Обоснование прочности и устойчивости трубобетонных конструкций опорных блоков морских стационарных платформ при квазистатических и периодических внешних воздействиях

• Автор: Шеховцов, Вячеслав Афанасьевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 344 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Анализ развития конструкций сооружений морских стационарных платформ
1.1. Зарубежный опыт
1.1.1. Мелководные платформы
1.1.2. Глубоководные платформы
1.1.3. Гибкие платформы
1.2. Отечественный опыт
1.2.1. Пример обустройства шельфовых месторождений углеводородного топлива Каспия
1.2.2. МСП на шельфах Азовского, Черного и Северного морей
1.3. Цели и задачи теоретического и экспериментального обоснований несущей способности сжато-изогнутых анкерных свай и стоек опорных блоков из трубобетона
1.4. Выводы
Глава 2. Теоретическое обоснование расчета несущей способности трубобетонных опорных блоков МСП по первой группе предельных состояний при кратковременном квазистатическом нагружении. Метод эквивалентного модуля.
2.1. Исследования устойчивости трубобетонных колонн блока при кратковременном загружении
2.1.1. Выводы
2.2. Теоретическое обоснование предельного состояния по потере устойчивости сжато-изогнутого трубобетонного элемента опорной колонны, трубобетонной сваи МСП при кратковременном загружении
2.3. Алгоритм расчетного обоснования несущей способности трубобетонного опорного блока МСП методом КЭ в варианте метода сил с использованием “Эквивалентного модуля”
2.4. Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования изменения напряжённо-
деформированного состояния трубобетонных колонн и панелей пространственных трубобетонных опорных блоков МСП под действием продольных и поперечных квазистатических нагрузок
3.1. Определение механических характеристик материалов обоймы и сердечника трубобетонных опорных колонн МСП
3.2. Экспериментальное исследование сжато-изогнутых трубобетонных колонн
3.3. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов Статистическая обработка результатов
3.4. Экспериментальное исследование поведения трубобетонной решетчатой панели опорного блока МПС при квазистатическом нагружении
3.5. Проверочные расчеты несущей способности сжато-изогнутой трубобетонной панели опорного блока МСП
3.6.Практическая методика расчёта несущей способности сжато-изогнутых трубобетонных конс труктивных элементов МСП
3.7. Выводы

Глава 4. Обоснование и выбор метода динамического расчёта
трубобетонных опорных блоков МСП, учитывающего их нелинейное деформирование при нелинейном взаимодействии с грунтовым основанием под действием случайного волнения
4.1. Модель жесткого основания
4.2. Волновые нагрузки на опоры сооружений при случайном волнении
4.3. Учет податливости МСП при определении нагрузки от случайного
волнового воздействия
4.4. Учет податливости основания МСП
4.5. Приближенные методы расчета свободных и вынужденных колебаний конструкций
4.6. К вопросу о постановке задач динамики трубобетонных МСП
4.7. Выбор расчетной модели для динамического расчета трубобетонных
опорных блоков МСП
4.8. Уравнения колебаний симметричной трубобетонной платформы
Расчётный алгоритм моноблочных опорных блоков
4.9. Выводы 204 Глава 5. Динамический расчёт решётчатых опорных блоков МСП и
трубобетонных конических моноподов с трёхслойным
поперечным сечением
5.1. Описание конструкции решетчатого блока МСП и ее основная математическая модель
5.2. Малые свободные колебания решётчатой МСП
5.3. Расчётное обоснование силового гармонического и случайного волновых воздействий на решётчатый опорный блок
5.4. Исследование влияния массы верхнего строения, эксцентриситета на колебания блока
5.5. Исследование поведения решётчатого опорного блока при случайном волнении
5.5.1. Выводы
5.6. Колебания трубобетонного монопода кольцевого сечения при волновых воздействиях регулярного и случайного характеров
5.6.1. Выводы
Заключение к главам 4 и 5
Глава 6. Статический и динамический расчёт трубобетонной
технологической площадки ТП-4
6.1. Некоторые исходные данные
6.2. Статическая жесткость отдельной сваи
6.3. Суммарная жёсткость конструкции на 44 сваях
6.4. Реакция конструкции на статические силовые воздействия
6.5. Реакция конструкции на воздействие волнения и течения
6.6. Пластические деформации сваи и коэффициент запаса
6.7. Результаты и выводы
6.8. Выводы
Заключение по диссертационной работе
Литература
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
С конца 70-х годов прошлого столетия бурными темпами развивается мощнейший отечественный научно-промышленный комплекс по освоению углеводородных топливных месторождений на шельфе морей и океанов государства.
Важнейшей проблемой являлось обеспечение добычи нефти и газа с больших глубин в различных климатических условиях. Результаты решения этой проблемы, прежде всего, зависели от решения главной задачи -обеспечения в необходимых объемах строительства морских стационарных платформ (МСП) для бурения и добычи на глубинах моря в 200-ь300 м [61; 126; 123].
В связи с этим в Ленинграде, Баку, Выборге, Черноморске были запущены в производство заводы с уникальным технологическим оборудованием, позволявшим изготавливать самые сложные конструктивные формы морских стационарных платформ.
Головные специализированные научно-исследовательские проектноконструкторские организации, такие, как ВНИПИ «Шельф» [170], ВНИПИ «Морнефтегаз», НИПИ «Гипроморнефтегаз», решали задачи по разработке и внедрению проектов МСП, а также задачи по обустройству морских месторождений. НИПИ «Гипроморнефтегаз» разработал и внедрил программу исследований по созданию конструкций для освоения, месторождений со сложными условиями волнообразования и сейсмики [61; 38].
Актуальность проблемы освоения шельфовых месторождений углеводородного топлива для России еще более возрастет в XXI веке [125; 83; 37; 50].
В проектной практике опорные блоки рассчитываются методом конечных элементов с использованием вычислительной техники, как пространственные конструкции с жесткими узлами [169].

1.1.3. Гибкие платформы
Выход на глубины освоения, превышающие 300 м, потребовал от разработчиков внедрения новых конструктивных форм МСП, поскольку нерациональным становилось использование конструкций опорных блоков МСП с податливостью группы 2 (см. рис. 1.1.2). Масса платформ этой группы резко возрастала, а стремление проектировщиков сохранить жесткостные характеристики сооружений при увеличении глубин наталкивалось на экономическую нецелесообразность таких попыток.
При создании новых конструктивных форм МСП для работы на шельфе с глубинами в несколько сот метров определились следующие направления:
- использование при строительстве более дешевых конструктивных материалов, а с ними и более простых технологий. Это направление характеризовалось применением железобетона и различных комбинаций стали и бетона [257; 202; 35; 194];
- использование гибких стационарных платформ в виде башен (см. рис. 1.1.13, 1.1.14) и в виде качающихся платформ: мачтовых с оттяжками (см. рис. 1.1.15) и маятниковых (см. рис. 1.1.16).
Рис. 1.1.13. Податливая комбинированная платформа СССР для работы в водах глубиной до 915 м: 1 - верхняя секция; 2 - жесткое соединение фермы со сваями; 3 - скользящие
соединения