Методика определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.17, кандидат технических наук Уварова, Татьяна Эриковна

• Уварова, Татьяна Эриковна
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Уварова, Татьяна Эриковна

СОДЕРЖАНИЕ

("'тг

ВВЕДЕНИЕ

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА

1.1. Проектирование морских гидротехнических сооружений на усталость

111 ТГ лнг>ттлгттдт?нтл^ гЬгупа/гъ.т пр rrr»ptr»mirmv гтл nnaxpvmmtrgcfmy

А.*. Л. * » W 1 Д W ■ ' ' * li Ul'l W / V' i_< - ■ ■ ■ > ■ * ж W * *—' * X л Ж. • , V • 1 . » ■ I I Л '^-W'VJI.V

г^пглтгл-римтд рпнтинритат.нлгл тттр>пт.гЬя 1

vu v/^ J /llV^Jll АЛЛ AWA^AlXll VX1 X VW ЖЛ/iA VA V/ J-X-l Vi/^i^^/V«

1.1.2. Надежность инженерных сооружений и оценка усталостной прочности материала конструкции

1.2. Описание ледового режима морских акваторий

1.2.1. Модели ледового режима

1.2.2. Учет размеров льдин в моделях ледяного покрова

1.3. Методы описания воздействий ледяного покрова на

сооружения шельсЬа

1.3.1. Модели ледовой нагрузки

1.3.2. Модели разрушения ледяных полей опооой с о опу же н и я

1 A rmrottm si -»■•'• ^ ^

2. И МИТ АТТИОЧЧ А Я МОДЕЛЬ ФОРМИРОВ АНИЯ РЕЖИМА

НАГРУЖЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ 2.1. Постановка задачи

• j—J • J. &J 1Г Ор И' i 11 J) 01 р IVi М i)I р 3 СЧ v i. м

функционирования системы

ттрттаргяя ггпитя — пгтпля гргипптрунииег.глго cn^nviirefrwir

1 д. лл л. v4~r * iav д.«х л V«- v/жж v/jj t-л. д. х V/i хххх & i w x v V w j /xi Wi £ Л-J X

2.3. Выводы

q ТЛГГ ТТТГ TT/^iO Л ГТГЛТС ТПГТРВД /ГТ;ГЦТ/ГТ>0"С> л ххцг^т* л лг\ ттс ттт*

МЕХАНИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛЬДА С ОПОРОЙ МЛП

3.1. План эксперимента

расчетов и их анализ

3.3. Выводы

4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА НАГРУЖЕНИЯ СООРУЖЕНИЯ ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ

4.1. Характеристика ледового режима северо-восточного шельфа о.

Г1 ятя пин

4.2. Исследование вероятностной модели формирования ледовой нагрз'зки

4.2.1. Исходные данные

4.2.2. Анализ результатов исследований

4.3. Практическое применения результатов расчета (расчет конструкции на усталостную прочность)

4.3.1. Определение предела выносливости материала

конструкции

4.3.2. Определение геометрических характеристик сечения

МЛП

4.3.3. Схематизация экс п л у &тсщи онн о й нагруженности сооружения

А 1 А "Ч^отяппгтнгяа ттпттнпгтт, тггтстп\,'т<и1ли

■ • W < I ч V- V i. Uv JLV V А. X Л. ij^ AAA W * А/ AW AAV A XVJJ^i г 11 ,

4.3.5. Расчет фикции распределения ресурса конструкции

4.3.6. Расчет и обеспечение надежности по к^итесию

1" " ' * 1 ' *v' ** * * I* *v*

усталостного юазо'^шения

4.4. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом»

ВВЕДЕНИЕ.

Постепенное истощение запасов нефти и газа в районах их традиционной добычи обуславливает необходимость удовлетворения энергетических запасов страны за счет разработки нефтегазовых месторождений на континентальном шельфе, свыше 70% которого являются перспективными для освоения. По данным геологоразведочных работ 85% общего нефтегазового потенциала российского шельфа принадлежит кедрам арктических морей и 14% дальневосточных. Освоение нефтегазовых месторождений шельфа северных морей в значительной степени осложняется наличием ледяного покрова. X зр з.ктср лсдо в ы х ус Л О ВПК та-

глтту т>от?лило /\ттгл£* ттоттдрт лпллл^ч ^тилттт^^т^ттм лтг\лтттлтт1.лт¥15> гт Т/*От/- г» ттл ттлтвтхр 1х*1Л ^айиПОхЗ х сИацпй, V 1 ч^лЪч^ х1>са лил vлv/дvlJЗЙCJ

технические решения нефтегазопромысловых сооружений. В подобных условиях

аом^лттро ггоплпр^ивигтл* лттала^чаи* ААРАоима \|аг»тЛТ\А»1гтт|аитт стрпстотла отплитапг. Пааич/ЛС^ ч^ч/о^/^ахИл 1*1 а ^^^уху/ц^хахтага ух£>л/1\*/ х v-/! 1. х ч^хГ»

ство ле достой ких гидротехнических сооружений (ГТС), в частности, морских ле-достойких платформ (МЛП).

Основным фактором, влияющим на условия эксплуатации и надежности МЛП, является ледовый режим морской акватории в районе строительства и, как следствие, ледовые нагрузки и воздействия на сооружение. Поэтому обоснованное определение ледовых нагрузок, действующих на сооружения шельфа, является чрезвычайно важной народнохозяйственной проблемой. С одной стороны их занижение может привести к значительному материальному и экономическому ущербу, а с другой - их завышение вызывает удорожание сооружения и резкое снижение рентабельности разработки месторождения.

Современные МЛП обладают большой капитальностью и материалоемкостью, а аварии на этих сооружениях могут вызвать серьезные последствия для людей и окружающей среды, в связи с чем к ним предъявляются повышенные требования по надежности.

Действующие в нзстоящбс время нормы проектирования составлены на основе концепции предельных состояний, которая не позволяет полностью учесть случайную природу ледовых нагрузок и воздействий на МЛП. В них практически отсутствуют рекомендации по определению функций распределения параметров ледового режима морских акваторий, используемые для оценки надежности МЛП.

Исследованиями установлено, что ледовые воздействия создают опасные динамические режимы нагружения конструкций сооружения, действующие в течение значительного периода. При этом возникает сложный динамический процесс колебания конструкции, параметры которого зависят не только от свойств льда, ко и от характеристик самого сооружения. Как показывают эксперименты, нагрузка на сооружение при хрупком разрушении льда носит циклический харак-

тер, что способствует образованию необратимых деформаций и повреждений. Поэтому есть опасность потери несущей способности конструкции за счет накопления усталостных повреждений в опасных сечениях от сравнительно умеренных нагрузок большой повторяемости, и задача оценки надежности с позиции постепенного отказа (аварии от усталостного разрушения) становится актуальной.

В свою очередь, эффективность применения вероятностных методов расчета на усталость связана с тем, что на основе учета рассеяния характеристик прочности и нагруженности, они позволяют рассчитать функцию распределения ресурса конструкции до возникновения усталостной трещины даже на стадии проектирования.

В нормативной литературе практически отсутствуют рекомендации по прогнозу режима нагружения сооружений дрейфующим ледяным покровом для оценки надежности сооружений с позиции возникновения постепенного отказа. Кроме того, недостаточно изучены сами процессы взаимодействия ледяных образований с конструкциями морских ГТС, закономерности изменения ледовых нагрузок и возможные расчетные случаи.

Таким образом, проблема определения ледовых нагрузок и воздействий с учетом их вероятностной природы является актуальной.

Целью работы является разработка методики вероятностного расчета количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом, для оценки наде шести конструкций с позиции постепенного отказа.

Основными задачами исследований были: » разработка вероятностной модели формирования ледовой нагрузки от ровных ледяных полей;

* разработка имитационной модели механического взаимодействия ледяного покрова с опорами МЛП,

* разработка алгоритма и программы расчета на ЭВМ;

® численные исследования разработанных матехматических моделей.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 125страниц текста, 35 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 132 наименований и приложения на 45 страницах.

В первой главе дан краткий анализ конструктивных решений МЛП, запроектированных для акваторий с тяжелым ледовым режихмом, рассмотрен широкий круг вопросов, связанных с проектированием гидротехнических сооружений на усталость. Выполнен анализ литературы по методам описания воздействия льда на опоры МЛП. Также приведены некоторые модели описания ледового режима морских акваторий и модели разрушения льда при его взаимодействии с опорой

МЛ П. Кроме того, даны основные определения и понятия, необходимые для расчета усталостной прочности конструкции и рассмотрен принцип оценки надежности сооружения с позиции постепенного (усталостного) отказа.

