Введение
1 Характеристика трубопроводных систем и осложненных условий их эксплуатации 21
1.1 Характеристика современного состояния трубопроводных систем 21!
1.2 Характеристика осложненных условий;эксплуатации трубопроводных систем 33
1.2.1 Условия окружающей среды 34
1.2.2 Характеристика изменения технологических условий эксплуатации трубопроводов и резервуаров- 43
1.3 Интегральный метод оценки технического состояния объектов магистрального трубопровода с помощью характеристик их напряженно-деформированного состояния 50
2 Моделирование напряженно-деформированного состояния нефтегазопроводов на переходных участках трассы с учетом воздействия внутреннего давления, вызывающего дополнительный изгиб, и деформации прилегающих участков" 74
2.1 Исследование НДС трубопровода с учетом воздействия внутреннего давления вызывающего дополнительный изгиб 74
2.1.1 Обоснование учета воздействия внутреннего давления, вызывающего дополнительный изгиб трубопровода 73
2.1.2 Постановка задачи с учетом воздействия внутреннего давления, вызывающего дополнительный изгиб трубопровода (первый вариант постановки задачи) 81
2.1.3 Решение задачи по первому варианту постановки 84
2.1.4 Постановка задачи и ее решение с пренебрежением воздействия внутреннего рабочего давления и температурных напряжений (второй вариант постановки задачи)
2.1.5 Постановка задачи и её решение при изгибе трубопровода с компенсатором
2.1.6 Пример расчета, анализ и сравнение его результатов сданными других исследований 91
2.1.7 Нахождение критического значения эквивалентного продольного усилия Sx из решения уравнения продольно-поперечного изгиба трубопровода 102
2.2 Моделирование напряженно-деформированного состояния однопролетного бескомпенсаторного надземного перехода нефтегазопроводов с учетом совместной деформации с прилегающими подземными участками 104
2.2.1 Постановка задачи 104
2.2.2 Первый вариант постановки задачи и его решение 106
2.2.3 Второй вариант постановки задачи и его решение 109
2.2.4 Третий вариант постановки задачи и его решение 110
2.2.5 Пример расчета НДС балочного перехода с учетом его совместной деформации с прилегающими подземными участками
в грунтах различной жесткости 112
2.2.6 Моделирование напряженно-деформированного состояния нефтепровода при его совместной деформации с грунтом над карстовой полостью или провалом на подрабатываемой территории 121
2.2.6.1 Постановка и решение задачи о напряженно-деформированном состоянии трубы над карстовой полостью или провалом 121
2.2.6.2 Примеры расчета НДС нефтепровода и анализ их результатов 124
3 Теория расчета напряженно-деформированного состояния трубопровода численным модифицированным методом конечных элементов в осложненных реальных условиях эксплуатации 13
3.1 Обоснование применения вариационных принципов теории упругости в элементарной теории стержней, моделирующих трубопровод 132
3.2 Применение вариационного принципа для получения систем уравнений и соответствующих естественных граничных условий равновесия стержня, моделирующего трубопровод 134
3.3 Вариационная задача для стержневых элементов и вывод из нее уравнений равновесия и естественных условий сопряжений решений в узлах 145
3.4 Описание постановки и метода решения задачи определения НДС трубопровода, работающего в осложненных условиях прокладки и при изменении технологических параметров 153
3.5 Апробация разработанной обобщенной математической модели для решения задач определения НДС, прочности и устойчивости трубопровода, работающего в осложненных условиях прокладки и при изменении технологических параметров 162
3.5.1 Оценка достоверности результатов исследования 163
3.5.1.1 Оценка достоверности обобщенной математической модели для решения задач определения НДС трубопровода по результатам сравнительных расчетов 163
3.5.2 Сравнение расчетных и опытных данных, полученных по замерам напряжений на действующем газопроводе 167
4 Численное моделирование напряженно деформированного состояния и обоснование реконструкции открытых участков подземных трубопроводов 174
4.1 Данные обследований балочных переходов 178
4.1.1 Результаты геодезической съемки балочных переходов 179
4.1.2 Результаты замеров напряжений обследованных балочных переходов 181
4.2 Оценка прочности и устойчивости балочного перехода и его подземного варианта переукладки согласно положениям СНиП 2.05.06-85 183
4.2.1 Методика оценки прочности прилегающих к надземному балочному переходу подземных участков газопровода 185
4.2.2 Методика оценки прочности надземного балочного перехода газопровода 187
4.3 Численное моделирование НДС и оценка прочности подземного варианта переукладки перехода для различных условий прокладки 190
4.4 Определение границ проектирования и условий переукладки подземного варианта с использованием численного моделирования его НДС 199
5 Моделирование напряженно-деформированного состояния сложных трубопроводных системлроложенных по пересеченной местности в геодинамической зоне, и мероприятий по его стабилизации 209
5.1 Геодинамическая активность и аварийность на магистральных газопроводах 209
5.2 Напряженно-деформированное состояние газопровода в геодинамической зоне на пересеченной местности 211
5.3 Напряженно-деформированное состояние газопровода в геодинамической зоне на пересеченных обводненных участках 229
5.3.1 Составление базы данных, расчет и анализ НДС газопровода 230
5.3.2 Сравнительный анализ НДС при изменении состояния грунта и сопоставление расчетных и замеренных значений напряжений 235
5.4 Обеспечение целостности нефтегазопроводов путем стабилизации их НДС на основе регулирования технологических параметров сложных трубопроводных систем 237
5.4.1 Разработка метода стабилизации давления в разветвленном нефтепродуктопроводе 237
5.4.2 О стабилизации давления в нефтепроводах со сбросами и подкачками 250
5.4.3 Стабилизация давления в трубопроводе при неполной загрузке 252
5.4.4 Стабилизация температуры перекачки при повышенной загрузке трубопровода 253
5.4.5 Сглаживание волн давления при гидроударе в нефтепроводе 255
5.4.6 Уменьшение колебаний температуры стенки открытых участков нефтегазопроводов 259
5.4.7 Стабилизация давления и температуры в линейной части магистральных газопроводов 260
6 Численное моделирование напряженно деформированного состояния стальных вертикальных резервуаров, эксплуатируемых в осложненных условиях 263
6.1 Оценка технического состояния эксплуатируемых стальных вертикальных резервуаров 263
6.2 Анализ методов решения задач о напряженно -деформированном состоянии стальных вертикальных резервуаров 264
6.3 Кинематические и физические соотношения, уравнения равновесия оболочечных элементов, моделирующих пояса стенки, днище и покрытие стального вертикального резервуара 273
6.4 Описание математических моделей колец жесткости и их узлов сопряжения с оболочечными элементами корпуса РВС 278
6.5 Пример численного моделирования напряженно -деформированного состояния резервуара. Сравнение с результатами ранних исследований 281
6.6 Напряженно-деформированное состояние стенки РВС, подверженной сплошной коррозии 288
6.7 Исследование напряженно-деформированного состояния стенки РВС, усиленной кольцом жесткости. Выбор вариантов ремонтных работ, обеспечивающих прочность корродированной стенки РВС 291
Основные результаты и выводы 307
Список использованных источников
