Расчет устойчивости морских подводных трубопроводов при воздействии волн и течений

Глубоководный участок

Для трубопроводов, укладываемых на глубоководных участках трассы, волновые воздействия можно не учитывать. Устойчивость трубопровода будет обеспечена, если его наименьший вес подобран в соответствии с условием:

(2.12)

где KH – коэффициент надежности устойчивого положения трубопровода на дне моря. Значение коэффициента надежности принимается KН = 1,15 — 1,20 в зависимости от гидрометеорологических условий по трассе трубопровода;

GT–расчетная масса на воздухе 1 м трубопровода с учетом изоляции, кг/м,

;(2.13)

Где DH – наружный диаметр трубы, м, DH = 1020 мм;

DB – наружный диаметр трубы, м, DB = 995 мм;

Dи – диаметр по изоляции трубы, м, Dи = 1032 мм;

гcm – объемная масса стали, кг/м3, гcm = 7850 кг/м3;

ги – объемная масса изоляционного покрытия, кг/м3, гиз = 690 кг/м3;

RT – расчетная выталкивающая сила воды (сила Архимеда), действующая на 1 м трубопровода с учетом изоляции, кг/м,

;(2.14)

гдегв–объемная масса морской воды, кг/м3, гв = 1030 кг/м3;

Gб–расчетная масса на воздухе балласта, потребного для пригрузки 1 м по длине трубопровода, кг/м,

;(2.15)

Где гд – объемная масса материала балласта, кг/м3, гд = 2900 кг/м3;

Rб–расчетная выталкивающая сила воды, действующая на балласт, необходимый для пригрузки 1 м по длине трубопровода, кг/м,

;(2.16)

При значительном придонном течении (0,5 м/с) дополнительно к весу балласта, определенному по формуле (2.15), добавляется вес балласта, определенный по формулам (2.21), (2.29), (2.30), компенсирующий нагрузку, вызванную течением.

Диаметр обетонированного подводного трубопровода определяют по формуле:

;(2.17)

Толщины бетонного покрытия:

(2.18)

Рассчитаем толщину бетонного покрытия для нашего случая. Для этого примем исходные данные:

Таким образом, толщина бетонного покрытия на глубоководном участке трубопровода составляет 118 мм.

Для определения параметров волнения необходимо пользоваться картой акватории, на которой обозначена трасса трубопровода, нанесены линии равных высот и показано направление (лучи) распространения их при прохождении над трубопроводом.

Вероятностные характеристики расчетной волны при определении устойчивости морских трубопроводов принимаются в соответствии с указаниями «Рекомендаций по проектированию и строительству морских подводных нефтегазопроводов Р 412-81».

Допустимый наименьший вес трубопровода в воде рассчитывают по формуле:

(2.19)

где КH – коэффициент надежности, КH = 1,2;

N – коэффициент, характеризующий соприкасание трубопровода с подстилающим грунтом морского дна, n = 1,35 (по таблице 2.1);

F коэффициент трения при перемещении трубопровода поперек трассы, f = 0,45 (по таблице 2.1);

Таблица 2.1 — Таблица подбора коэффициентов n и f