Разработка методов оценки напряженно-деформированного состояния морских газопроводов с бетонным покрытием при укладке

• Автор: Морин, Игорь Юрьевич
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Состояние вопроса по расчёту укладки морских трубопроводов
1.1 Методы строительства морских трубопроводов
1.2 Методы расчёта укладки морских трубопроводов. Актуальные направления исследований
1.3 Особенности расчета укладки морских трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием
1.4 Выводы по главе
2 Разработка методов определения напряженно-деформированного состояния трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием при укладке стингерным методом
2.1 Постановка задачи
2.2 Двухуровневый алгоритм расчёта НДС морских трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием при укладке
2.3 Разработка конечно-элементных моделей для расчёта напряженно-деформированного состояния морских трубопроводов при укладке
2.3.1 Формирование базисной системы КЭ уравнений для задач с физической и геометрической нелинейностями
2.3.2 Расчетные модели материала обетонированных труб
2.3.3 Основные типы разработанных КЭ-моделей обетонированных труб
2.4 Тестирование КЭ моделей и алгоритма расчёта НДС морских трубопроводов при укладке
2.5 Выводы по главе
3 Расчетное исследование взаимодействия бетонного покрытия с трубой при укладке
3.1 Перечень решаемых задач
3.2 Влияние типоразмера трубы и базовых характеристик
бетонного покрытия на изгибную жёсткость системы «стальная труба -бетонное утяжеляющее покрытие»
3.3 Влияние типоразмера трубы и базовых характеристик
бетонного покрытия на величину краевого эффекта от надавливания краем бетонного покрытия на тело трубы при изгибе в процессе укладки
3.4 Влияние отслоения и сдвига бетонного покрытия при
недостатке величины адгезии между защитным противокоррозионным и бетонным покрытиями
3.5 Влияние растрескивания бетонного покрытия при укладке на НДС необетонированных участков трубопровода при укладке
3.6 Влияние технологического натяжения на трубоукладочном судне на уровень продольных деформаций в трубопроводе с бетонным покрытием
3.7 Выводы по главе
4 Практическое применение работы
4.1 Расчётное обоснование выбора величины натяжения на ТУС при укладке
4.2 Пример расчёта напряженно-деформированного состояния необетонированного трубопровода
4.3 Расчёт напряженно-деформированного состояния газопровода с бетонным покрытием

4.4 Результаты применения работы на объектах ОАО «Газпром»
4.4.1 Подводный переход через Байдарацкую губу
4.4.2 Г азопровод Джубга — Лазаревское
4.4.3 Морской переход через пролив Невельского Магистрального газопровода «Сахалин - Хабаровск - Владивосток»
4.4.4 Подводные промысловые трубопроводы проекта
«Обустройство Киринского месторождения»
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы

2.2 Двухуровневый алгоритм расчёта НДС морских трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием при укладке
Задача определения напряженно-деформированного состояния морских трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием при укладке стингерным методом в поставленной в разделе 2.1 достаточно широкой формулировке не имеет аналитического решения и может быть решена только численными методами.
Наиболее очевидным универсальным методом решения данной задачи является метод конечных элементов (МКЭ) с применением конечных элементов (КЭ) объемного типа, позволяющий корректно смоделировать указанные выше эффекты взаимодействия бетонного покрытия с металлической трубой. Однако моделирование объемными элементами всей укладываемой с ТУС трубопроводной плети приводит, при больших глубинах укладки, к возрастанию размерности задачи до нескольких сот тысяч степеней свободы. С учетом того, что приходится пошагово решать физически и геометрически нелинейную задачу, осложненную учетом контактного взаимодействие трубопровода со стингером и грунтом, данный подход требует наличия очень значительных вычислительных мощностей и оказывается практически нереализуемым на рабочих станциях среднего уровня.
С учетом этого для повышения вычислительной эффективности решения поставленной задачи был разработан двухуровневый алгоритм расчёта НДС морских трубопроводов с бетонным утяжеляющим покрытием, основанный на последовательном моделировании процесса укладки всей трубопроводной нити с применением балочных КЭ и дальнейшим пересчетом НДС локального участка трубопровода на объемной КЭ-модели. Блок-схемы разработанного алгоритма приведены на рисунках 12, 13.