Напряженно-деформированное состояние подводных переходов магистральных газопроводов с учетом изменения степени водонасыщенности грунта на прилегающих подземных участках
Часто потеря продольной устойчивости и всплытие участков трубопроводов наблюдается на обводненных и заболоченных территориях, слабосвязанных и торфяных грунтах. Половина территории России охвачена вечной мерзлотой, и магистральные трубопроводы на тысячи километров пересекают заболоченную тундру. Несущие свойства многолетнемерзлых грунтов после перехода в талое состояние снижаются во много раз… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Анализ работ, посвященных исследованию напряженно- 10 деформированного состояния трубопроводов, пролегающих на обводняемых территориях
- 1. 1. Обзор работ, посвященных проблемам эксплуатации подводных 10 переходов газопроводов
- 1. 2. Обзор работ, посвященных расчету напряженно- 19 деформированного состояния подземного трубопровода с учетом совместной его работы с грунтом
- 1. 3. Обзор работ, посвященных исследованию продольной 29 устойчивости трубопроводов
- 1. 4. Анализ существующих методов предотвращения потери 37 трубопроводами устойчивости на обводняемых территориях
- Глава 2. Моделирование напряженно-деформированного состояния 40 размытого участка газопровода, подвергающегося сезонному обводнению
- 2. 1. Постановка задачи
- 2. 2. Расчет параметров напряженно-деформированного состояния 53 пойменного участка газопровода, проложенного через малую реку
- 2. 2. 1. Вспомогательные расчеты
- 2. 2. 2. Исследование напряженно-деформированного состояния 60 подводного газопровода, грунт над которым размыт, при увеличении длины размытого участка
- 2. 3. Расчет параметров напряженно-деформированного состояния 66 пойменного участка газопровода, проложенного через среднюю реку
- 2. 3. 1. Исследование напряженно-деформированного состояния подводного газопровода, грунт над которым размыт, при увеличении длины размытого участка
2.3.2 Расчет параметров напряженно-деформированного состояния 75 размытого участка газопровода при изменении уровня воды 2.4 Расчет параметров напряженно-деформированного состояния 80 участков газопроводов, всплывавших на обводненных территориях Западной Сибири
Выводы по главе
Глава 3. Исследование напряженно-деформированного состояния 87 подводных переходов магистральных газопроводов с учетом изменения степени насыщения водой грунта прилегающих участков
3.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния 87 газопровода при постоянном уровне воды на размытом участке
3.1.1 Постановка задачи
3.1.2 Расчет напряженно-деформированного состояния подводного 89 участка газопровода, грунт над которым размыт, при изменении уровня воды на прилегающих подземных участках
3.1.2.1 Вспомогательные расчеты
3.1.2.2 Расчет прочности исследуемого участка газопровода в 93 соответствии с положениями СНиП 2.05.06−85*
3.1.2.3 Оценка прочности газопровода при уровне воды в прилегающих 98 участках ниже трубопровода (сухом грунте прилегающих участков)
3.1.2.3.1 Случай пренебрежения воздействием температурных 98 напряжений и внутреннего рабочего давления на изгиб трубопровода
3.1.2.3.2 Случай учета воздействия температурных напряжений и 100 внутреннего рабочего давления на изгиб трубопровода
3.1.2.4 Оценка прочности газопровода при повышении уровня воды в 102 прилегающих подземных участках
3.1.3 Расчет напряженно-деформированного состояния размытого 106 участка газопровода, засыпанного слабым неуплотненным грунтом
3.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния 115 газопровода при синхронном изменении уровня воды на размытом и прилегающих к нему подземных участках
3.2.1 Постановка задачи
3.2.2 Расчет напряженно-деформированного состояния размытого 117 пойменного участка газопровода при повышении уровня воды в реке
