Разработка методов расчета вероятностных характеристик ледовых нагрузок для оценки надежности сооружений континентального шельфа

• Автор: Беккер, Александр Тевьевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 453 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛЕДОВЫЕ НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ НА
СООРУЖЕНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА
1.1. Морские ледостойкие нефтегазопромысловые сооружения
1.2. Надежность морских ледостойких платформ
1.2.1. Нормативные показатели надежности
1.2.2. Классификация отказов
1.2.3. Особенности применения теории надежности к расчету технических средств освоения шельфа
1.3. Факторы, влияющие на формирование ледовых нагрузок
1.3.1. Ледовые воздействия на морские гидротехнические сооружения
1.3.2. Ледовый режим
1.3.3. Свойства морского льда и их изменчивость
1.3.4. Параметры инженерного сооружения
1.4. Методы определения ледовых нагрузок
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА С МЛП
2.1. Методы описания ледового режима
2.1.1. Изменчивость ледяного покрова
2.1.2. Исследовательское моделирование
2.1.3. Прикладное моделирование
2.2. Моделирование ледового режима для целей гидротехнического строительства на шельфе
2.2.1. Эмпирические модели
2.2.2. Перспективы развития моделирования ледового режима для целей гидротехнического строительства

2.3. Математическое моделирование воздействия ледяного покрова на МЛП
2.3.1. Моделирование сложных систем
2.3.2. Моделирование воздействия ледяного покрова на МЛП
2.4. Имитационная модель взаимодействия дрейфующих полей
с МЛП
2.4.1. Алгоритм реализации модели
2.4.2. Модель механического взаимодействия дрейфующих полей с МЛП
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА
РАЗРУШЕНИЯ ЛЕДЯНОЙ ПЛИТЫ НА КОНТАКТЕ С СООРУЖЕНИЕМ
3.1. Результаты исследований процесса контактного взаимодействия
дрейфующих ледяных полей с сооружением
3.2. Феноменологическая модель разрушения ледяной плиты перед вертикальной опорой
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИНДЕНТОРОВ С РОВНЫМИ ЛЕДЯНЫМИ ПЛИТАМИ
4.1. Моделирование процесса взаимодействия ледяного покрова и
сооружения
4.1.1. Законы моделирования
4.1.2. Моделирование льда
4.2. Методика экспериментальных исследований
4.2.1. Приборы и оборудование
4.2.2. Методика проведения исследований
4.2.3. Методика исследований физико-механических свойств
льда
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.3.1. Результаты исследований физико-механических свойств морского льда
4.3.2. Механизм разрушения льда
4.3.3. Ледовая сила
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ЛЕДЯНЫХ ПОЛЕЙ С МЛП
5.1. Исследование детерминированной модели механического взаимодействия ледяных полей с МЛП
5.2. Исследование общей имитационной модели взаимодействия ледяных полей с МЛП
5.3. Численное моделирование режима нагружения сооружения дрейфующими ледяными полями
5.4. Выводы
ГЛАВА 6. НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ ОТ ТОРОСОВ
6.1. Параметры торосов
6.1.1. Морфологические характеристики торосов
6.1.2. Интегральные прочностные характеристики торосов
6.2. Исследование нагрузок от торосов
6.2.1. Экспериментальные данные
6.2.2. Методы определения нагрузок на узкие вертикальные сооружения
6.2.3. Методы определения нагрузок на широкие вертикальные сооружения
6.2.4. Методы определения нагрузок на конические сооружения
6.2.5. Оценка экстремальных нагрузок
6.3. Модель взаимодействия торосистых образований с вертикальными опорами
перспектив разведки и добычи в данной акватории, перспектив развития методов и средств разработки шельфа в будущих десятилетиях. Используя математико-экономические методы, в принципе возможно оценить величину нормативного ресурса из условий оптимальности, например, из условия максимума математического ожидания суммарной чистой прибыли С за время эксплуатации системы. В настоящее время в большинстве стран сооружения для разработки шельфа проектируются на нормативный ресурс Т= 30 лет.
Нормативный ресурс для подсистем, которые относительно легко поддаются ремонту, восстановлению или замене, может быть меньше, чем нормативный ресурс для установки в целом. Возможно, что с точки зрения экономической целесообразности нормативный ресурс для некоторых подсистем окажется равным половине, трети и т.п. от нормативного ресурса Т. В расчетах на надежность используются также значения межремонтного ресурса для подсистем указанного типа.
Для повышения эффективности средств для освоения шельфа имеет смысл использовать практику эксплуатации по техническому состоянию [45]. Она включает систему осмотров и других профилактических мероприятий, установку специальных датчиков, регистрирующих степень повреждений элементов конструкции и пиковые нагрузки. После каждого осмотра при устанавливается величина
оптимального остаточного ресурса для данной конструкции. Эта величина может быть также найдена из условий максимума математического ожидания суммарной чистой прибыли С на интервале со) при ограничениях на показатели надежности (рис. 1.7а).
Применительно к уникальным системам, какими являются средства для освоения шельфа, установление нормативных значений показателей надежности и риска представляет серьезные трудности. Эта проблема может быть решена несколькими путями.
Во-первых, в основу можно положить статистические данные об авариях на существующих установках. Например, величина осреднен-