В отличие от внезапных отказов, которые возникают от максимальных нагрузок редкой повторяемости (например, от торосов, что приводит к авариям от превышения нагрузки над несущей способностью сооружения), постепенный отказ возможен от так называемого усталостного разрушения элементов конструкции. Накопление усталостных повреждений в опасных сечениях конструкции происходит даже при умеренных значениях напряжений, соответственно, внешних нагрузок, многократно повторяющихся в течение длительного периода, например, от ровного ледяного покрова.

Процесс формирования ледовых воздействий на сооружения в значительной степени определяется механизмом разрушения ледяного покрова в зоне контакта, который влияет на динамические характеристики процесса взаимодействия ледяного поля и сооружения: значения ледовых нагрузок и частоту их разрушения.

Поэтому в работе дан краткий обзор моделей разрушения льда на контакте с сооружением. При воздействии ледяных полей на сооружения вертикального профиля часто отмечается разрушение льда путем скола или сдвига некоторых фрагментов. Именно в этом случае наблюдается циклический характер изменения ледовой нагрузки, что создает опасный режим нагружения сооружения и его элементов с точки зрения оталостных повреждений в материале конструкции. Для целей усталостного расчета конструкций МЛП большое значение имеет учет циклического изменения ледовой нагрузки, которое возникает при хрупком характере разрушения ледяных полей на контакте с сооружением. Расчеты на усталость выполняют на основе определенной информации о характеристиках режима нагружения конструкций: количестве циклов нагружения, уровней нагрузок (режима нагружения). В случае вероятностной постановки и оценки надежности сооружений необходимы вероятностные характеристики распределений параметров режима нагружения.

Во второй главе изложена математическая постановка задача имитационного моделирования формирования режима нагружения сооружения ледяным покровом.

Точность определения ледовых нагрузок непосредственно влияет на надежность и экономичность технических решений МЛП. Формирование ледовой нагрузки достаточно сложная задача. Наиболее достоверными является экспериментальный метод. Однако ледостойких сооружений на шельфе построено сравнительно мало, опыт эксплуатации их ограничен как временем, так и конкретными условиями района строительства. Кроме того, экспериментальный метод очень

трудоемок и требует значительных затрат. Таким образом, целесообразно использовать теоретический подход для описания рассматриваемого процесса формирования режима нагружения.

На основе принятых допущений автором разработана вероятностная модель формирования ледовой нагрузки, предназначенная для расчета количества циклов и режима нагружения сооружения ледяным покровом. Модель основана на численном моделировании функции распределения параметров ледового режима и имитации всех возможных ситуаций, характеризуемых случайным сочетанием значений входных параметров. В результате численного моделирования и имитации всех расчетных ситуаций за весь период эксплуатации МЛП определяются вероятностные характеристики ледовой нагрузки и количества циклов нагружения.

В третьей главе приведены результаты численных исследований имитационной модели механического взаимодействия дрейфующих ледяных полей с МЛП, выполненные с использованием рекомендаций по планированию эксперимента. В работе использовался метод полнофакторного эксперимента, где анализ размерностей позволил добиться компактности плана эксперимента без потери общности и контроля. После математической обработки по программе «Планирование эксперимента» была получена полиномиальная модель для количества циклов нагружения.

В четвертой главе ы ¿¡ведены результаты численного моделирования режима нагружения сооружения ледяным покровом, дан анализ результатов и выполнен пример расчета сооружения на усталостную прочность конструкции.

Исследования функционирования разработанной вероятностной имитационной модели процесса взаимодействия дрейфующих ледяных полей с МЛП были выполнены по двум направлениям:

-исследование влияния размеров сооружения на процесс формирования количества циклов и режима нагружения сооружения;

-исследование формирования ледовой нагрузки и режима нагружения в плане. Численное моделирование проводилось для конкретного объекта - модернизированной ледостойкой платформы «Моликпак», которая в рамках проекта «Сахалин-2» установлена на одном из месторождений шельфа о. Сахалин на глубине 30 м.

В результате расчетов получены: режимы нагружения МЛП Р=^п) распределения ледовой нагрузки Б, количества циклов нагружения п, времени прореза-ния г, помимо этого для ледостойкой платформы «Моликпак» получены роза количества циклов нагружения, роза ледовой нагрузки, роза режима нагружения и роза суммарного количества циклов нагружения.

Таким образом, имитационная вероятностная модель процесса взаимодействия дрейфующего ледяного покрова с МЛП, реализована в форме программы на компьютере и позволяет определить основные параметры режима нагружения сооружения и его вероятностные характеристики.

В качестве подтверждения работоспособности предлагаемой в работе методики расчета количества циклов нагружения был выполнен пример расчета. В результате расчета построена функция распределения ресурса конструкции, выражающая связь между ресурсом (Ь) и вероятностью разрушения(СО, которая позволяет определить срок службы сооружения и планировать режим его эксплуатации.

Научная новизна работы заключается в следующем.

• Предложена оригинальная методика определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом, основанная на результатах натурных наблюдений.

• Выполнена общая вероятностная постановка проблемы моделирования ледяного покрова на морские ГТС, которая позволяет учесть вероятностные характеристики входных параметров, таких как толщина, скорость, прочность льда и т.п., и обосновано применение для этих целей метода имитационного моделирования.

• В рамках предложенной методики определения количества циклов и режима нагружения разработаны две модели: общая вероятностная модель формирования ледовой нагрузки и имитационная модель механического взаимодействия дрейфующего ледяного покрова с опорами МЛП, которые реализованы в форме компьютерной программы.

• На основе анализа численных экспериментов, выполненных с использованием рекомендаций по планированию эксперимента, была получена полиномиальная модель для количества циклов нагружения, которая может быть использована на предварительных стадиях проектирования.

Практическое значение работы. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании морских ГТС на акваториях замерзающих морей:

• для определения режима нагружения МЛП ледяным покровом и оценки усталостной прочности;

• для определения вероятностных характеристик ледовой нагрузки и количества циклов нагружения;

• для определения функции распределения ресурса конструкции, выражающей связь между ресурсом и вероятностью разрушения;

• получена возможность оценки вероятности усталостного разрушения конструкции от действия дрейфующего ледяного покрова.

Предложенная методика определения количества циклов и режима нагру-жения сооружения ледяным покровом представляет широкие возможности в проектной практике для оптимизации сооружений. Методика позволяет оценить возможность разрушения сооружения под действием усталостных напряжений, в частности, носящие локальный характер, а полученные результаты могут быть использованы для оценки надежности сооружения по постепенному отказу, определения срока его эксплуатации и планирования сроков проведения профилактических работ.

Результаты исследований использованы.

• в проекте МЛП для обустройства месторождений нефти и газа северо-восточного шельфа о. Сахалин (ледостойкая стационарная платформа № 1 на нефте-газоконденсатном месторождении в заливе Чайво, институт «СахалинНИПИмор-нефть», 1991 г.); в отчетах по г/б НИР «Надежность инженерных сооружений шельфа северных морей» (Владивосток, 1988-1993 гг.); в отчете по х/д НИР «Определить параметры ледовых воздействий для усталостных расчетов ЛСП Чайво-1 и нагрузок на нее от торосистых образований» (Владивосток, 1992 г.).

• в учебном процессе Строительного института ДВГТУ по дисциплинам «Сооружения континентального шельфа», «Проблемы портового строительства на Дальнем востоке», а также в курсов* а и дипломных работах.

Апробация работы. Основные положения работы представлялись на Всесоюзном координационном совещании по гидротехнике «Исследование влияния сооружений гидроузлов на ледовый режим рек и окружающую среду» (Дивно-горек, 1989 г.); на конференциях Международного общества шельфовой и полярной технологии, ВОРЕ (Осака, 1994 г., Монреаль, 1998 г.); на конференциях по развитию Северного морского пути, 1Ш1ЮР (Токио, 1995 г.); на втором международном студенческом конгрессе стран Азиатско-Тихоокеанского региона (Владивосток, 1997 г.); на конференции «Молодежь и научно-технический прогресс» (Владивосток, 1998 г.); на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ДВГТУ (1991-1998 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ (11 в соавторстве), в том числе 3 на английском языке, выпущено 6 научно-технических отчетов.

Автор выражает глубокую благодарность за оказанную помощь в работе к.т.н. А.Н. Четырбоцкому.

1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕДЯНОГО ПОКРОВА НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА

Одной из важных проблем освоения морских месторождений на шельфе ледовитых морей является проблема определения ледовых воздействий на технические средства различного назначения. Опыт, накопленный при освоении северных морских путей, не может быть непосредственно использован для освоения месторождений шельфа. Имеющийся кроме этого опыт по определению воздействий речного льда на конструкции речных гидротехнических сооружений также недостаточен для решения проблемы ледовых воздействий на морские гидротехнические сооружения. Это обусловлено следующими особенностями морских гидротехнических сооружений [47].