3.2.2.1 Оценка прочности газопровода при уровне воды ниже трубы
3.2.2.1.1 Случай пренебрежения воздействием температурных 120 напряжений и внутреннего рабочего давления на изгиб трубопровода
3.2.2.1.2 Случай учета воздействия температурных напряжений и 122 внутреннего рабочего давления на изгиб трубопровода
3.2.2.2 Оценка прочности газопровода при поднятии уровня воды
3.2.3 Расчет напряженно-деформированного состояния пойменного 127 участка газопровода, засыпанного слабым неуплотненным грунтом
3.2.4 Сравнение методов расчета напряженно-деформированного 131 состояния трубопровода, учитывающих и пренебрегающих изменением свойств грунта в процессе его эксплуатации
Выводы по главе
Глава 4. Разработка рекомендаций по повышению прочности и 136 устойчивости трубопроводов на обводняемых территориях 4.1 Уменьшение прогибов всплывших участков газопроводов путем засыпки трубопровода прочным уплотненным грунтом
4.1.1 Моделирование напряженно-деформированного состояния 137 газопровода при постоянном уровне воды на размытом участке
4.1.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния 144 газопровода при синхронном изменении уровня воды на размытом и прилегающих к нему подземных участках
4.2 Снижение напряжений на размытых участках газопроводов 151 путем изменения параметров эксплуатации трубопровода
4.3 Границы применимости методов расчета напряженно- 157 деформированного состояния обводненных участков трубопровода, пренебрегающих воздействием прилегающих подземных участков
4.4 Исследование длины участка прогиба газопровода в 162 вертикальном вверх направлении, образующегося при всплытии трубы
Выводы по главе
Список литературы
- Айнбиндер А. Б. Расчет магистральных и промысловых трубопроводов на прочность и устойчивость: Справочное пособие. М.: Недра, 1991. — 287 с.
- Айнбиндер А. Б., Камерштейн А. Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость. М.: Недра, 1982. — 340 с.
- Блок-схемы программ расчета на прочность линейной части магистральных трубопроводов / Айнбиндер А. Б. и др. М.: ВНИИСТ, 1983. — 167 с.
- Болдырев Г. Г. Устойчивость и деформируемость оснований анкерных фундаментов. М.: Стройиздат. 1987. — 80 с.
- Бородавкин П. П. Механика грунтов: Учебник для вузов. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2003. — 349 с.
- Бородавкин П. П. Морские нефтегазовые сооружения: Учебник для вузов. Часть 1. Конструирование. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2006. — 555 с.
- Бородавкин П. П. Морские нефтегазовые сооружения: Учебник для вузов. Часть 2. Технология строительства. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2007. — 408 с.
- Бородавкин П. П. Подземные магистральные трубопроводы. М.: ООО «Издательство «Энерджи Пресс», 2011. — 480 с.
- Васидзу К. Вариационные методы в теории упругости и пластичности: Пер с англ. М.: Мир, 1987. — 542 с.
- Васильев Н. П. Балластировка и закрепление трубопроводов. М.: Недра, 1984.- 166 с.
- Вольмир А. С. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967. -984 с.
- ВСН 010−88. Строительство магистральных трубопроводов. Подводные переходы. М.: Миннефтегазстрой, 1989. — 58 с.
- ВСН 39−1.9−003−98. Конструкции и способы балластировки подземных трубопроводов. М., 1998. — 51 с.
- ВСН 163−83. Учет деформаций речных русел и берегов водоемов в зоне подводных переходов магистральных трубопроводов (нефтегазопроводов). М.: Миннефтегазстрой, 1982. — 74 с.
- Горбунов-Посадов М. И., Маликова Т. А., Соломин В. И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984. — 679 с.
- ГОСТ 19 912–2001. Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием. М., 2001. — 14 с.
- ГОСТ 20 276–99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости. М., 1999. — 49 с.
- Григоренко П. Н., Ахметов Ф. Ш. Устойчивость трубопроводов против всплытия на периодически обводняемых участках: Учеб. пособие. Уфа: Изд-во УНИ, 1989.-87 с.
