Оптимизация фундамента морских нефтегазопромысловых платформ с ребристыми элементами
Запасы углеводородов на шельфе морей с относительно небольшими глубинами (20−60м) весьма внушительны. Однако намеченные к освоению районы, преимущественно в российской части Арктики, отличаются сложными природно-климатическими условиями. Значительные знакопеременные по направлению волновые и ледовые воздействия предопределяют использование для разработки углеводородного сырья ледостойких… Читать ещё >
Содержание
- Страница
- ГЛАВА 1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ МОРСКИХ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПЛАТФОРМ С РЕБРИСТЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
- 1. 1. Фундаменты ребристой конструкции морских платформ
- 1. 2. Исследования взаимодействия фундамента ребристо ?1 конструкции с грунтовым основанием
- 1. 3. Цель и задачи дальнейших исследований фундаментов ребристой конструкции
- ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ РЕБРИСТОЙ КОНСТРУКЦИИ
- 2. 1. Методы экспериментальных исследований
- 2. 2. Состав ребристых элементов для экспериментов в грунтовом лотке
- 2. 3. Экспериментальная установка и техника проведения экспериментов
- 2. 4. Планирование экспериментов
- ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАЗВИТИЯ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАДАВЛИВАНИЮ ПЛОСКИХ РЕБРИСТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
- 3. 1. Влияние толщины плоских ребристых элементов на величину сил сопротивления
- 3. 2. Влияние формы (очертания) ребра и угловых соединений на величину сил сопротивления при задавливании
- 3. 3. Влияние плотности грунта и степени его водонасы щения на силы сопротивления задавливанию
- ГЛАВА 4. РАСЧЕТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ РЕБРИСТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
- 4. 1. Нагрузки, действующие на ребристые элементы
- 4. 2. Оптимальные конструктивные соотношения ребристых элементов
- ГЛАВА 5. ОПТИМАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ФУНДАМЕНТА С РЕБРИСТЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
- 5. 1. Конструктивные особенности фундаментов ребристой конструкции
- 5. 2. Оптимальные соотношения фундамента ребристой конструкции
Оптимизация фундамента морских нефтегазопромысловых платформ с ребристыми элементами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Запасы углеводородов на шельфе морей с относительно небольшими глубинами (20−60м) весьма внушительны. Однако намеченные к освоению районы, преимущественно в российской части Арктики, отличаются сложными природно-климатическими условиями. Значительные знакопеременные по направлению волновые и ледовые воздействия предопределяют использование для разработки углеводородного сырья ледостойких гравитационных платформ (ЛГП), положительно зарекомендованных себя на глубокой воде.
Небольшие глубины и значительные горизонтальное силовое воздействие вынуждают специалистов вносить существенные изменения в конструкцию ЛГП. Ниже по высоте становится фундаментная часть платформы, а для повышения ее устойчивости на сдвиг применяют заглубленные в грунт ребристые элементы.
Фундаменты ребристой конструкции, нормативная база по которым практически отсутствует, ставят перед разработчиками задачи, суть которых заключается в следующем:
• Прежде всего, в определении сил сопротивления грунта задавливанию ребристых элементов в зависимости от их конструктивных особенностей.
• Затем, в проведении расчета напряженно-деформированного состояния основания с погруженными в него элементами и устойчивости сооружения в целом под действием заданных нагрузок.
• И наконец, в определении действующих на ребристые элементы усилий при установке и эксплуатации платформы, необходимых для назначения соответствующих конструктивных соотношений.
Введение
2.
Наиболее подробно эти вопросы исследованы С. И. Шибакиным [75], однако всеобъемлющей информации им не получено. Исследованы элементы лишь одной толщины — 0,03 м плоского и углового очертания. Установлены конструктивные соотношения ребристых элементов (длины к высоте, 1/И < 7,5) только с точки зрения потери несущей способности основания в виде плоского сдвига. Не выявлены закономерности влияния плотности и водонасыщенности грунта на величину сил сопротивления задавливанию.
Перечисленные обстоятельства указывают на необходимость продолжения и актуальность исследований взаимодействия фундаментов ребристой конструкции с грунтами основания. Поэтому цель диссертационной работы сформулирована как уточнение механизма взаимодействия ребристых элементов с грунтом основания и методики определения оптимальных массо-габаритных характеристик фундамента.
Для достижения указанной цели в процессе экспериментальных исследований намечено решить следующие задачи:
1. Выявить закономерность изменения усилия лобового сопротивления задавливанию плоских элементов в зависимости от их толщины.
2. Установить степень влияния водонасыщенности основания на величину усилия задавливания элементов в грунт.
