Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В настоящее время основные травления научно-технического развития в области строительства и ремонта ігистральньїх трубопроводов связаны с разработкой и внедрением «огрессивных ресурсосберегающих и экологически чистых технологических гацессов, способствующих повышению уровня качества вьшолняемых работ, едовательно, и надежности эксплуатации. Особое значение эти проблемы іиобретают при строительстве и ремонте магистральных трубопроводов в болоченной и обводненной местности с их специфическими природно-иматическими условиями.
Одной из наиболее важных задач является разработка новых яодологических решений в определении перемещений трубопровода, [званных эксплуатационными нагрузками и воздействиями на трубопровод зличных динамических и термодинамических процессов, имеющих место как утри, так и вне трубопровода.
Устойчивость трубопроводов на проектных отметках чаще всего еспечивается за счет навески одиночных утяжеляющих железобетонных /зов или сборных железобетонных утяжелителей, а также установки керных устройств различных конструкций. Закрепление трубопроводов керными устройствами принципиально отличается от всех других способов иластировки, так как в этом случае собственная масса анкера во много раз ньше развиваемой им удерживающей силы.
Потеря устойчивости трубопровода, проложенного в обводненной етности или на переходе через болото, может привести к резкому вышению напряжений в трубопроводе, к нарушению прочности труб и зреждениям изоляционного покрытая, требует значительных затрат на
проведение ремонтно-восстановительных работ и погружение трубопроводе проектное положение. Во многих случаях это связано с укладкой трубопровс в новую траншею.
Одним из возможных способов обеспечения устойчивого положен трубопровода на проектных отметках - закрепление их анкерны устройствами. Основными преимуществами, способствующими широко использованию анкерных устройств в трубопроводном строительстве, являюі быстрота их доставки и установки, возможность заглубления анкера ( нарушения структуры грунта, а также относительно небольшая стоимос анкерного устройства. Тем не менее, общие затраты существенным образ зависят от расчетного значения несущей способности анкера и мете включения анкерного устройства в работу.
В связи с этим возникла необходимость в проведении специальн исследований, направленных на изучение конструктивных особенное! использования анкерных устройств при строительстве и ремонте магистральн трубопроводов с целью совершенствования методов расчетов технологическ параметров их установки, обеспечивающих продольную устойчивость участи трубопроводов в обводненной местности.
Выполненные исследования являются актуальными, так как связаны реализацией задач по обеспечению высоконадежного трубопроводнс транспорта. Работа вьшолнялась в рамках комплексной отраслевой научі технической программы «Повышение технологической безопасности устойчивости функционирования объектов ОАО «Газпром»».
Цель диссертационной работы - разработка методов расчета напряжені деформированного состояния участка магистрального трубопровода заболоченной и обводненной местности с учетом закрепления его анкерны: устройствами на основе исследования их несущей способности и устойчивое трубопровода в условиях неопределенности исходных характеристик.
Основные задачи исследований. В соответствии с поставленной целью в ссертационной работе решены следующие задачи:
1. Анализ существующих подходов к назначению технологических
раметров использования анкерных устройств для обеспечения надежности
гистральных трубопроводов на обводненных участках трассы.
2. Разработка статистического метода обработки результатов исследований
зико-механических свойств грунтов с помощью теории нечетких множеств.
3. Разработка математических моделей, описывающих продольную
гойчивость подземного трубопровода с учетом начального искривления и
«личных диаграмм состояния анкеров.
-
Разработка методов расчета несущей способности анкера с помощью эпределенных величин характеристик грунта.
-
Разработка пакета программ для расчета технологических параметров фективного распределения поперечной нагрузки по длине изгибаемого істка магистрального трубопровода в обводненной местности.
Научная новизна. Представленная работа является комплексным :периментальным и теоретическим исследованием по изучению методов генетической обработки результатов испытаний анкеров на выдергивающую рузку, свойств грунта и моделирования продольной устойчивости участка 'бопровода при воздействии продольной и поперечной нагрузки.
Использование математических моделей статистической обработки иериментальных данных и основных положений теории нечетких множеств, шолило впервые разработать методику получения характеристик грунта с эеделением возможных границ изменения этих характеристик, а также пени возможности реализации промежуточных значений.
На основе экспериментальных данных впервые выполнено аналитическое ісание режима работы анкера в виде непрерывной трехпараметрической івой, что позволило разработать единую модель продольной устойчивости
участка магистрального трубопровода в обводненной местности. Выявленн разброс параметров впервые позволил описать неопределенность режи работы анкера с помощью нечетких множеств.
Путем многовариантных расчетов впервые показано, что существеш влияние на критические значения продольных и поперечных натру: оказывает не только общая удерживающивающая способность всех анкеров, и их возможное различие в несущей способности. Предложена методика оцеп влияния качества выполнения строительно-монтажных работ при закреплен анкеров на эксплуатационную надежность участка трубопровода в обводненії местности.
Впервые разработан пакет прикладных программ для исследован продольной устойчивости трубопровода с начальным искривлением использованием в алгоритме метода дифференцирования по параметру последующим определением меры возможности потери участком газопровс продольной устойчивости.
Практическая ценность научных исследований и реализация работь промышленности. Результаты исследований включены в следуют отраслевые нормативно-технические разработки:
рекомендации по статистической обработке экспериментальн исследований, направленных на определение характеристик грунта помощью нечетких множеств - Москва: НЛП "Стройпроектсервис", 1999;
расчет продольной устойчивости участка магистрального трубопровода использованием аналитического описания диаграммы работы анкера программный продукт системы PLSystem / Anchor (Pipeline System Anchor) - Москва: ИНЭИ РАН, 1998.
Указанные разработки могут использоваться при проектироваш организации и проведении работ по сооружению и ремонту магистральн трубопроводов в обводненной местности.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы окладывались и обсуждались на:
конференции "Новые технологии в газовой промышленности" (г. Москва, 1995);
межвузовской конференции "Нефть и газ - 96" (г. Москва, 1996); научно-техническом семинаре "Передовые методы и средства защиты трубопроводных систем от коррозии" (г. Кострома, 1996); 2-й научно-технической конференции "Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России" (г. Москва, 1996).
Публикации. По материалам диссертационного исследования губликовано 12 работ, в том числе 2 обзора.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, :новных выводов, приложения и списка литературы из 88 наименований, удержание изложено на 132 страницах, 39 рисунках и 1 таблице.