Во-первых, в отличие от морских судов шельфовые гидротехнические сооружения не изменяют, как правило, своего местоположения. Опыт ледовых плаваний с их тактикой поиска путей, благоприятных с точки зрения ледопроходимо-сти, здесь неприемлем.

Во-вторых, морские гидротехнические сооружения для освоения шельфа имеют характерные конструктивные, геометрические, технологические параметры, отличные от соответствующих параметров судов и речных гидротехнических сооружений.

В-третьих, в морских условиях направление ледовых воздействий на стационарные гидротехнические сооружения не может, как правило, быть регламентировано, и нагрузка может возникать с разной вероятностью с любого направления.

В-четвертых, скорость дрейфа ледяного покрова в открытом море может изменяться в широком диапазоне в отличие от скорости при ледоходе в реках.

В-пятых, свойства морского льда отличаются от свойств речного пресноводного льда.

Кроме того, недостаточно изучены сами процессы взаимодействия ледяных образований с конструкциями морских гидротехнических сооружений, закономерности изменения ледовых нагрузок, физико-механические и прочностные свойства морского льда, возможные расчетные случаи. Свидетельством данного факта является отсутствие достаточно обоснованных рекомендаций по проектированию ледостойких гидротехнических сооружений. Действующие нормативные документы [58,59] не охватывают многие расчетные случаи, возможные в условиях открытой морской акватории. Поэтому задачи, связанные с расчетом и проектированием МЛП, становятся актуальными.

1.1. Проектирование морских гидротехни ческих сооружений на усталость.

1.1.1. Конструктивные формы ледостойких гидротехнических сооружений континентального шельфа.

В настоящее время разработано свыше 100 различных типов МЛП и искусственных островов для различных регионов. Из них осуществлено 14 металлических платформ двух типов в заливе Кука (США) для толщины льда 0,6м и 35 искусственных островов с закрепленными и незакрепленными откосами в море Бофорта, в том числе 5 кессонных оснований до 30м, изготовленных в Японии. По мере открытия и разведки новых месторождений углеводородов на шельфе замерзающих морей появляются новые изобретения, разработки и проекты МЛП. Классификация нефтегазопромысловых сооружений, предложенная в [74], охватывает практически все типы ледостойких сооружений.

Конструктивные формы МЛП существенно зависят от глубины моря в месте их установки и конкретных природно-климатических условий акваторий. Наибольшее распространение в проектах получили следующие типы сооружений: гравитационные, свайно-гравитационные, свайные, плавучие, искусственные острова. В таблице 1.1. приведен перечень отечественных и зарубежных проектов и классификация МЛП. В таблицу включены в основном конструкции, уровень проработки которых не ниже уровня проектных предложений. На рис. 1.1. изображены схемы соответствующих констру* 1:т". Основные параметры МЛП существенно зависят от глубины, назначения и ледового режима акваторий, который, как правило, является определяющим для конструктивного решения ледостойких сооружений.

Для сравнительно умеренного ледового режима (толщина льда 0,6-1,2м, слабоконсолидированные торосы) района Берингова моря разработаны глубоководные (60-170м) гравитационные сооружения (схемы 1, 2). Эти конструкции имеют одну или три опоры конической формы, а мощное основание используется в качестве хранилища.

Для условий тяжелого ледового режима (толщина льда более 1,5м, торосы более 15м) разработаны гравитационные конструкции для меньших глубин (до 60м) с конической и цилиндрической опорной частью. Переход к цилиндрической опоре обусловлен тем, что на малых глубинах коническая опора не выполняет функции снижения ледовой нагрузки в связи с торошением льда у сооружения и заполнением обломками льда всей толщи воды до дна. Это подтверждается натурными и лабораторными исследованиями [16].

Для снижения ледовой нагрузки применяются специальные устройства: ко-

Классификация проектов МЛП.

Таблица 1.1.

Классы, подклассы, типы № Разработчик

схемы (заказчик)

1 2 3

1. Опирающиеся на дно конструкции

1.1. Гравитационные, стационарные:

Железобетонная, коническая для добычи и Ocean Drilling

хранения нефти 2 exploration

Бетонное основание для добычи нефти 11 Nippon Kokan

Одноопорные и трехопорные башни - 1,

разновидности конструкций, применяемых в 1а, Exxon

Северном море 16

Стальная коническая 10 Shell

Железобетонная с кольцевым отбойным North Atlantic

устройством 11 Contractor

Арктическая железобетонная кессонная опора

консорциума финских фирм 10 Exxon

Металлическая коническая эксплуатационная

платформа (RR) 3 Rauma Repola

Сталебетонная арктическая буровая платформа 2 Swan Wooster

Платформа со ступенчато-цилиндрической боковой

поверхностью 13 Swan Wooster

Железобетонная платформа с цилиндрической

опорой (для о.Сахалин) 7 ГипроНИИ

Сталежелезобетонная платформа в виде опускного

колодца (для о.Сахалин) 9 Sodeko (Япония)

1.2. Гравитационные передвижные:

Арктическая буровая баржа (ADB) 10 Shell

Моноцилиндрическая 5 Imperial Oil

Swan Wooster

Основание с подвижным ледоломом-конусом 4 (Imperial Oil)

Арктическая передвижная буровая установка Shevron

(AMDS) 3 (Sonat Offshore)

Арктическая опора из двух конусов для глубин 12-

60м За Galf-Canada

Передвижная арктическая платформа 3 Galf-Canada

Арктическая буровая коническая (ACES) 3 Brain Watt

Платформа на трех цилиндрических опорах (для

о.Сахалин) 6 Macdermott

Продолжение таблицы 1.1.

1 2 3

Стальная полигональная коническая платформа Проектсталь-

(для о.Сахалин) 8 конструкция

Sonat Offshore

Передвижная коническая (фирма Technomara) 10 Drilling

Хитоги зосен

Стальной буровой кессон (SSDS) 11 (Япония)

(Dome Petroleum)

Кессон фирмы BWA (BWACS) 11 Brian Watt

Передвижная арктическая буровая установка

(MADS) 11 Sonat Offshore

Железобетонная островная буровая система (CIDS) 11 Nippon Kokan

Глубоководная арктическая буровая платформа

(AMDP) 3 Nippon Kokan

1.3. Свайные конструкции:

Многоопорные 14

Одноопорные 15

1.4. Свайно-гравитационные, стационарные.

Арктический конус для бурения и добычи (АРМ) 21

Глубоководный стальной кессон для установки на

термосваях с замораживанием основания 25

Ледостойкая многоопорная платформа с единой

палубой 23 Nicone

Глубоководная (до 90м) буровая платформа с 21, Консорциум фирм

якорным креплением (ADAPS) 24 США

Сталежелезобетонная цилиндрическая платформа

(для о.Сахалин) 16 ГипроНИИ

Эксплутационная платформа для условий шельфа

о.Сахалин 20 ГипроНИИ

Стальная платформа из нескольких конических

элементов (для о.Сахалин) 18 ГипроНИИ

Стальная комбинированная конструкция (для Проектсталь-

о.Сахалин) 19 конструкция

Стальная платформа на трех восьмигранных полых ВНИПИмор-

опорах с заглубленными оболочками 20 нефтегаз

1.5. Свайно-гравитационные, передвижные:

Ледостойкая платформа, запроектированная в 17 ГипроНИИ

России

Ледостойкая платформа (SAMS) 25 Sohio Arctic

ГРАВИТАЦИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ

СВАЙНЫЕ И СВАЙНО-ГРАВИТАЦИОННЫЬ КОНСТРУКЦИИ

Рис. 1.1. Основные типы ледостойких сооружений

нические вставки (схема 16), подвижные конические насадки (схема 4), защитные гравитационные конструкции от действия айсбергов (схема 11). Для тяжелых ледовых условий более приемлемы свайно-гравитационные и свайные сооружения (схемы 13, 14). Последние осуществлены и эксплуатируются в заливе Кука.

В России ведутся научные и проектные разработки для ряда морских месторождений нефти и газа с тяжелым ледовым режимом. Так, например, северо-восточное побережье о. Сахалин характеризуется очень тяжелым ледовым режимом, а также сложными гидрологическими условиями в целом. На схемах 5-8 и 15-19 показаны некоторые варианты конструкций, разработанных отечественными и зарубежными организациями и фирмами для условий шельфа о. Сахалин.

Конструкция искусственного острова, предложенная кафедрой гидротехники ДВГТУ совместно с институтом <<СахалинНЖШморнефть>> для глубин до 30-40м. Остров оконтурен оболочкой из 22-х шарнирно соединенных стальных плоских понтонов высотой 43м, шириной 14,2м, толщиной 1,5м и имеет в плане форму многогранника. Диаметр острова - 100м. Особенностью конструкции является оригинальная технология возведения острова.