3. Уточнить влияние формы и скорости погружения ребристых элементов на величину силы сопротивления задавливанию в грунты различной плотности.
4. Осуществить конструктивные проработки фундамента с ребристыми элементами с целью установления оптимальных соотношений бетонной и металлической частей.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
1. На основе метода планирования эксперимента получена функция отклика изменения величины лобового сопротивления грунта основания задавливанию ребристых элементов в виде полинома.
Введение
3 первого порядка, линейно описывающего взаимосвязь исследованных факторов (глубины погружения и толщины элементов).
2. Форма (очертание) ребер и их угловых соединений оказывают определенное влияние на величину сил сопротивления задавливанию, которое может быть учтено соответствующими коэффициентами по отношению к плоскому элементув замкнутых (ячеистых) конструкциях сопротивление сил задавливанию возрастает в сравнении со свободно погружаемыми элементами.
3. Функция отклика изменения сил сопротивления задавливанию в зависимости от глубины погружения и плотности грунта в виде полинома первого порядка адекватно описывает взаимосвязь исследованных факторов в заданной областиводонасыщение грунта основания в несколько раз снижает значение сил сопротивления задавливанию.
4. Функция отклика изменения относительной длины плоских ребер в виде полинома первого порядка адекватно описывает закономерности изменения найденного параметра в зависимости от относительной толщины ребер и напряженного состояния основанияравномерное чередование плоских и крестообразных элементов позволяет значительно повысить продольную устойчивость ребристых элементов, увеличить (в несколько раз) размер ячеек, сократить расход металла на устройство фундамента.
5. Целесообразное конструктивное сочетание при устройстве фундамента с ребристыми элементами его бетонной и металлической частями позволяет получить заметный экономический эффектфункция отклика изменения относительной стоимости фундамента ребристой конструкции в виде полинома первого порядка адекватно описывает взаимосвязь исследованного параметра с относительной высотой ребер и размером ячеекотносительная стоимость фундамента явно растет с уменьшением относительного размера ячеек и незначительно.
Введение
4 изменяется (снижается) в зависимости от относительной высоты ребер глубины погружения).
Практическое значение выполненных исследований заключается в непосредственном использовании рекомендуемых закономерностей при проектировании и расчете фундаментов ребристой конструкции, установлении оптимальных соотношений между бетонной и металлической частями фундамента.
На защиту выносятся результаты лабораторных и расчетных исследований автора фундаментов ребристой конструкции, полученные с использованием метода планирования эксперимента закономерности и конструктивные соотношения, рекомендации по назначению оптимальных конструкций ребристых элементов.
Заключение
103 оптимальных соотношений фундамента ребристой конструкции с использованием метода планирования эксперимента выявил функциональную связь в виде полинома первого порядка (5.6) между относительной стоимостью и основными действующими факторами (относительной высотой ребер и размером ячейки). Относительная стоимость фундамента явно растет с уменьшением относительного размера ячеек его ребристой части и незначительно изменяется в зависимости от относительной высоты ребер (глубины погружения).
Список литературы
- Адлер Ю.П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. Наука, М. 1976 г.
- Алешков Ю. 3. Теория волн на поверхности тяжелой жидкости. Л.: Энергия, 1981.196 с.
- Алешков Ю. 3., Майоров Ю. Б. О воздействии нерегулярных волн на вертикальную цилиндрическую преграду: Волновые воздействия на обтекаемые прег-рады//Тр. Координац. Совет, по гидротехнике. Вып. 34. Л.: Энергия, 1967. С. 35−44.
- Байков В.Н., Сигалов Э. Е. Железобетонные конструкции. Общий курс. Стройиздат., М. 1991 г.
- Банди Б. Методы оптимизации. М., Радио и связь, 1988 г.
- Березанцев В.Г. Расчет оснований сооружений.Стройиздат, 1970 г.
- Берникер Я. С., Рыжаков И. Н. Состояние основных конструктивных решений морских стационарных платформ, работающих в условиях ледовых воздействий. М.: ВНИИЭгазпром, 1985. 74 с.
- Вяхирев Р.И., Никитин Б. А., Мирзоев Д. А. Обустройство и освоение морских нефтегазовых месторождений. Изд-во Академии горных наук, М. 1999 г.
- Власов В.З., Леонтьев H.H. Плиты, балки и оболочки на упругом основании. ГИФМЛ, М., 1960 г.
- ВСН 41.88 Проектирование ледостойких стационарных платформ. Миннефтепром, М., 1988 г.
- Даревский В.Э. Практический метод определения давления грунта на подпорные стенки с учетом деформации о перемещении стен. Гидротехническое строительство, № 10,1978 г.
- Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа. J1.: Судостроение, 1986.286 с.
- Евдокимов П.Д. Прочность оснований и устойчивость гидротехнических сооружений на мягких грунтах. Госэнергоиздат, М. Л., 1956 г.
- Евдокимов П.Д., Кашкаров П. И. Некоторые результаты экспериментального изучения горизонтальных и вертикальных смещений жестких штампов на песчаных и глинистых грунтах. Изд. ВНИИГ, т.93, 1970, с. 162−174.
- Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений. Высшая школа, М., 1975 г.
- Куликов А.К., Шеляпин P.C. Экспериментальные исследования распределения контактных напряжений централно нагруженной тензобалки на песчаном основании. Известия Вузов. Строительство и архитектура. 1982, № 3.
- Курил л о С.В., Федоровский В. Г., Шибакин С. И. Методика расчета сил сопротивления задавливанию ребристых элементов. М., ВНИИОЭНГ, 1992.
- Крылов Ю. М., Стрекалов С. С., Цыплухин В. Ф. Ветровые волны и их воздействие на сооружения. Л.: Гидрометеоиздат. 1976. 256 с.'
- Кулыгин Б. А. Производство и организация работ при строительстве морских нефтегазопромысловых железобетонных платформ: Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1982. 46 с.
- Кулыгин Б. А. Производство и организация работ при строительстве нефтегазопромысловых сооружений на континентальном шельфе морей. Строительство мелководных металлических эстакад: Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1981. 67с.
- Лаппо Д. Д. Вопросы теории и практики расчета волн на воде и их взаимодействия с преградами— М.: Наука, 1975.192 с.
- Лаппо Д. Д. Силовое воздействие гравитационных волн при обтекании гидротехнических сооружений. М.: Изд. АН СССР, 1962.115 с.
- Лаппо Д. Д., Мищенко С. М. Влияние спектральной структуры волнения на динамику сквозных гидротехнических сооруженийУУИзв. ВНИИгидротехники им. Б. Е. Веденеева, 1977. Т. 115. С. 73−80.
- Лужин О. В., Халфин И. Ш. Расчет морских глубоководных нефтегазопро-мысловых сооружений при воздействии волн: Динамический расчет специальных инженерных сооружений и конструкций/У Справ, проектировщика. М.: Строй-издат, 1986. С. 226−245.
- Левачев С.Н., Шибакин С. И., Курилло C.B. Фундаменты гравитационных нефтедобывающих платформ. ВНИИИС, М., 1988.
- Левачев С.Н., Шибакин С. И., Курилло C.B., Данг Зунг.Экспериментальные исследования взаимодействия гравитационногофундамента ребристой конструкции с грунтом основания. Морские нефтегазопромысловые сооружения. Сб. трудов ВНИИморгео, Рига, 1989.
- Лунин А.Ф. Взаимодействие морских нефтегазопромысловых гидротехнических сооружений гравитационного типа с грунтовым основанием. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1988.
- Мирзоев Д. А. Нефтепромысловые ледостойкие сооружения мелководного шельфа. М.: Изд. ВНИИОЭНГа, 1992. -155с.
- Мирзоев Д. А. Гидротехнические сооружения для освоения нефтегазовых ресурсов мелководного шельфа замерзающих морей. Дис. д-ра техн. наук / ВНИГИ морнефтегаз М. 1994.
- Металлические конструкции. Под. редакцией Г. С. Веденикова. Стройиздат. М., 1998 г.
- Носков Б. Д. Сооружения континентального шельфа. М.: МИСИ, 1986. 303с.
- Порты и портовые сооружения. Под. редакцией Г. Н. Смирнова. Стройиздат. М., 1993 г.
- Проект 1154-СКТУ. 00.00. ГИГУ. Экспериментальная ледостойкая платформа «Астохская-1». ВНИПИморнефтегаз. М., 1990 г.
- РД 39-ГФ-91 Указания по расчетам платформ гравитационного типа. Министерство нефтяной и газовой промышленности. М., 1991 г.
- Руководство по определению нагрузок и воздействий на гидротехнические сооружения (волновых, ледовых и от судов). Л.: Энергия, 1977. 316 с.
- Самарин И.К. Взаимодействие конструкций гидротехнических сооружений с основанием. Стройиздат, М., 1978.
- СНИП 2.02.01−83. Основания зданий и сооружений. Стройиздат, М., 1985.
- СНИП 2.02.02−85. Основания гидротехнических сооружений. Стройиздат, М., 1986.
- СНИП 2.02.03.85. Свайные фундаменты. Госстрой, М., 1989.
