|
Т.И. Лаптева
|
ООО «Газпром ВНИИГАЗ» |
Москва, Россия T_Lapteva@vniigaz.gazprom.ru |
В прибрежной зоне арктического шельфа вблизи берегов возможно развитие донных субаквальных многолетнемерзлых пород (СММП). На подобных участках может происходить промерзание донных пород вокруг морского трубопровода, транспортирующего продукт даже при слабоотрицательных температурах. При промерзании грунта происходит его криогенное (морозное) пучение, что может привести к изменению планово-высотного положения морского трубопровода с появлением дополнительных продольных (осевых) напряжений, влияющих на эксплуатационную надежность трубопровода. Предложенные аналитические выражения для определения напряжений в стенке морского трубопровода позволяют с достаточной для инженерных расчетов точностью и с минимальными временными затратами оценить напряженно-деформированное состояние морских трубопроводов на стадии предпроектных разработок при промерзании СММП в прибрежной зоне арктического шельфа [1].
Материалы и методы
На основе решения дифференциального уравнения изогнутой оси трубопровода с помощью методов компьютерной алгебры с привлечением стандартных операторов и пакетов среды Mathematica 5.2 были получены аналитические выражения для определения напряжений в стенке морского трубопровода. Для оценки точности проведенных инженерных расчетов было проведено математическое моделирование поведения системы трубопровод - грунт с использованием метода конечных элементов, реализованное в стандартной программе Ansys Mechanical 14.0.
Итоги
Приведены расчетные значения для определения изменения полных продольных и эквивалентных напряжений в стенке морского трубопровода в зависимости от вида перекачиваемого продукта, перекрывающего слоя грунта и высоты выпора грунта при морозном пучении СММП в прибрежной зоне арктического шельфа.
Выводы
1. На основе полученных аналитических выражений для морских трубопроводов проведено исследование напряженно-деформированного состояния морского трубопровода при морозном пучении СММП в прибрежной зоне арктического шельфа.
2. Полученные аналитические выражения с достаточной для инженерных расчетов точностью и с минимальными временными затратами могут быть рекомендованы для определения напряжений в стенке морского трубопровода на стадии предпроектных разработок.