Таким образом, хотя проектных разработок МЛП насчитывается уже более ста, построено всего около двух десятков, как правило, разведочных платформ, и несколько десятков искусственных островов, причем в умеренных ледовых условиях. Это объясняется, в первую очередь, недостаточной изученностью ледовых воздействий на сооружения в условиях открытого моря, и, как следствие, - большой степенью риска при принятии решения об обустройстве месторождений в замерзающих акваториях, значительной капитальностью технических средств.

Поэтому освоение шельфа северных морей обуславливает необходимость изучения ледового режима морских акваторий, перспективных для добычи нефти и газа, исследования процессов взаимодействия льда с опорой и разработку новых оптимальных методов расчета МЛП с учетом вероятностных характеристик ледового режима. Большая материалоемкость, значительная стоимость, особенности эксплуатация МЛП, связанные с риском для жизни людей, экономики и окружающей среды, делает целесообразным предъявление к ним высоких требований в отношении надежности.

1.1.2. Надежность инженерных сооружений и оценка усталостной прочности материала конструкции.

Освоение шельфа принадлежит к числу отраслей с наименее благоприятными показателями безопасности. В таблице 1.2. приведены норвежские данные о числе несчастных случаев со смертельными исходами, приходящиеся на 1000 че-

ловеко-лет [81]. Задача состоит в том, чтобы путем проектирования и соблюдения требований технической эксплуатации свести до минимума риск возникновения аварийных ситуаций.

Таблица 1.2.

Сравнение частоты несчастных случаев со смертельными исходами в разных отраслях промышленности Норвегии.

№/П ОТРАСЛЬ ЧИСЛО НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ НА 1000 чел.-лет

1 МОРСКОЙ ТРАНСПОРТ 2,1

2 ГОРНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 0,9-1,4

3 СТРОИТЕЛЬСТВО 0,3

4 ОБЫЧНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ 0,15

5 РАЗРАБОТКА ШЕЛЬФА В СРЕДНЕМ 3,1-4,1

Основными и определяющими факторами надежности конструкций инженерных сооружений являются безотказность и долговечность, которые обеспечиваются тремя показателями: прочностью, жесткостью и устойчивостью конструкций. Поэтому для каждого сооружения существует совокупность определенных требований, которым должна удовлетворять конструкция для того, чтобы считать ее безотказной и долговечной, т.е. надежной.

С целью количественной оценки надежности введено понятие отказа. Под отказом конструкции понимается нарушение установленных для нее требований в отношении прочности, жесткости или устойчивости. Дефектом, согласно ГОСТ 15467-79, называется каждое отдельное несоответствие продукции установленным требованиям. Эксперименты показывают, что несущая способность конструкций, определяемая характеристиками прочности материалов, существенно зависит от наличия необратимых деформаций и накопления повреждений. Накопление повреждений на практике может начинаться с дефектов, определяемых геометрическими и физическими несовершенствами элементов сооружения. Отказ может быть следствием развития не устраненных повреждений или наличия дефектов.

Классификация отказов позволяет исключить возможные ошибки в применении формул теории вероятности при расчетном определении уровня надежности и оценке количественных характеристик по результатам испытаний и экспериментов. Согласно общепринятой классификации отказов, как случайного события, с позиции теории вероятности, отказы делятся по характеру проявления на: постепенные и внезапные.

Постепенные отказы развиваются во времени и связаны со старением, износом, усталостным повреждением и другими факторами изменения свойств материала, что приводит к авариям от усталостного разрушения материала. Накоп-

ление усталостных повреждений в опасных сечениях конструкции происходит даже при умеренных значениях напряжений, соответственно внешних нагрузок, многократно повторяющихся в течение долгого периода, например, от ровного ледяного покрова. Внезапные отказы возникают при появлении экстремальных значений воздействий редкой повторяемости, например, от торосов, что приводит к авариям от превышения нагрузки над ее предельно допустимым значением для сооружения, а вероятность появления внезапного отказа трудно увязать со временем предыдущей работы конструкции.

Таким образом, согласно общепринятой классификации отказов для упрощения математического описания моделей формирования ледовой нагрузки морских акваторий целесообразно дрейфующий ледяной покров условно разделить на две составляющие. Первая включает только ровные ледяные поля, вторая - только крупные ледяные образования (торосы).

Такой подход позволяет оперировать двумя раздельными составляющими ледового режима самостоятельно и, как следствие, рассчитывать надежность на постепенный и внезапный отказ отдельно, а затем давать оценку надежности сооружения в целом.

В связи с особой ответственность сооружений, возводимых на шельфе замерзающих морей, к материалам, применяемым для их строительства, предъявляют повышенные требования [22]. Это связано со множеством причин и, в первую очередь, с молекулярным строением вещества, которое приводит к неизбежной неоднородности физических и химических свойств материалов, из которых создается сооружение, что является основной причиной усталостного накопления повреждений. Большая эксплуатационная надежность сооружения достигается тщательным отбором элементов и узлов изделия, повышением качества изготовления и сборки, разумным выбором режима эксплуатации и т.д.

При воздействии ледяных полей на сооружения вертикального профиля часто отмечается хрупкий и квазихрупкий характер разрушения льда, именно в этом случае изменение ледовой нагрузки происходит циклически (см. главу 1.3.2), что создает опасность потери несущей способности элементов конструкции за счет накопления усталостных повреждений в опасных сечениях от сравнительно умеренных нагрузок большой повторяемости.

Эффективность применения вероятностных методов расчета на усталость связана с тем, что на основе учета рассеяния характеристик прочности и нагру-женности, можно рассчитать функцию распределения ресурса конструкции до возникновения усталостной трещины даже на стадии проектирования, когда отсутствует экстремальная осциллограмма нагрузки. Эти вероятностные методы ка-

саются расчетов ресурса до появления первой макроскопической трещины усталости протяженностью порядка ОД - 0,5мм в тех конструкциях, которые испытывают за срок службы суммарное число циклов повторений амплитуд напряжений равное порядка 105 - 106, т.е. расчетов на многоцикловую усталость [29,57].

Для определения срока эксплуатации сооружения и планирования профилактических осмотров необходимо знать функцию распределения ресурса конструкции, выражающую связь между ресурсом и вероятностью разрушения.

В качестве основной характеристики сопротивления материалов усталости принимается кривая усталости. По оси ординат наносится величина переменного напряжения как амплитуда его изменения во времени, по оси абсцисс число циклов N1 до разрушения. Наклонная и горизонтальная части кривой усталости пересекаются в точке с абсциссой, обозначаемой N0- Число циклов, при достижении которого испытания прекращают, если образец не сломался, называют базой испытания и обозначают N0.

Уравнение кривой усталости может быть представлено в форме:

^ = ат1ДКс , при аа;>а_1Д, (1.1)

N¡=00, при са;<о_1Д, (1.2)

где С7.1Д - предел выносливости. Показатель степени ш характеризует наклон левой ветви кривой усталости.

Характер изменения напряжений в деталях конструкции можно оазделить на регулярный и нерегулярный (см. рис. 1.2). Регулярным нагружением (ГОСТ 23207-78) называют нагружение, которое характеризуется периодическим законом изменения напряжений во времени с одним максимумом и с одним минимумом в течение одного периода нагружения. Регулярное нагружение встречается крайне редко.

I)

* о ~ 0

Рис. 1.2. Различный характер изменения напряжений во времени: а) регулярное; б) бигармоничное; в) блочное; г) случайное нагружение.

Все другие типы нагружений (кроме регулярного) называют нерегулярным. К ним относятся бигармоничное нагружение (на низкочастотную гармонику накладывается высокочастотное колебание), полигармоничное (являющееся суммой

нескольких гармоник с разными частотами), блочное и случайное нагружения.

Блочное нагружение характеризуется многократным повторением одинаковых блоков, каждый из которых состоит из ряда ступеней нагружения ¡=1,2,...,г. Ступень нагружения характеризуется амплитудой и числом ее повторения в одном блоке так, что общее число циклов в одном блоке составляет

(1.3)

V6 =V16 +V26

+ ... + V g =2>й

Наиболее распространенным типом нерегулярных напряжений является случайное напряжение. С использованием методов схематизации случайного процесса реальное напряжение заменяется блочным, эквивалентным по степени вносимого усталостного повреждения. На рис. 1.3 представлены блочное нагружение и кривая усталости.

