вісник будівництва. Вип. 48. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. С. 225 – 231.

30. ВайнбергА.И. Применение биэкспоненциального закона распределения для оценки максимальных расходов р. Днепра. Материалы Международной конференции “Управление водно-ресурсными системами в экстремальных условиях”. Сборник докладов – М.: 2008. С. 314 – 315.

Vaynberg A. I. Application of the beexponential distribution law for assessment of maximal flows in the Dnieper river. Conference “Water resource systems management under extreme condition”. Conference proceedings – М.: 2008. P. 550.

31.ВайнбергА.И. Методика расчета риска потери устойчивости гидротехнического сооружения против сдвига // Гідроенергетика України. 2008. № 2. С. 16 – 21.

32.ВайнбергА.И. Оценка вероятности потери устойчивости гидротехнического сооружения против сдвига методом статистической линеаризации // Научно-технический сборник “Коммунальное хозяйство городов”. К.: Техника, 2008. С. 3 – 15.

33.ВайнбергА.И. Методика оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации на гидроузле // Гідроенергетика України. 2008. № 3. С. 25 – 30.

34.ВайнбергА.И. Надежность и безопасность гидротехнических сооружений. Избранные проблемы – Харьков: Издательство “Тяжпромавтоматика”, 2008. – 304 с.

35.Вайнберг А. И. Алгоритм расчета риска потери устойчивости гидротехнического сооружения против сдвига методом Монте-Карло // Науковий вісник будівництва. Вип. 49. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ АБУ, 2008. С. 31 – 35.

Особистий внесок здобувача. У спільних публікаціях [4, 7] здобувачеві належать розробка математичної моделі та методики розрахунку руху обвалу, що викликає хвилі витіснення. У спільній публікації [9] здобувачеві належить розробка основних підходів, відповідно до яких повинна виконуватися оцінка соціальної та екологічної безпеки гідротехнічних споруд Дніпровського каскаду ГЕС, що знаходяться в тривалій експлуатації, з урахуванням даних натурних спостережень. У спільній публікації [12] здобувачеві належать розробка математичних моделей та методики розрахунку, а також виконання розрахунків із обґрунтування міцності запропонованих нових конструкцій спряження бетонних гребель зі скельною основою. У спільній публікації [15] здобувачеві належить формулювання основних принципів, закладених у проекті Закону України “Про безпеку гідротехнічних споруд”. У спільній публікації [16] здобувачеві належать розробка математичної моделі та методики розрахунку аркової греблі ГЕС Нам Чієн у В'єтнамі.