2020-01-14
95
Оперативная оценка эксплуатационного состояния сооружения включает не только сравнение диагностических показателей с их критериальными значениями, но и проверку попадания измеренного значения в прогнозируемый интервал.
Прогнозная модель - это зависимость (формула), график или правило, с помощью которого можно вычислить ожидаемое значение диагностического показателя при любых текущих значениях нагрузок и воздействий и тем самым предсказывать (прогнозировать) величину диагностического показателя,
«Методика» (п. 4.1) допускает использование трех типов прогнозных моделей - детерминистической, статистической и смешанной.
Детерминистическая прогнозная модель
Прогнозные модели на стадии проецирования базируются на детерминистических расчетных моделях (п. 4.1 «Методики»),
Проектные расчеты по обоснованию устойчивости, механической и фильтрационной прочности ГТС по существу являются прогнозными. Однако они выполняются не на реальные нагрузки и воздействия, а на регламентир о ванные нормами гипотетические экстремальные сочетания нагрузок. Предполагается, что превышение реальными нагрузками расчетных сочетаний маловероятно.
|
|
|
В качестве примера рассмотрим прогнозную детерминистическую модель, построенную генеральным проектировщиком (Ленгидропроектом) на стадии проектирования для радиальных перемещений плотины Саяно-Шушенской ГЭС.
На ветви наполнения водохранилища проектной организацией было выполнено несколько статических расчетов плотины на действие приращений гидростатического давления верхнего бьефа при УВБ, меняющемся от УМО на отм. 500 м до НПУ отм. 540 м (УВБ отм. 500, 510, 520, 530, 540 м).
Данные расчетов на приращение УВБ приведены в таблице П.П.8.
Таблица П.П.8 - Приращение радиальных перемещений гребня плотины в ключе (мм)
| УВБ(м) | Расчет (мм), Uпрог (УВБ) | 1990 г. | 1991 г. | 1992 г. | 1993 г. | Ветвь цикла |
| 500-510 510-500 | 10,1 | 12,9 25,8 | 12,2 25,9 | 13,8 26,5 | 13,4 27,9 | Наполнение Сработка |
| 510-520 520-510 | 17,9 | 14,3 22,8 | 21,0 25,3 | 21,5 25,1 | 22,3 25,7 | Наполнение Сработка |
| 520-530 530-520 | 22,9 | 22,0 19,0 | 22,5 3,2 | 23,2 23,0 | 24,1 22,0 | Наполнение Сработка |
| 530-540 540-530 | 40,7 | 40,8 10,1 | 34,0 9,4 | 30,9 11,2 | 33,2 9,1 | Наполнение Сработка |
| 500-540 | 91,8 | 91,2 | 97,4 | 94,2 | 94,3 | Наполнение |
Примечание
1 Расчет плотины на основное сочетание нагрузок в рамках той же расчетной модели, что использована для прогноза при текущих нагрузках, дает величину радиального перемещения гребня в ключе Fосн = 133,2 мм.
2 Для сравнения в таблице П.П.8 приведены данные натурных измерений за четыре года.
Данные расчетов (второй столбец таблицы П.П.8) использованы в качестве прогнозной модели. В качестве диагностического показателя взято приращение радиального перемещения Uизм (УВБ) при подъеме УВБ от УМО (отм. 500 м) до текущего УВБ.
|
|
|
Пусть в дни проверки УВБ был на отм, 523,3 м и 535 м. Тогда путем линейной интерполяции расчетных данных, приведенных во втором столбце таблицы П.П.8, прогнозируемые значения диагностического показателя будут
U (523,3) = 10,1 + 17,9 + 22,9/3 = 35,6 мм
Uпрог (535) = 10,1 + 17,9 + 22,9 + 40,7/2 = 71,25 мм.
Реальные данные натурных измерений при УВБ отм. 523,3 м за четыре года наблюдений (1990-1993 гг.) дали следующие величины Uизм (523,3) и Uизм (535), см. таблицу П.П.9:
Таблица П.П.9 - Измеренные приращения радиальных перемещений гребня плотины в ключе при подъеме УВБ от УМО 500 м до НПУ 540 м
| УВБ(м) | Прогноз | 1990 г. (дата) | 1991 г. (дата) | 1992 г. (дата) | 1993 г. | |
| 523,3 | 35,6 | 31,1 (10.07) | 39,6 (17.06) | 44,2 (01.06) | 43,7 | Наполнение |
| 535 | 71,25 | 65,0 (17.08) | 61,5 (28.07) | 63,3 (09.08) | 69,8 | Наполнение |
Сравнение измеренных перемещений с прогнозируемыми расчетами (см. таблицы П.П.8, П.П.9) показывает, что на ветви наполнения погрешность проектной прогнозной модели, основанной на статическом расчете плотины на действие гидростатического давления верхнего бьефа, достигает в 1992 г. величины 44,2-35,6 ≈ 9 мм. Изменение УВБ на 1 м в диапазоне УВБ отм. 520 - 540 м приводит к изменению радиальных перемещений гребня плотины в ключе примерно в 3 мм. Можно заметить, что погрешность приведенной выше прогнозной модели (см. таблицы П.П.8, П.П.9) несколько увеличивается от 1990 г. к 1993 г. Это объясняется отчасти тем, что в прогнозной модели не учитывалось имевшее место развитие трещин в плотине и основании и обусловленное ростом трещин накопление необратимых радиальных перемещений. Таким образом, погрешность проектного прогноза на ветви наполнения примерно эквивалентна изменению УВБ в 3 м. На ветви сработки погрешность модели столь велика (из-за неучета в ней температурных воздействий и необратимых перемещений), что вряд ли может использоваться в качестве прогнозной.
Примечания
1 Выше приведена упрощенная, грубая расчетная модель, использующая расчет плотины на одно воздействие (гидростатическое давление ВБ на напорную грань плотины). Реально используемая модель учитывает также температурные воздействия и существенно точнее. При учете температурных воздействий прогнозируемые (расчетные) радиальные перемещения на ветви наполнения при высоких УВБ несколько уменьшатся (так как ветвь наполнения реализуется летом - осенью, когда плотина «теплая»), а на ветви сработки перемещения увеличатся (так как зимой - ранней весной плотина «холодная»).
2 На крупных гидроузлах прогнозной моделью может служить программа расчета ГТС на ЭВМ, позволяющая оперативно выполнять требуемые расчеты на текущие (действующие на момент проверки) нагрузки и воздействия и их приращения.
