Коноплина А.А., Ким Л.В.
ВЛИЯНИЕ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ГТС НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ *
Аннотация:
в статье исследуются методы повышения долговечности и эксплуатационной надежности железобетонных морских гидротехнических сооружений (ГТС) в условиях агрессивной морской среды. Проведен анализ литературных источников, выявивший преобладание вероятностных методов (включая метод Монте-Карло) над нормативными подходами для оценки надежности. Установлено, что коррозия арматуры (особенно хлоридная) является ключевым фактором снижения долговечности конструкций. Предложена концептуальная модель управления жизненным циклом (PLM), интегрирующая этапы проектирования, строительства, эксплуатации и утилизации. На каждом этапе сформулированы рекомендации: оптимизация материалов и параметров на стадии проектирования, контроль качества бетона и внедрение цифровых технологий (BIM, IoT) при строительстве, применение методов мониторинга и аналитики в эксплуатации, оценка остаточной прочности при утилизации. Подчеркнута необходимость развития прогностических моделей, учитывающих многокомпонентное воздействие среды, для оптимизации стратегий обслуживания ГТС.
Ключевые слова:
долговечность, управление жизненным циклом, железобетонные морские сооружения
Железобетонные морские сооружения играют ключевую роль в обеспечении инфраструктуры прибрежных зон. Однако они подвержены воздействию агрессивной морской среды, включая соленую воду, что способствует ускоренной коррозии арматуры. Этот фактор значительно снижает их долговечность и эксплуатационную надежность. Согласно исследованиям, около 30% повреждений морских сооружений связано с воздействием морского климата. Это подчеркивает необходимость разработки эффективных методов оценки состояния конструкций и управления их жизненным циклом для минимизации рисков разрушения.Цель: исследование методов, направленных на повышение долговечности и надежности железобетонных морских сооружений. Это достигается через анализ существующих подходов и внедрение инновационных решений, а также исследование влияния процессов проектирования, строительства, эксплуатации и утилизации на эксплуатационную надежность сооружений.По теме долговечности гидротехнических сооружений был проведен анализ литературных источников, результаты которого представлены в таблице 1. На основании чего можно сделать вывод о несостоятельности нормативного подхода к расчету надежности и развитии вероятностных методов расчета. Самым перспективным и используемым из них является метод Монте-Карло, позволяющий работать с большими диапазонами данных и использовать различные распределения вероятности при анализе.Наиболее сильное влияние на снижение долговечности конструкции оказывает коррозия стальной арматуры, которая приводит к уменьшению поперечного сечения, снижению сцепления с бетоном, изменению прочностных свойств стали и железобетонных конструкций в целом [3]. Для морской среды Дальнего Востока наиболее характерны хлоридная коррозия, карбонизация, биологическая коррозия и ледовая абразия. Среди вех типов коррозии хлоридная агрессия наиболее опасна [1].Таблица 1. Работы по исследованию долговечности ГТС.Долговечность является свойством, которое способно изменяться во времени в зависимости от параметров окружающей среды, степени износа и других факторов. Поэтому повышение долговечности достигается благодаря системному подходу к проектированию и выбору материалов, внедрению технологий мониторинга и аналитики, а также гибкому управлению ресурсами в рамках управления жизненным циклом продукта (PLM). Основной задачей PLM является интеграция данных, инструментов и процессов на всех этапах, что гарантирует согласованность решений и снижает риски.График интенсивности отказов (рис. 1) демонстрирует, что коррозия является катализатором перехода системы в фазу ускоренного износа. А управление жизненным циклом позволяет сгладить кривую отказа и продлить срок службы сооружений. Представленная концептуальная модель для оценки коррозионного износа интегрирует математические структуры, предназначенные для анализа разнородных данных. Эта модель позволяет выявлять расхождения между проектными параметрами и фактическими условиями эксплуатации.Рис. 1. Интенсивность коррозионного отказа графика сохранности.На основании рассмотренной литературы можно сформулировать некоторые рекомендации по обеспечению долговечности на этапах жизненного цикла ГТС. На этапе проектирования особое внимание следует уделить выбору материалов, оптимизации конструктивных параметров и учету особенностей эксплуатационной среды.Обеспечение качества на этапе строительства требует строгого соблюдения проектных характеристик, таких как глубина покрытия и состав бетонной смеси, что способствует снижению проницаемости бетона. Также важно внедрение цифровых технологий, таких как IoT и BIM, для автоматизации рабочих процессов и инвестирование в долговечные материалы и эффективные стратегии ремонта.На этапе утилизации внимание сосредоточивается на рациональном использовании материалов и анализе остаточной прочности конструкций. Применение технологий лазерного сканирования и объединение данных на одной платформе значительно упрощают процесс принятия решений относительно реконструкции или сноса объектов. Однако отсутствие единой методологии для анализа жизненного цикла затрудняет переход к полноценной циркулярной экономике в строительной отрасли.Управление жизненным циклом гидротехнических сооружений — это многогранный процесс, который требует комплексного подхода на всех этапах, начиная с проектирования и заканчивая утилизацией. Дальнейшие исследования могут по повышению долговечности морских сооружений могут быть направлены на улучшение моделей прогнозирования, которые принимают во внимание многокомпонентное влияние солей, температурные режимы и изменчивость свойств материалов. Это поможет повысить точность расчетов и оптимизировать стратегии обслуживания на всех этапах ЖЦ.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 3
Ссылка для цитирования:
Коноплина А.А., Ким Л.В. ВЛИЯНИЕ ЭТАПОВ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ГТС НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ НАДЕЖНОСТЬ // Вестник науки №6 (87) том 3. С. 2047 - 2053. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24462 (дата обращения: 22.01.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+