- Губанок И. И., Шаньгин А. М. Анализ надежности линейной части газопроводов ГП «Севергазпром» // Вопросы надежности газопроводных конструкций. М.: ВНИИГАЗ, 1993. — С. 21 — 27.
- Губанок И. И. Повышение надежности и безопасности объектов линейной части МГ // Газовая промышленность, 2004. № 6. — С. 20−21.
- Дерцакян А. К., Васильев Н. П. Строительство трубопроводов на болотах и многолетнемерзлых грунтах. М.: Недра, 1978. — 167 с.
- Димов Л. А. О применении основных положений механики грунтов к расчету подземных трубопроводов // Газовая промышленность, 1995. № 5. — С. 33 -34.
- Димов Л. А. Сопротивление грунта вертикальному вверх перемещению подземных трубопроводов и других мелкозаглубленных сооружений // Вопросынадежности газопроводных конструкций: Сб. науч. тр. М.: ВНИИГАЗ, 1993. — С. 87 — 96.
- Димов JI. А. Основные направления совершенствования проектирования и расчета подземных газопроводов // Газовая промышленность, 1996. № 3. — С.67 -70.
- Димов JI. А. Надежность и безопасность газопроводов в условиях болот на Севере // Газовая промышленность, 1998. № 11. — С.22 — 23.
- Димов JI. А., Богушевская Е. М. Магистральные трубопроводы в условиях болот и обводненной местности. М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2010. — 392 с.
- Димов Л. А. Богушевская Е. М., Соломатина Т. М. Последствия отступлений от проекта при строительстве подземных трубопроводов // Строительство трубопроводов, 1992. № 7. — С. 31 — 33.
- Динков В. А., Иванцов О. М. Открытое письмо в журнал «Газовая промышленность» // Газовая промышленность, 1998. № 3. — с. 12 — 13.
- Долгов И. А., Васьков И. А., Горчаков В. А. Надежная и безопасная эксплуатация магистральных трубопроводов // Газовая промышленность, 2006. -№ 12. -с. 22−27.
- Забела К. А. Красков В. А., Москвич В. М. и др. Безопасность пересечения трубопроводами водных преград. М.: Недра, 2001. — 194 с.
- Иванцов О. М. Надежность магистральных трубопроводов. М.: КИИП «Нефтегазстройинформреклама», 1991. — 174 с.
- Идрисов Р. X. Обеспечение надежности и безопасности подводных переходов магистральных нефтепроводов / Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Уфа: ГУП «Институт проблем транспорта энергоресурсов», 2002. — 42 с.
- Ильгамов М. А. Статические задачи гидроупругости. Казань: Институт механики и машиностроения РАН, 1994. — 208 с.
- Инструкция по оценке прочности и контролю участков газопроводов в слабонесущих грунтах. М.: ВНИИГАЗ, 1986. — 97 с.
- Инструкция по проектированию трубопроводов, укладываемых в насыпи и с малым заглублением в грунт. М.: ОНТИ ВНИИСТ, 1967. — 25 с.
- Коробков Г. Е., Зарипов Р. М., Шаммазов И. А. Численное моделирование напряженно-деформированного состояния и устойчивости трубопроводов и резервуаров в осложненных условиях эксплуатации. СПб.: Недра, 2009.-410 с.
- Крылов Г. В., Ott К. Ф., Смирнов В. А., Стояков В. М. Эксплуатационная надежность газопроводов // Газовая промышленность, 1999. -ЖЗ.-С.57 58.
- Кукушкин Б. М., Канаев В. Я. Строительство подводных трубопроводов. -М.: Недра, 1982.- 176 с.
- Лисин В. Н., Шарыгин В. М., Поляков Г. Н. и др. Тенденции развития и опыт эксплуатации линейной части магистральных газопроводов на Крайнем Севере // Транспорт и подземное хранение газа: Обзорная информация / ВНИИЭ Газпром, 1989. Вып. 8. — 39 с.