В одном блоке нагружения, соответствующем наработке в эксплуатации /б (циклы нагружения), амплитуды напряжений (1=1,2,...,г) повторяются Viб раз (циклов). Сроку службы детали до появления усталостной трещины соответствует А, блоков нагружения, общий ресурс детали составляет

ь = (1.4)

где X - общее число блоков нагружения до появления усталостной трещины в детали, /б - блок нагружения. Общее число циклов повторения амплитуд всех уровней в одном блоке нагружения Уб и за весь срок службы до появления трещины Мсум определяется следующими формулами:

(1.5)

i=i

= ¡4 ,

(1.6)

где г - число уровней амплитуд в блоке нагружения.

Рис. 1.3.Схема, поясняющая линейную Рис. 1.4.Схема, поясняющая корректированную-гипотезу суммирования усталостных линейную гипотезу суммирования

повреждений: 1 - блок нагружения, усталостных повреждений

2, 3 - кривая усталости.

В 1924 г. Пальмгреном и в 1945 г. Д.Н. Решетовым, C.B. Серенсоном, Майе-ром и др. была предложена линейная гипотеза суммирования усталостных повре-

ждений при нерегулярном нагружении. Согласно этой гипотезе, усталостное повреждение, вносимое амплитудами <таь составляет долю n¡/N¡ от полного повреждения, соответствующего появлению усталостной трещины. Здесь N¡ - число циклов по кривой усталости детали при регулярном нагружении, соответствующее амплитуде aai.

Трещина усталости, согласно гипотезе, должна появиться тогда, когда сумма долей ni/N¡ по всем амплитудам станет равной единице, т.е.

¿п,/К;=1, (1.7)

i—1

где n¡ - число циклов повторения амплитуды aa¡ за весь срок службы, Ni - число циклов по кривой усталости, соответствующее амплитуде aaj.

Начиная с 50-х годов во всех странах проводились исследования по проверке линейной гипотезы. Получение однозначного результата затрудняется тем, что усталостные долговечности n¡ и N¿ - случайные величины, которым свойственно большое рассеяние вследствие статистической природы процесса усталостного разрушения.

На основе статистического анализа была предложена следующая корректированная линейная гипотеза суммирования усталостных повреждений для кривой усталости с горизонтальной правой ветвью (см. рис. 1.4):

Z = аР 5 (1.^

где ар - корректированное значение суммы относительных долговечностей Ia/Ní, соответствующее предельному повреждению.

Применительно к деталям конструкции, усталостная кривая которых имеет правый горизонтальный участок, усталостная долговечность, выраженная числом блоков до разрушения, определяется формулой:

, (1.9)

A °aiv¡6

которая может быть преобразована

ra xj

Х =- р G- , (1.10)

om У (а /а )mt.

amax ' V . amax / i

ai

(°ai г °-1д)

где а amax - максимальная амплитуда программного цикла; сг_1Д - предел выносливости материала конструкции

Форма блока нагружения, определяемая совокупностью пар чисел (aaj/c>amax;ti) (i=l,2,...,r), может считаться независимой от случайных не регламен-

тируемых факторов [30], следовательно, не зависящей от них может считаться и величина ар, определяемая формой блока нагружения. Поэтому X зависит от сле-

дующих случайных величин: <т.1Д, m, NG, aamax, v^. Таким образом, для решения поставленной задачи, необходимо знать функции распределения величин а--Лд, nt, Nc, сгатах, у б или хотя бы их средние значения и коэффициенты вариации.

Расчет функции распределения усталостной долговечности можно упростить если ппенебпечь вапиаттиями величины ш - характеристика угла наклона

КПМйЛЙ Л/Г.ТЯ ППГТИ UTA Р.ГТПГП-ГР ТТПТТ\Л""ГИЛ/ГГ> Рягхгрт ИРГГПРПР ПГТТ?РИНП ттпи гп^тттпде-

JJ W Л. t—ft V> V i. Л. 1. v L/A X. V « X&JL Л.* J V i. V • Л. V* V Ж w А V/ V^/ V^V Л.Л.Л. Л. V> Ü V V V/ v n v^-^v

hptw vcttormit rrnsrrttpwira vp.tpттпр.тттохт тпртттиии r кипр 0 in \ n при

------ j ----- —-------------------~-------- ' - —^—---- " ~ ашах "-1Д ' p? —^

Mp = пра^1Д - (0, во многих случаях бывает затруднен вследствие того, что нет амплитуд crai, превышающих <7.5д, т.е. о-агг.ах<а.;д, и лишь за счет случайных вариа-

ттгга гг гт гг______яптмп'ятп гтп як турнир ял/Tttttwtvtt ттпртгмтттяттттиу гг , ^ R ^тпл/i г ттл/'ияр

"-1Д " лшцл - " - • ^..........*"" . - w /. - — - ~ .......... . . . . . ,. . .. ----- v ' ■ * ~ - ' 11 —

сумма в знаменателе (Т. 10) обращается в ноль, и расчет теряет смысл. Для пое-

г>ппттрттег<г чтпй тпл/ттнпотът свппмтпа тгп'эгЬгЬт/Гттгтрнт х^пяь'трпм'зл/г^ттттлтл птнпг-нтрпт__

VlAXAyx ч/ Л Л. А JL к/ j ^ЛЛ V V Ж X Л Xj AS W ,' ЦХЛ А VVl JLVV/ l^/ X Л ' ', * ' VAA Л. ^ ^ VU^/i«! 1 i. V ^/ХЛч/j lVi-ЦДДХ! ЧУ А liV/VXll VV Л J-*

ИИМ УПЛКРШ. ГГРПРИ/ГРННПТ* ЫЯГГ»ЛГЗ 1ГИ ПТТГ>РТТРТТаРЛ/ГТ.ТХТ ТТО ГЬГУПТМЛЛТТР '

Л 11/Х II ^У V i-f »-> Л А VI/ Vi4VJ.IllVyi;i Jt L4.1 ^ j Ч-» IVll^ Ч_/ А. V^Vtl «/1 JLSX Ii i А Ч_/ V^/ V к/ l'ljf alAV .

n -rr /„ П 1П

" p ~ ~ amax ' V-Ifl j

где Ир - предельный коэффициент нагоуженности. С учетом этого обозначения получают:

D = ^rL = ^L = a„/(iC £ (а/о_УЧ), (1.12)

No • " ' "..................'

где Мсум=Ял>б - суммарное число циклов за срок службы; 0=Мсум/Ма - относительная долговечность. А рассеяние относительной долговечности Г) получается за счет случайных вариаций сг_и (характеристика материала) и <татах (характеристика

* ли^ к/^ >х ч^ 41» /1J ,

Если величины аатах и с^д распределены нормально со средним значением <7сратах и сср.1д и коэффициентами вариации усатах=уа и некоррелированы, то величина Мр также распределена нормально со средним значением Мср и дисперсией 82;у1. Вероятность появления трещины находят из условия

Заключение диссертации по теме «Строительная механика», Уварова, Татьяна Эриковна

4.4. Выводы.

Имитационная вероятностная модель формирования ледовой нагрузки реализована в форме компьютерной программы, позволяет определить основные параметры режима нагружения сооружения и их вероятностные характеристики.

Исследование модели подтвердило ее работоспособность. Установлено, что количество циклов нагружения МЛП дрейфующим ледяным покровом в условиях шельфа о. Сахалин может превышать 107.

Следует отметить характерное действие ледовой нагрузки в плане с преобладающими направлениями Север, Восток, Юг. Данный характер распределения нагрузок обуславливает необходимость усиления конструкции именного с этих направлений.

Помимо этого программа дает возможность рассчитать значения эксплуатационной нагруженности сооружения дрейфующими ледяными полями.

Применение разработанной автором методики определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом рассмотрено, на примере расчета конструкции на усталостную прочность.

На стадии предварительного проектирования данная методика расчета открывает широкие возможности в проектной практике для оптимизации сооружений. Такие расчеты позволяют оценить влияние входных параметров на режим нагружения сооружения и его поведение при взаимодействии со льдом. Методика позволяет оценить возможность разрушения сооружения под действием усталостных напряжений, в частности, носящих локальный характер, а полученные результаты могут быть использованы для оценки надежности сооружения, определения срока его эксплуатации и планирования сроков проведения профилактических работ.

Помимо этого результаты исследований могут быть использованы при совершенствовании нормативных документов по расчету шельфовых гидротехнических сооружений от действия ледовой нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Необходимость освоения морских нефтегазовых месторождений шельфа северных морей требует тщательного учета особенностей ледового режима акваторий обустройства. Параметры дрейфующего льда определяют конструктивные решения опорной части МЛП, влияют на его динамику и существенно сказываются на параметрах и формах разрушения ледяного поля при взаимодействии с конструкцией. Таким образом, проблема определения ледовых нагрузок на морские ГТС становится актуальной. Сложность проблемы усугубляется не только влиянием на ледовые нагрузки большого количества природных факторов случайного характера с широким диапазоном изменчивости, но и большим разнообразием форм ледяного покрова и расчетных случаев их воздействия на сооружения. Кроме того, ледовая нагрузка имеет циклический характер нагружения. Однако, на основе обзора моделей ледовой нагрузки следует заключить, что в настоящее время практически отсутствуют методы определения вероятностных характеристик параметров ледовой нагрузки, необходимых для расчета сооружений на постепенный отказ.

