Опора глубоководной платформы Советский патент 1985 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к строитель ству морских сооружений и может быть использовано в опорах глубоководных платформ для морской добычи нефти и газа. Цель изобретения - снижение металлоемкости сооружения. На фиг.1 показана опора, общий . виду на фиг.2 - план опоры с ориентировкой по розе волненияJ на фиг.Зрасчетная схема сооружения на фиг.4 схема зависимости направления и вели чины волновой нагрузки на сооружение от фазы волны на фиг.З - эпюры мо ментов на опору. Предлагаемая опора глубоководной платформы П1)едставляет собой систему решетчатых стоек 1, объединенных в пространственную конструкцию распорками 2 и раскосами 3. На опору установлена рабочая площадка 4. Предлагаемая глубоководная опораработает следукющм образом. Каждая морская акватория характеризуется розой волнения, которая показывает направления распространения и высоты волн в данном месте. Рекомендуется ориентировать глубоководну опору по направлению распространения (лучу) расчетной волны -для более рационального использования предлагаемой конструктивной формы с целью сни жения расчетной нагрузки от волн. На грузка от расчетной волны обладает свойством асимметрии. В гребне волны направление скоростной составляющей волновой нагрузки совпадает с направ лением распространения волны, а во впадине меняется на противоположное. Волновая нагрузка с изменением фазы периодически меняет свою величину и направление. Существенным в данном случае является то, что в гребне вол ны зона смачивания препятствия (опоры) значительно больше, чем во впади не. Учитьшая экспоненциальньй закон затухания волновой нагрузки с глубиной, можно сделать вывод, что при переходе от гребня к впадине следует исключить из рассмотрения участок препятствия, где волновое воздействие наиболее интенсивно. Таким образом, за период действия волны нагруз ка на препятствие проходит несимметричный ЦИКЛ воздействия в направлеНИИ волны превалируют над таковыми в обратном направлении. Такое условие справедливо для всех сооружений, поперечный размер которых в приповерхностной зоне моря существенно меньше длины расчетной волны, которая составляет порядка 250 м. Это касается только скоростной составляющей волновой нагрузки, а не инерционной. Последняя не обладает свойством асимметрии по фазе. В связи с этим эффект от применения асимметрии компоновки определяется тем, насколько мала инерционная составляющая нагрузки. Соотношение между скоростной и инерционной составляющими зависит от диаметров конструктивных элементов, причем с увеличением диаметра инерционная составляющая, зависящая от его квадрата, быстро возрастает,. превьш1ает вклад скоростной, и снижает,.тем самым, эффект асимметрии. Рациональной верхней границей для диаметров элементов является 0,8 м, Bbmie которой эффект незначителен. В связи с этим стойки 1 приняты решетчатой конструкции,. вьтолненной из труб диаметром менее 0,8-м. Снижения расчетных усилий в стойках 1 можно добиться использованием предварительного напряжения. Для этого необходимо обеспечить изгиб глубоководной опоры, боковые грани которой сориентированы параллельно вертикально плоскости по лучу волны в направлении, обратном лучу. Такой изгиб может быть достигнут при смещении центра масс рабочей площадки 4 относительно вертикали, проходящей через центр тяжести нижнего сечения опоры. При этом ось опоры приобретает наклон, оптимальньш угол которого определяется зависимостью: , . Мг-М, C6 arcctg ,-Г где M,,Mg - расчетные моменты в основании опоры от поперечной нагрузки, соответственно, по направле. нию луча волны и в обратном направлении; Gp,G(, -соответственно массы рабочей площадки и металлоконструкций опоры, Zp,Zo - соответственно ординаты центров тяжести рабочей I площадки и опоры. 3. На эпюрах моментов (фиг.5) на опору обозначены: Мр - при действии волнового воздействия по лучу волны (I) и в обратном направлении (Ы) ; М - от веса рабочей площадки, М суммарная эпюра моментов (Мр bMq). При правильно выбранной величине предварительного изгиба от момента Mg, определяемого углом оси опоры. Mj при воздействии волновой нагруз-ки в расчетном и противоположном ему направлениях одинаковые. При этом величина расчетного момента в основании опоры существенно меньше. Если изгибающий момерт в основании опоры от поперечной нагрузки расчет ного направления обозначить Mf, а от нагрузки противоположного направ ления М, тогда изгибающий момент от предна.пряжения в основании опоры составляет M(Mi-M2)0,5. Коэффициенты уменьшения расчетных усилий в стойках за счет преднапряжения определяется по формуле ЛЛ,-(.5 (МЛМг.1-05 / Е , , -О.Известно, что в силу асимметрий волновой нагрузки отношение М к М приблизительно равно 0,8, то Е 0,9, что означает снижение металлоемкости на стойки опоры на 10%. Из-за принятой решетчатой конструкции изгибная жесткость стойки оказывается весьма значительной. Это позволяет в передней и задней, относительно расчетного луча, гранях сооружения лшс видировать элементы решетки и воспринимать поперечную силу от ветра или небольших возможных волн (фиг.1) в направлении, несовпадающем с лучом расчетной волны, за счет изгиба поясов . Это позволяет снизить волновую нагрузку и металлоемкость. Раскосы 3 в боковых гранях приняты восходящими относительно луча волны, благодаря чему полностью используется запас их прочности как на сжатие, так и на растяжение при измененаправления волновой нагруз Риг.1

О,

02

Ог

1. ОПОРА ГЛУБОКОВОДНОЙ ПЛАТФОРМЫ, содержащая рабочую площадку, решетчатые несущие стойки из трубчатых элементов, объединенные раскосами в пространственную конструкцию, отличающаяся тем, что, с целью снижения металлоемкости, ось опоры, проходящая через центр масс рабочей площадки и центр тяжести нижнего сечения опоры, наклонена относительно вертикали, а грани опоры, параллельные вертикальной плоскости, содержащей ось, выполнены с раскосами, восходящими относительно грани, в направлении которой наклонена ось опоры, составлякщая с. направлением распространения максимальной волны угол о , равный Мг-Мч Ы arcctg 2(GpZp+G Zo) где М,М2 - расчетные моменты в основании опоры от. поперечной нагрузки по направлению луча волны и в обратном направлении со(Л ответственно , Ср,Сд - масса рабочей площадки и металлоконструкций опоры соответственноJ Zp,Z, - ординаты центров тяжести рабочей площадки и опоры соответственно. 2. Опора ПОП.1, отличающаяся тем, что элементы стоек вьтолнены из труб диаметром менее 0,8 м.