- Литвин И. Е. Обеспечение работоспособности трубопроводов, эксплуатируемых в водных средах / Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. — 250 с.
- Мазур И. И., Иванцов О. М. Безопасность трубопроводных систем. М.: Елима, 2001. — с. 526 — 532, 625 — 666.
- Методика гидростатического районирования территории Российской Федерации. М.: Министерство природных ресурсов Российской Федерации, 2007. — 8 с.
- Морозов В. Н. Магистральные трубопроводы в сложных инженерно-геологических условиях. Л.: Недра, 1982. — 123 с.
- Мусаткина Т. А., Соколов С. М. Экспериментальное исследование взаимодействия трубопровода с торфяной засыпкой при вертикальных перемещениях // РНТС ВНИИОЭНГ. Серия Нефтепромысловое строительство. -М., 1975.-Вып. 2.-С. 15−17.
- Петров И. П., Айнбиндер А. Б. Сопротивление грунта поперечным и продольным перемещениям труб // Вопросы прочности трубопроводов: Сб. науч. тр. ВНИИСТ, 1971.-Вып. 25.-С. 163- 179.
- Рекомендации по оценке несущей способности участков газопроводов в непроектном положении. М.: ВНИИгаз, 1986. — 43 с.
- Рекомендации по оценке работоспособности подводных переходов газопроводов при наличии размывов дна. М.: ВНИИгаз, 1995. — 40 с.
- Рекомендации по повышению надежности эксплуатации пойменных и русловых участков подводных переходов газопроводов Соленинское-Мессояха-Норильск. М.: ВНИИгаз, 1987. — 47 с.
- Ремизов В.В., Сулейманов P.C., Ланчаков Г. А., Чигир В. Г. и др. Диагностика состояния газотранспортных систем Крайнего Севера. Техногеоэкологический анализ состояния переходов трубопроводов через средние и малые водотоки. М.: ИРЦ Газпром, 1998. — 83 с.
- Романцов С. В., Шарыгин В. М. Конструктивно-технологические решения по восстановлению устойчивости действующих газопроводов // Газовая промышленность, 2007. № 8. — С.33 — 36.
- Руководство по автоматизированному расчету на прочность линейной части трубопроводов: Р 499−83 / А. Б. Айнбиндер, B.C. Шевчук, А. П. Аптекарь и др. М.: ВНИИСТ, 1984. — 206 с.
- Руководство по расчету с применением ЭВМ подземных трубопроводов с произвольным очертанием оси в вертикальной плоскости: Р 290−77 / Айнбиндер А. Б., Дроботя А. И., Гильзин С. К., Олейник Л. Н. М.: ВНИИСТ, 1979. — 58 с.
- Руководство по расчету с применением ЭВМ подземных трубопроводов с произвольным очертанием оси в горизонтальной плоскости: Р 319−78 / Айнбиндер А. Б., Дроботя А. И., Гильзин С. К. и др. М.: ВНИИСТ, 1979. — 54 с.
- Руководство по расчету с применением ЭВМ подземных трубопроводов с произвольным очертанием оси в горизонтальной плоскости на обводненных участках: Р 371−79 / Айнбиндер А. Б., Дроботя А. И., Гильзин С. К. и др. М.: ВНИИСТ, 1980.-44 с.
- Руководство по расчету с применением ЭВМ подземных трубопроводов с произвольным очертанием оси в вертикальной плоскости на обводненных участках: Р 372−79 / Айнбиндер А. Б., Дроботя А. И., Гильзин С. К. и др. М.: ВНИИСТ, 1980.-53 с.
- Семяшкин А. А., Щур Н. М. Анализ ремонтных работ газопровода Вуктыл-Ухта // Способы строительства и материалы для нефтегазовой отрасли Севера и п-ва Ямал: Сб. науч. тр. М.: ВНИИСТ, 1988. — С.20 — 26.