Поэтому в работе была предложена методика определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом, которая дает возможность получить их вероятностные характеристики. Методика реализована в форме разработанных автором вероятностной модели формирования ледовой нагрузки и имитационной детерминированной модели механического взаимодействия льда с опорой МЛП, являющейся частью вероятностной модели формирования ледовой нагрузки. Модель основана на энергетическом подходе к определению ледовой нагрузки и описывается дифференциальным и балансовым соотношениями. Разработан численный алгоритм общей вероятностной модели взаимодействия.

На основе анализа проблемы определения ледовой нагрузки в работе дано обоснование целесообразности применения в качестве исходных данных гистограмм входных параметров, целесообразности учета только тех ледяных полей, которые в конкретных условиях эксплуатации МЛП создают циклический характер изменения ледовой нагрузки, что необходимо для расчета сооружений на постепенный отказ.

Для изучения процесса формирования ледовой нагрузки в модели механического взаимодействия ледяных полей с МЛП в работе были выполнены численные эксперименты с помощью компьютерной программы. С целью сокращения количества численных экспериментов в работе были использованы рекомендации по планированию активного эксперимента [54,79].

Численные исследования детерминированной модели показали ее работоспособность и позволили получить функциональную зависимость количества циклов нагружения от основных исходных параметров, которая может быть использована на предварительных стадиях проектирования.

Для исследования функционирования вероятностной модели формирования ледовой нагрузки были выполнены численные эксперименты для различных габаритных размеров сооружения. Численное моделирование осуществлялось путем перебора всех возможных сочетаний исходных параметров в соответствии с их распределениями. Получена зависимость количества циклов от диаметра сооружения.

В качестве апробации методики выполнено моделирование конкретного объекта - модернизированной ледостойкой опоры «Моликпак». Следует отметить характерное действие ледовой нагрузки в плане с преобладающими направлениями север, восток, юг. Данный характер действия нагрузок обуславливает необходимость усиления конструкции именного с этих направлений.

На основе разработанной методики появилась возможность получить распределения вероятностных характеристик ледового режима, а именно:

- распределения ледовой нагрузки, времени прорезания льда опорой, периода нагружения и количества циклов нагружения;

- распределения тех же параметров, по всем направлениям дрейфа льда вокруг опоры (розы ледовой нагрузки, времени прорезания льда опорой, периода нагружения и количества циклов нагружения);

- режим нагружения МЛП дрейфующим ледяным покровом;

- розу режима нагружения МЛП дрейфующим ледяным покровом.

Предложенная в работе методика ориентирована на прогноз разрушения конструкции от усталостных повреждений в процессе эксплуатации. Методика позволяет получить вероятностные характеристики режима нагружения сооружения, вероятностные характеристики ледовой нагрузки, а самое главное - времени прорезания льда опорой, чего не предлагалось ранее.

Помимо этого методика дает возможность рассчитать значения эксплуатационной нагруженности сооружения дрейфующими ледяными полями. Результаты исследований могут быть использованы при совершенствовании нормативных документов по расчету шельфовых ГТС от действия ледовой нагрузки.

Применение разработанной автором методики определения количества циклов и режима нагружения сооружения дрейфующим ледяным покровом апробировано, на примере расчета конструкции на усталостную прочность.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Уварова, Татьяна Эриковна, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Антропова Л.В., Коган Б.А. Расчет основных составляющих ледового баланса Датского пролива// Природные условия и естеств. ресурсы северных морей. Л.: Геогр. Общ. СССР, 1977, с.90-107.

2. Аппель И.Л., Гудкович З.М., Тейтельбаум К.А. Результаты испытаний численной схемы расчета распределения льда в арктических морях зимой// Тр. ААНИИ, т.343, Л., 1977, с.141-150.

3. Аппель И.Л., Гудкович З.М. Численная модель перераспределения ледяного покрова в летний период// Тр. ААНИИ, т.346, Л., 1977, с.4-28.

4. Афанасьев В.П., Долгополов Ю.В., Швайнштейн З.К. Давление льда на морские отдельно стоящие опоры// Тр. ААНИИ, т.300. Л.: 1971, с.61-80.

5. Беккер А.Т. Разработка методов расчета вероятностных характеристик ледовых нагрузок для оценки надежности сооружений континентального шельфа.// Автореферат дис. док. Техн. наук. Санкт-Петербург, 1998, 38с.

6. Беккер А.Т., Перепелица А.Н., Уварова Т.Э. Вероятностные аспекты расчета гидротехнических сооружений на ледовое воздействие// Тез. докл../ Всесоюз. Научно-техн. совещ./ Исследование влияния сооружений гидроузлов на ледовый режим рек и окруж. среду. Л.: ВНИИГ, 1989, с.41-42.

7. Беккер А.Т., Перепелица А.Н., Уварова Т.Э. Расчет вероятностных характеристик режима нагружения гидротехнического сооружения шельфа ледяным покровом// В сб.: Гидротехн. сооружения. Владивосток: ДВГТУ, 1993, с.89-92.

8. Беккер А.Т., Уварова Т.Э., Субботницкий В.В. Расчет ледостойких гидротехнических сооружений на усталость// Тез. докл./ Всесоюз. научно-техн. совещ./ Исследование влияния сооружений гидроузлов на ледовый режим рек и окруж. среду. Л.: ВНИИГ, 1989, с.55-57.

9. Богородский В.В., Гаврило В.П. Лед. Физические свойства. Современные методы гляциологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1980, 348с.

10. Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений/ 2-е изд. М.: Стройиздат, 1982, 351с.

11.Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. М.: Стройиздат, 1965, 279с.

12.Борисов P.A., Быченков Ю.Д. Точность географической привязки снимков радиолокационной станции бокового обзора ТОРОС// Тр. ААНИИ, т.343, 1977, с.58-64.

13.Бородачев В.Е., Тимохов Л.А. О строении ледяного покроваИ Тр. ААНИИ, т.364, 1979, с.52-64.

Н.Бородачев В.Е. Об учете линейных размеров льдин при визуальной оценке сплоченности льда// Тр. ААНИИ, т.388. Л.: Гидрометеоиздат, 1981, с.65-71.

15.Воеводин В.А. Особенности ветрового сжатия льда в Северном Ледовитом океане// Тр. ААНИИ, т.354. Л., 1978, с.69-79.

16.Вершинин С.А. Воздействие льда на морские сооружения шельфа// Итоги науки и техн., сер.: Водный трансп., т. 13. М.: ВИНИТИ, 1988, 221с.

П.Гудкович З.М., Романов М.А. Метод расчета распределения мощности льдов в арктических морях в зимний период// Тр. ААНИИ, т.292. Л., 1970, с.4-48.

18. Доронин Ю.П. К методике расчета сплоченности и дрейфа льда// Тр. ААНИИ, т.291. Л., 1970, с.5-17.

19. Доронин Ю.П., Жуковская H.A., Сметанникова A.B. Испытания численной модели весенне-летнего перераспределения морского льда// Тр. ААНИИ, т.ЗОЗ. Л., 1971, с.36-45.

20. Доронин Ю.П., Сметанникова A.B., Грушкина A.C. Использование численного метода расчета для прогноза осенне-зимних условий в арктических морях// Тр. ААНИИ, т.292. Л., 1970, с.87-105.

21. Доронин Ю.П., Хейсин Д.Е. Морской лед. Л.: Гидрометеоиздат, 7975, 318 с.

22. Доусон Т. Проектирование сооружений морского шельфа. Л.: Судостроение, 1986.

23. Дрогайцев Д.А. Зоны сжатия и разрежения льда в поле атмосферного давлении// Изв. АН СССР, сер.: Геофизика, № 11, 1956, с. 133-137.

24. Екимов В.В. Надежность конструкций с учетом случайных факторов// Учебное пособие, 1975.

25. Зуев В.А., Кошкин C.B. Напряженное состояние ледяного поля при движении ледокола// Тр. Ленинградского кораблестроительного института/ В кн.: Ледопроходимость и ледовая прочность морских судов. Л., 1979, с.77-86.

26. Каштелян В.И. Приближенное определение усилий, разрушающих ледяной покров// В сб.: Проблемы Арктики и Антарктики, вып.5. Л.: Морской транспорт, 1960.

27. Когаев В.П. Определение надежности механических систем по условию прочности, вып.2. М.: Знание, 1976, 135с.

28. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М.: Машиностроение, 1977, 233с.

29. Когаев В.П. Усталость и несущая способность узлов и деталей в машиностроении при стационарном и нестационарном переменном нагружении. М.: Машиностроение, 1968, 135с.

30. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. Прочность и износостойкость деталей машин. М.: Высшая школа, 1991, 268с.

31. Колесов С. А. Моделирование дрейфа льда в Арктическом бассейне// Тр. ААНИИ, т.420/ Математическое моделирование ледяного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, с.32-39.

32. Копайгородский Е.М., Венршинин С.А., Нифонтов С.А.. Исследование воздействия ледяного поля при его подвижке на модели опор нефтепромысловых сооружений// Симпозиум МАГИ/ Лед и его воздействие на гидротехнические сооружения/ ВННИГ им. Б.Е. Веденеева. Л., 1972.

33. Кореньков В.А. Натурные измерения динамического давления на бычок низконапорной плотины// Тр. координационных совещаний по гидротехнике, вып.З, 1976.

34. Коржавин К.Н. Воздействие льда на инженерные сооружения. Новосибирск: 1962. 203с.

35. Коржавин К.Н. Пропуск льда при строительстве и эксплуатации гидроузлов. М.: Энергия, 1973.

36. Кузнецов A.A. Надежность конструкции баллистических ракет. М.: Машиностроение, 1978, 255с.

37. Кузнецов П.А. Действие льдин на сооружения морских портов и защита от него. Л.: ИОКБФ, 1939.

38. Курдимов В.А., Тряскин В.И., Хейсин Д.Е. Определение ледовой нагрузки и оценка ледовой прочности корпусов транспортных судов// Тр. Ленинградского кораблестроительного института/ В кн.: Ледопроходимость и ледовая прочность морских судов. Л., 1979, с.3-12.

39. Курдимов В.А., Хейсин Д.Е. Гидродинамическая модель удара твердого тела о лед// Прикладная механика, т.12, №10. Киев, 1976, с.82-85.

40. Лайхтман Д.Л. Нелинейная теория ветрового дрейфа// Изв. АН СССР, сер.: Физ. атмосф. и океана, т.4, № 11. М.: 1968, с.1120-1223.

41. Лайхтман Д.Л. О ветровом дрейфе ледяных полей// Тр. ЛГМИ, вып.7, 1958, с. 128-137.

42. Лихоманов В.А., Хейсин Д.Е. О вероятностном подходе к оценке ледовой прочности судов// Тр. ААНИИ, т.376. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.с.95-99.

43. Лосев С.М. О соотношениях между геометрическими параметрами льдин// Тр. ААНИИ, т.388, 1987, с.92-98.

44. Лосев С.М., Горбунов Ю.А. Об исследовании некоторых морфологических характеристик ледяного покрова в Арктических морях в летний период// Тр. ААНИИ, т.343, 1971, с.92-103.

45. Лосев С.М. О площадных характеристиках ледяного покрова// В кн.: Проблемы Арктики и Антарктики, вып.39, 1972, с.47-54.

46. Маслов А.И. Опыт расчета внешних усилий, действующих на корпус судна в ледовых условиях// Тр. ВНИИТОСОИТИ, т.2, вып.З, 1973, с.129-132.

47. Надежность инженерных сооружений шельфа северных морей/ Отчет по г/б научно-исследовательской работе/ ДВПИ. Владивосток, 1991.

48. Никифоров Е.Г. Об изменении сплоченности ледяного покрова в связи с его динамикой// Проблемы Арктики, вып.2. Л., 1957, с.59-72

49. Никифоров Е.Г., Тимохов Л.А. Некоторые проблемы динамики ледяного покрова// Тр. ААНИИ, т.316. Л., 1974, с.4-17.

50. Нилл К.Р. Динамическое воздействие льдин на устье моста// Симпозиум МАГИ/ Лед и его воздействие на гидротехнические сооружения. Л., 1972.

51. Петров Е.Ю., Хейсин Д.Е. Расчет инерционных характеристик судов, плавающих во льдах// В сб. доклад XIV НТК/ Кораблестроительного факультета, Государственного политехнического института им. М. Горького, 1967.

52. Пономарев В.И. Гидродинамическая модель установившегося дрейфа льда// Тр. ААНИИ, т.420. Л.: Гидрометеоиздат, 1990, с.39-52.

53. Провести исследования нефтепромысловых систем обустройства для освоения месторождений Дальневосточных морей и разработать рекомендации для проектирования/ Отчет НИР (промежуточный). Часть 1/ СахалинНИПИморнефть. Оха, 1990.

54. Рекомендации по планированию экспериментов. Владивосток: ДальНИИС, 1986, 64с.

55. Ржаницин А.Р. Экономический принцип расчета на безопасность// Строительная механика. 1973, №3.

56. Серенсен С.В. Расчет на прочность при напряжениях циклически изменяющихся во времени/ Учебное пособие. М., 1971, 59с.

57. Серенсен С.В., Когаев В.П. Вероятностные расчеты на прочность при переменных нагрузках/Механическая усталость в статистическом аспекте. М.: Наука, с. 117-133.

58. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). М.: Стройиздат, 1995, 40 с.

59. Стрелецкий Н.С. Избранные труды. М.: Стройиздат, 1975, 422 с.

60. Строительные конструкции и основания. Основные положения расчета/ Стандарт СЭВ 384-76.

61. Тимохов Л.А. Одномерный стохастический дрейф льдов// Тр. ААНИИ, т.281. Л., 1967.

62. Тихонов Л.А. К вопросу о динамике и кинематике льдов// Тр. ААНИИ, т.281. Л., 1967.

63. Тряскин В.И. Удар судна о льднну// Тр. Ленинградского кораблестроительного института, вып.116. Л., 1977, с. 82-86.

64. Фельдзенбаум А.И. Теория установившегося дрейфа льда и расчет среднего многолетнего дрейфа в центральной части Арктического бассейна// Проблемы Севера, вып.2. М., 1958, с. 16-46.

65. Хейсин Д.Е. О ледопроходимости судов в предельных сплошных льдах// Тр. ААНИИ, т.309. Л.: Гидрометеоиздат, 1973, с. 18-26.

66. Хейсин Д.Е. О числе Рейнольдса для битых льдов// В сб.: Проблемы Арктики и Антарктики, вып.26. Л.: Гидрометеоиздат, 1967.

67. Хейсин Д.Е., Ивченко В.О. Определение внутренних напряжений в ледяном покрове, возникающих при дрейфе льда// Проблемы Арктики и Антарктики, вып.43-44. Л., 1974, с.84-91

68. Хейсин Д.Е., Ивченко В.О. Численная модель приливного дрейфа льда с учетом взаимодействия между льдинами// Изв. АН СССР: Физ. атмосферы и океана. Т.9, № 4. М., 1973, с.420-429.

69. Хейсин Д.Е., Лихоманов В.А., Курдюмов В.А. Определение удельной энергии разрушения и контактных давлений при ударе твердого тела о лед// Тр. ААНИИ, т.326. Л., 1975, с.210-218.

70. Хейсин Д.Е. О возбуждении условий ледового сжатия на гидродинамической стадии дрейфа сплоченных льдов// В сб.: Проблемы Арктики и Антарктики, вып.26. Л.: Гидрометеоиздат, 1967, с 89-97.

71. Хейсин Д.Е. Определение контактных усилий при ударе судна форштевнем о лед// В сб.: Проблемы Арктики и Антарктики, вып.8. Л.: Морской транспорт, 1961.

72. Хоциалов Н.Ф. Запасы прочности// Строительная промышленность, 1929, №10.

73. Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. Расчет силы удара льдин об отдельную опору// В сб.: Гидротехника и гидравлика, вып.1. Владивосток, 1976.

74. Храпатый Н.Г., Беккер А.Т., Гнездилов А.Е. Гидротехнические сооружения на шельфе. Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 1983, 200с.

75. Храпатый Н.Г., Цуприк В.Г. Экспериментальное определение удара твердого тела о лед// Тр. Коорд. Совещ. по гидротехн.: Регулир. ледовых явлений на каскадах гидроузлов, вып.З. Л.: Энергия, 1976, с.166-169.

76. Худсон 6Н.Д Статистика для физиков. М.: Мир, 1970, 296с.

77. Цуприк В.Г. Экспериментальное изучение удельной энергии механического разрушения морского льда// В сб.: Гидротехн. сооружения. Владивосток: Изд-во ДВГУ, 1984, с.121-127.

78. Швец М.Е. К гидродинамической модели дрейфа ледяных полей// Метеорология и гидрология, 1946, № 6, с.58-68.

79. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972, 381с.

