Методика определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом

• Автор: Уварова, Татьяна Эриковна
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

RRF ПЕНИЕ
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА Проектирование морских гидротехнических сооружений на

111 Конструктивные формы ледостойких гидротехнических сооружений континентального шельфа
1.1.2. Надежность инженерных сооружений и оценка усталостной прочности материала конструкции
Описание ледового режима морских акваторий
1.2.1. Модели ледового режима
1.2.2. Учет размеров льдин в моделях ледяного покрова
Методы описания воздействий ледяного покрова на
сооружения шельфа
1.3.1. Модели ледовой нагрузки
1.3.2. Модели разрушения ледяных полей опорой сооружения
Выводы
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ
Постановка задачи
Алгоритм программы расчета функционирования системы
ледяная плита — опора гидротехнического сооружения
Выводы
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ МОДЕЛИ МЕХАНИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЬДА С ОПОРОЙ

План эксперимента
Результаты расчетов и их анализ
Выводы

4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ
ГОПРуялития ттрпяШлТМПОКЮВОМ
Сахалин
4.2. Исследование вероятностной модели формирования ледовой
нагрз'зкк
4.2.1. Исходные данные
4.2.2. Анализ результатов исследований
4.3. Практическое применения результатов расчета (расчет
конструкции на усталостную прочность)
4.3.1. Определение предела выносливости материала
конструкции
4.3.2. Определение геометрических характеристик сечения

4.3.3. Схематизация эксплуатационной нагруженности сооружения
4.3.4. Усталостная прочность конструкции
4.3.5. Расчет функции распределения ресурса конструкции
4.3 .6. Расчет и обеспечение надежности по критерию
усталостного оазоушения
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.
Постепенное истощение запасов нефти и газа в районах их традиционной добычи обуславливает необходимость удовлетворения энергетических запасов страны за счет разработки нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе, свыше 70% которого являются перспективными для освоения. По дан-
пт 1Л» г'алттАт'АПООплтт/лтттттту ппгчт лЛтттлта ттат'гат’аогуиАТ'ГУ гтАтацтттдотто тчалотттд;,
ш>1ш 1 ираоЬидчлпшд ралДЛ О-д/О чддЕЦч-1 чд 1тчурхч1 сгохдхЗчдг ху ххчд 1 чхх.и.хчсшхсх рС-ч-гигх*
ского шельфа принадлежит недрам арктических морей и 14% дальневосточных. Освоение нефтегазовых месторождений шельфа северных морей в значительной степени осложняется наличием ледяного покрова. Характер ледовых условий та-
Х'ТХу ПОТТАЦАр Агтлггаттарт' ЛГГЛЛлЛ ОХЛОГТ ТТЛ ,-ОТГО ТТТТТТ Л-ТПАГДТПХ лщро XX Т/ОХУ’ оттлплгпэтхл
1х-т А с1Е1дГ1чд13 _/хх|дчмч/ДхлС:х чххО»-/ххчхиху <х хсх-хцИгх л |Длгх 1 чл £>А I хЗсх х1? Г.С4.1 слсДс хх5Е1С/?
технические решения нефтегазопромысловых сооружений. В подобных условиях наиболее перспективным способом освоения месторождений является строительство ледостойких гидротехнических сооружений (ГТС), в частности, морских ле-достойких платформ (МЛП).
Основным фактором, влияющим на условия эксплуатации и надежности МЛП, является ледовый режим морской акватории в районе строительства и, как следствие, ледовые нагрузки и воздействия ка сооружение. Поэтому обоснованное определение ледовых нагрузок, действующих на сооружения шельфа, является чрезвычайно важной народнохозяйственной проблемой. С одной стороны их занижение может привести к значительному материальному и экономическому ущербу, а е др/'ой - их завышение вызывает удорожание соору жсния и резкое снижение рентабельности разработки месторождения.
Современные МЛП обладают большой капитальностью и материалоемкостью, а аварии на этих сооружениях могут вызвать серьезные последствия для людей и окружающей среды, в связи с чем к ним предъявляются повышенные требования по надежности.
Действующие в настоящее время нормы проектирования составлены ка основе концепции предельных состояний, которая не позволяет полностью учесть случайную природу ледовых нагрузок и воздействий на МЛП. В них практически отсутствуют рекомендации по определению функций распределения параметров ледового режима морских акваторий, используемые для оценки надежности МЛП.
Исследованиями установлено, что ледовые воздействия создают опасные динамические режимы нагружения конструкций сооружения, действующие в течение значительного периода. При этом возникает сложный динамический процесс колебания конструкции, параметры которого зависят не только от свойств льда, но и от характеристик самого сооружения. Как показывают эксперименты, нагрузка ка сооружение при хрупком разрушении льда носит циклический харак-

Для изменяющихся параметров ледовой обстановки распределение вероятности его параметров может быть получено основываясь на их выборочных значениях. Желательно отбирать их равновероятностным способом, который допускает определение равных вероятностей для каждой величины.
Метод расчета вероятности силы для N значений из выборочных данных Ук, которые расположены в порядке возрастания (к=1,2,3,4,5
Р(У|. ) *- . (1.24)
Зная натурное распределение вероятности, его можно описать математически, при этом должна быть гарантия того, что математическое описание аппроксимирует данные с требуемой степенью точности. Распределение должно также рассматривать любые естественные низкие или высокие предельные значения величин (т.к. любые даже незначительные величины могу повлиять на усталостную прочность конструкции). Средняя частота взаимодействия между сооружением и одним из типов ледяного образования за некоторый период времени определяется как:
«. = N/1, (1.25)
где N - количество взаимодействия; Т - период времени.
Для дискретных ледяных образований частота взаимодействия может быть определена из модели «падающего дождя», где центральная часть ледяного образования предполагается падающим дожем, который распределен однородно и движется относительно сооружения. Вероятность столкновения определяется как:
Р(Н) = + Вк)/Ь. (1.26)
Частота взаимодействия ледового образования диаметром Бк с сооружением шириной ¥ есть:
Л = Р(¥ +-Вк), (1.27)
где Р - количество ледяных образований за время на длину Ь. Р определяется из:
Р = (С_Д' (V) _ (1.28)

где Сь - часть площади, покрываемой ледяным образованием; А - средняя площадь ледяного образования, V - скорость движения льда.
Распределение вероятности силы может быть получено в том случае, когда уравнения силы содержат более чем одну переменную, описываемую вероятностным распределением. Для этого выбран метод Монте-Карло, где для каждой переменной генерируется случайное число между 0 и 1. Это объясняется тем, что распределения вероятностей основываются на равновероятностных событиях.