- Смородинов М. И. Анкерные устройства в строительстве. М.: Стройиздат, 1983.- 184 с.
- СНиП 2.05.06−85*. Магистральные трубопроводы / Минстрой России. -М.: ГУПЦПП, 1997. 52 с.
- СНиП 11−02−96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М.: Мистрой России, 1996. — 52 с.
- СНиП Ш-42−80*. Магистральные трубопроводы. Правила производства и приемки работ. М., 1997. — 44 с.
- СП 11−105−97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Ч. 1. Общие правила производства работ. М., 1997. — 54 с.
- СП 20.13 330.2011 «СНиП 2.01.07−85* Нагрузки и воздействия». М.: Госстрой СССР, 1985. — 48 с.
- СП 22.13 330.2011 «СНиП 2.02.01−83*. Основания здания и сооружений». М.: Госстрой СССР, 1983. — 52 с.
- СП 50−101−2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М., 2005. — 155 с.
- СП 107−34−96. ОАО «Газпром». Балластировка, обеспечение устойчивости положения газопроводов на проектных отметках / Под ред. Патона Б. Е., Динкова В. А., Иванцова О. М. М.: ОАО «Газпром», 1996. — 26 с.
- СП 108−34−97 Сооружение подводных переходов / Под ред. Патона Б. Е., Динкова В. А., Иванцова О. М. М.: ОАО «Газпром», 1998. — 47 с.
- Спектор Ю. И. Бабин JI. А. Укрепление берегов в створах подводных трубопроводов. М.: ВНИИПКтехоргнефтегазстрой, 1988. — 36 с.
- Справочник по проектированию магистральных трубопроводов / Под ред. Дерцакяна А. К. Д.: Недра, 1977. — 518 с.
- СТО 36 554 501−014−2008. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения. М.: ФГУП НИЦ Строительство, 2008. — 16 с.
- СТО Газпром 2−2.1−131−2007. Инструкция по применению стальных труб на объектах ОАО «Газпром». М.: ООО «ВНИИГАЗ», 2007. — 159 с.
- СТО Газпром 2−2.1−249−2008. Магистральные газопроводы. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2008. — 157 с.
- СТО Газпром 2−3.5−454−2010. Правила эксплуатации магистральных газопроводов. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2010.-241 с.
- СТП 8828−161−2001. Ремонт размытых и провисающих участков газопроводов методом подсадки. Технология ремонта, расчетное оборудование /
- Илатовский Ю. В., Теплицкий Ю. А., Шарыгин В. М. Ухта: «СеверНИПИгаз», 2001.-28 с.
- Тимербулатов Г. Н. Оценка напряженно-деформированного состояния газопроводов при их ремонте в заболоченной местности / Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа: УНИ, 1989.- 19 с.
- Тимошенко С. П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Наука, 1966.-636 с.
- Типовые расчеты при проектировании, строительстве и ремонте газонефтепроводов: учеб. пособие / Под ред. Быкова Л. И. СПб.: Недра, 2011. -748 с.
- Федосеев В. И. Избранные задачи по строительной механике. М.: Наука, 1979.-266 с.
- Филин А. П. Прикладная механика твердого деформированного тела. В 2-х т. Т. 11. — М.: Наука, 1978. — 616 с.
- Харионовский В. В. Надежность и ресурс конструкций газопроводов. -М.: Недра, 2000.-467 с.
- Харионовский В. В. Повышение прочности газопроводов в сложных условиях. Л.: Недра, 1990. — 179 с.
- Харионовский В. В., Окопный Ю. А., Радин В. П. Исследование устойчивости подводных переходов газопроводов, имеющих размытые участки // Проблемы надежности газопроводных конструкций. М.: ВННИгаз, 1991. — с. 94 -99.