80. Шулейкин В.В. Физика моря. М.: Наука, 1968, 185с

81. "Alexander L.Kielland" ulykken. Norges offentlige utredninger. Olso-Bergen-Tromso, Universitetsforladet, 1981. 360p.

82. Ashby M.F. et al. Nonsimultaneous failure and ice loads on Arctic structures// Proc. OTC Conf., Houston, 1986, p.399-404.

83. Bekker A.T., Appel I.L. Description of sea ice regime for offshore construction// Proc. ISOPE Conf., v.2, Honolulu, 1997.

84. Bekker A.T., Seliverstov Y.I., Uvarova Т.Е. Definitions of loading regime for offshore structure from drifting ice covers// Proc. INSROP Symp., Tokyo, 1995, p.405-408.

85. Bekker A.T., Uvarova Т.Е., Shtanko L.F. Load combination for offshore structures// Proc. ISOPE Conf., Osaka, 1994, p.517-520.

86. Bekker AT., Uvarova Т.Е., Chetyrbotsky A.N. Interactive model of ice-structure interaction// Proc. ISOPE Conf., v.2, Montreal, 1998, p.493-498.

87. Blenkarn K.A. Measurement and analysis of ice forces on structure// Proc. "OTC", OTC-1261, Dallas, Texas, 1977, p.365-378.

88. Rheem C.K., Yamaguchi H., Korto H., Distributed A. Mass Discrete Floe Model Rhoelogy Computation of Pack Ice Consisting of Disk Floes// International Offshore and Polar Engineering Conference. Osaka. Japan, 1994 p.458-465.

89. Campbell W. The wind driven circulation of ice and water in a Polar Ocean// J.Geophys. Res., v.70, 14, 1965, p.3279-3301.

90. Croasdale K.R. Crushing strength of Arctic ice// Proc. Symp. on Beaufort sea coast and shelf research, Arctic Inst. From North Am., 1974, p.377-399.

91. Croasdale K.R., Morgenstern N.R., Nuttall J. B. Indentation tests to investigate ice pressures on vertical piers// J.Glac., 81, 1977, p.301-312.

92. Crosdale K.R. Engineering for offshore petroleum exploration in Canada// Proc. POAC Conf., Newfoundland, 1977, p. 1-30.

93. CSA-S471-92. General requirements, design, criteria, the environment and loads. Nat. Standard of Canada, Rexdale, Canadian Standard Association, 1992.

94. Engelbrektson A. Observations of Resonance vibrating lighthouse structures in moving ice// Proc. "POAC-83", Espoo, Helsinki, 1983, p.855-864.]

95. Eranti E. Et al. Dynamic ice-structure interaction analysis for narrow vertical structures//Proc. "POAC-81", Quebec, 1981, p.472-479.

96. Frederking R. Et al. Model investigations of ice forces on a cylindrical structures// Proc. INTERMARITEC Conf., Humbug, 1982, p.341-349.

97. Frederking R., Gold L. W. Ice forces on an isolated circular pile// Proc. POAC Conf., 1971, p.73-92.

98. Hirayama K., Schwarz J., Wu H.C. Effect of ice thickness on ice forces// Proc. OTC Conf., Houston, 1974, p. 145-156.

99.Hirayama K., Schwarz J., Wu H.C. Ice forces of vertical pile indentation and penetration// Proc. IAHR Ice Symp., Hanover, 1975, p.442-445.

100. Ijzu Xu, Qingringb Shi, Zhaoying Meng. Features of frequency and amplitude in ice-induced vibration of a jacket platform// Proc. "POAC-83", ESOP, Helsinki, 1983, p.952-959.

101. Ijzu Xu, Leira B.I. Dynamic response of a Jacket Platform Subjected to ice floe loads//Proc."POAC-81", Quebec, 1981, p.502 -516.

102. Inoue M., Koma N. Field indentation test on cylindrical structures// Proc. POAC Conf, p. 128-134.

103. Izumiyama K., Uto S. Ice loading on a compliant indenture// Proc. OMAE, New York, v.4, 1997, p.431-436.

104. Kato K. The design ice force of computational system of level ice-structure interaction// Proc. IAHR Ice Symp., v.l, Tokyo, 1988, p.361-368.

105. Kawasaki T. Indentation tests of laboratory and field ice sheets// Proc. POLARTECH Conf., ESOP, Helsinki, 1986, p.712-724.

106. Kolle J.J., Pritchard R.S. A comparison of two sea ice trajectory models with AIDJEX observations// Proc. OMAE Symp., 1983, p.607-633.

107. Kry P.R. A statistical prediction of effective ice crushing stresses on wide structures// Proc. IAHR Ice Symp., Lulea, Sweden, part 1, 1978, p.33-47.

108. Kry P.R. Scale effects in continuos crushing of ice// Proc. IAHR Ice Symp., Quebec, 1981, p.565-579.

109. Maattanen M. et al. Ice-structure interaction studies on a lighthouse in the Gulf of Bothnia using response spectrum and power spectral density function analysis// Proc. "IAHR - symposium on ice problems", Luella, 1978, p.319-334.

110. Maattanen M. Experience of ice forces against a steel lighthouse on the seabed and proposed construction refinement// Proc. "POAC-75", Fairbanks, 1975.

111. Maattanen M. Experiences with vibration isolated lighthouses// Proc. "POAC-81", Quebec, 1981, p.491-501.

112. Maattanen M. Ice-structure dynamic interaction - ice forces versus velocity, ice-induced damping// Proc. "IAHR - Symposium on ice problems", Quebec, 1981, p.783-789.

113. Maattanen M. Laboratory tests for dynamic ice-structure interaction// Proc. "POAC-79", Trondheim, 1979, p.l 139-1153.

114. Maattanen M. Stabiliti of self-exited ice-induced vibrations// Proc. "POAC-77", Canada, 1977, p.684-694.

115. Maattanen M. The effect of structural properties on ice-induced self - excited vibrations//Proc. "IAHR-Ice Symposium 1984". Hamburg, 1984, p. 11-20.

116. Maier M. Die Sicherkkeeit deer Bauwerke und hire Berechnung, nacho Grenzkraften instate nacho zulassigen/ Berlin, Springer-Verlag, 1926.

117. Matlock H., Dawkins W.P., Panak I.I. Analytical models for ice-structure interaction. "ASCE Jour. Of Eng. Mech. Div.M, *EM4, 1971, p. 1083-1092.

118. Michel B., Toussaint N. Mechanism and theory of indentation of ice platens// J.Glac., v.19, 81, 1977, p.285-300.

119. Morris C.E., Sodhi D.S. Crushing ice forces on cylindrical structures// Proc. IAHR Ice Symp., Hamburg, 1984, p. 1-91.

120. Nakajama H., Koma N., Inoue M. The ice forces acting on a cylindrical pile// Proc. POAC Conf., Quebec, 1981, p.517-525.

121. Nevel D.E., Perham R.E., Hoque G.B. Ice forces on cones from floes// Proc. IAHR Ice Symp., v.3, Bauff, 1989, p. 1391-1404.

122. Nevel D.E., Sisodiya R. Methods for selecting design ice forces// Proc. Int. Conf. On Development of the Russian Arctic, Calgary, 1995.

123. Ojima T., Matsushima Y., Yamashita S. Some considerations on the designing of Arctic structures// Proc. OMAE Conf., NY, 1985, p. 128-134.

124. Oshima M., Narita H., Yakima N. Model and field experiments for development of ice resistant offshore structures// Proc. OTC Conf., Houston, 1980, p.307-314.

125. Ranta M.A., Raty R. On the analytic solution of ice-induced vibrations in marine piles structure// Proc. "POAC-83", Helsinki, 1983, p.901-908.

126. Schwarz J. Offshore structures on ice// Interocean-76 Int. Kong. Und Austell. Meerestech. Und Meeresforsch., Dusseldorf, 1976, p.469-476.

127. Taylor T.P. An experimental investigation of the crushing strength of ice// Proc. POAC Conf, Quebec, 1981, p.332-345.

128. Tojama Y. et al. Model tests on ice-induced self-excited vibration of ice cylindrical structures// Proc. "POAC-83", Helsinki, 1983, p.834-844.

129. Tsuchiya M. et al. An experimental study on ice-structure interaction// Proc. "OTC", Houston, 1985, p.321-327.

130. Zabilansky L.I., Nevel D.E., Haynes F.D. Ice forces on simulated structures// Proc. IAHR Ice Symp., Hanover, USA, 1975, p.387-395.[446]

131. Kamesaki K., Tsukuda H., Yamauchi Y. Indentation test with vertically placed ice sheet// Proc. OMAE Conf., NY, v.4, 1997, p.245-250.

132. Timco G.W., Sayed M. Overview of ice loads on Arctic structures/ Inst, for Eng. in the Canadian Environment, Techn.Rept, 1994. 114p.