- Симаков Г. В., Шхинек К. Н., Смелов В. А., Марченко Д. В. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе.Изд-во «Судостроение» Л., 1989 г.
- Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Изд. 3-е, ГИФМЛ, М., 1960.
- Фесик С.П. Справочник по сопротивлению материалов. Будивельник, К., 1970.
- Федоровский В.Г. Современные методы описания механических свойств грунтов. ВНИИИС, М., 1985.
- Халфин И. Ш. Исследования и расчеты воздействия волн на гидротехнические нефтегазопромысловые сооружения континентального шельфа: Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1983. 61 с.
- Холерин И. Ш., Пиляев С. И. Воздействие волн на морские гравитационные ледостойкие сооружения больших поперечных размеров: Учеб. пособие. М.: МИСИ, 1986.56 с.
- Храпатый Н. Г., Беккер А. Т., Гнездилов Е. А. Гидротехнические сооружения на шельфе. Владивосток: ДВГУ, 1983.198 с.
- Шибакин С.И. Взаимодействие ребристых конструкций морских платформ гравитационного типа с водонасыщенными грунтами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., 1993.
- Шибакин С.И., Лунин А. Ф. Учет ребристых элементов в расчетах фундаментов гравитационных платформ. Научно-технический информационный сборник «Нефтепромысловое дело» № 6, Москва, ВНИИОЭНГ, 1992.
- Шибакин С.И., Курилло С. В., Федоровский В. Г. Патент № 1.791 528 «Гравитационная платформа с заглубленным фундаментом», Москва, 1993.
- Andenas Е., Skomedal Е., Lindseth S. Instalation of the Troll Phase I Gravity Base Platform. Offshore Technology Conference, 28 Houston 1996.
- Aas P.M., Andersen K.N. Skirt Foundation for offshore structures. Norwegian Geotechnical Institute, Oslo, Publication,№ 190, 1989.
- Andersen К.Н., Lauritzsen R.(1988) Bearing capacity for foundations with cyclic loads. J. Geotechn. Engrg., ASCE, 114.
- Andreasson В., Christophersen H.P., Kvalstad T.J. (1988) Field model tests and analyses of suction installated long-skirted foundations. Proc: Behaviour of Offshore Structures Conference, Trondheim.
- Buslov V.M. Base Skirt for Artie Offshore Drilling Platforms. Root international INC. Houston, USA, p.p. 160−167, 1985.
- Christophersen H.P., Bysveen S., Stove O.J. Innovative foundation systems selected for the Snorre field development. International conference on the Behavior of Offshore Structures 6, London, 1992. Proceedings, vol.1, p.p. 81−94.
- Eide O., Brylawski E. Instalation of Concrete gravity structures in the North Sea. Marine Geotechnology, vol.3, № 4, 1979.
- Egland S. Foundation aspect of Troll Platform. EP Offshore Engineering Workshop, 1995.
- Guide for building and Classing Fixed Offshore Structures. American Bureau of Shipping, 1978.
- Lacasse S., Goulous A., Robberstad L., Andersen F., Boisard P. The foundation of the Frigg CDP1 gravity platform: A case study. Offshore Technology Conference, 23, Houston 1991. Proceedings, vol.1, p.p. 125−131.
- Nevel Е. D. Comparison between theory and measurements for ice forces on conical structures. Proceedings, 1-st International Conference on Development of Russian Offshore, Sant-Peterburg, 9/1993.
- Prevost J.H. et all. Offshore Gravity Structures. Centrifugal modeling. ASCE, vol. 107, № 2, p.p. 125−141.
- Rules for the Design Construction and Inspection of Offshore Structures. Fppendix F. Foundations. Det Norske Veritas, 1980.
- Tjelta T.I., Ha aland G. Novel Foundation Concept for a Jacket finding its place. Vol.28: Offshore Site Investigation and Foundation Behavior, p.p. 717−728. 1993 Society for Underwater Technology.
- Tjelta T.I., Aas P.M., Hermstad J., Andenaes E. The skirt piled Gullfaks, С platform instalation. Offshore Technology Conference, 22, Houston, 1990.
- Thompson G.R., Taylor T.P., Long L.G. Well condutor desing considaraiions for gravity base structures. Offshore Technology Conference, Houston, 1982.
- Ugaz O.G., Nowacki F., Harik L. Foundation analysis of the Hiberma, GBS. Offshore Technology Conference, 29. Houston 1997. Proceedings, p.p. 446−454.
- Шибакин С. И. Научно-методические основы создания ледостойких гравитационных платформ для освоения нефтегазовых ресурсов шельфа. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М. 1999.