- Харионовский В. В., Ремизов Д. И., Попов О. Н. Анализ технического состояния газопроводов на участке Ямбург-Ныда // Газовая промышленность, 2006. № 1. — С.34 — 38.
- Хигер М. Ш. Изгиб неограниченного трубопровода на нелинейно упругом основании // Строительство трубопроводов, 1977. № 1. — С. 25 — 26.
- Хигер М. Ш., Николаев Н. В. Изгиб трубопровода на нелинейно упругом торфяном основании / Изв. ВУЗов. Серия «Строительство и архитектура», 1975. -№ 5.-С. 53−56.
- Чигир В.Г., Егурцов С. А., Степаненко А. И. Проблемы диагностики балочных переходов газотранспортных систем в криолитозоне // Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1998. Киев, № 1. — С. 50 — 57.
- Шаммазов А. М., Мугаллимов Ф. М., Нефедова Н. Ф. Подводные переходы магистральных нефтепроводов. М.: ООО «Недрабизнесцентр», 2000. -237 с.
- Шаммазов А. М., Чичелов В. А., Зарипов Р. М. и др. Расчет магистральных газопроводов в карстовой зоне. Уфа: Гилем, 1999. — 215 с.
- Шарыгин В. М. Аналитическое обоснование и практические методы восстановления устойчивости участков газопроводов в условиях болот // Наука и техника в газовой промышленности, 2005. № 2. — С. 48 — 58.
- Шарыгин В. М. Методы анализа состояния и обеспечения устойчивости ремонтируемых участков газопроводов. ООО «Севергазпром» // Материалы международной конференции «Газотранспортные системы: настоящее и будущее». М.: ВНИИГАЗ, 2005 г. — С. 13.
- Шарыгин В. М. Разработка методов повышения устойчивости северных газопроводов / Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. М.: ВНИИГАЗ, 2006. — 41 с.
- Шарыгин В. М., Яковлев А. Я. Прокладка и балластировка газопроводов в сложных условиях. М.: ЦентрЛитНефтегаз, 2009. — 228 с.
- Ясин Э.М., Черникин В. И. Устойчивость подземных трубопроводов. -М.: Недра, 1968, — 119 с.
- Awoshiku К., Tokano М. Analysis of pipelines subjected to different ground settlement // Nippon kokan Techn. Rept. 1972. N 14.
- Elling R.E. The influence of interface friction and tensile debonding on stresses in buried cylinders // Transport Res. Ree. 1985. N 1008. P. 72 80.
- Hurst W.W., Bellamy L.J., Geber J.A., Astley J.А. Анализ причин аварий на трубопроводах. J. Hazardous Maber 26. 1991. — № 2.
- Jen B.C., Tofant G.D. Geotechnical assessment of soil stress on pipeline coatings. P. 2 // Pipe Line Ind. 1985. 63. N 5. P. 59 60.
- Muleski G.E., Ariman T. A shell model for buried pipes in earthquakes // Soil Dyn and Earthquake Eng. 1985. Vol. 4. N 1.
- Prufer G. Anwendung der graphischer datenverarbeitung fur rohrnetzberechnung en bei den Berliner Gaswerken / GASAG. GWF. Gas/Erdgas 1985. 126. N7.
- Sommer H. Festigkeitsnachweise fur raumliche und ebene Rohrleitungssysteme mit PKR 1002 // Stadt-und-Gebaudetechn. 1985. 39. N 2.
- Trautman C.H., O’Rourke T.D. Lateral force-displacement of buried pipe // Geotechn. Eng. J. 1985. III. N 9. P. 1077 1092.
- Trautman C.H., O’Rourke Т.О. Uplift force-displacement response of buried pipe // Geotechn. Eng. J. 1985. III. N 9. P. 1061 1076.
- Webb B.C. Here’s an update on pipeline anchoring // Oil and Gas Journal, vol. 81. -№ 20, p. 79−83.