Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏi

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏiLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu sự suy giảm độ tin cậy theo thời gian của kết cấu chân đế công trình biển cố định bằng thép do ảnh hưởng của tổn thất mỏi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MAI HỒNG QUÂN NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM ĐỘ TIN CẬY THEO THỜI GIAN CỦA CHÂN ĐẾ CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP DO ẢNH HƯỞNG CỦA TỔN THẤT MỎI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI 03-2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MAI HỒNG QUÂN NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM ĐỘ TIN CẬY THEO THỜI GIAN CỦA CHÂN ĐẾ CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP DO ẢNH HƯỞNG CỦA TỔN THẤT MỎI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Xây dựng cơng trình biển Mã số: 62 58 02 02-2 (mã số mới: 62580203) Tập thể hướng dẫn khoa học Thầy hướng dẫn số 1: PG.TS Đinh Quang Cường Thầy hướng dẫn số 2: GS TS Phạm Khắc Hùng HÀ NỘI 03-2014 -i - Lời cảm ơn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể thầy hướng dẫn khoa học, PGS.TS Đinh Quang Cường GS.TS Phạm Khắc Hùng, tận tâm hướng dẫn giúp đỡ tác giả để hoàn thành luận án Ngoài kiến thức khoa học quý báu, thầy động viên, quan tâm hỗ trợ để tác giả vượt qua nhiều thời điểm khó khăn trình thực luận án Tác giả xin đặc biệt cảm ơn GS TS Phạm Khắc Hùng cho phép tác giả vận dụng phần sáng chế để giải vấn đề luận án Tác giả chân thành cảm ơn đồng nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình Biển, cán Khoa Sau Đại học trường Đại học Xây Dựng đóng góp ý kiến chun mơn tạo điều kiện tốt để tác giả hoàn thành luận án Tác giả cảm ơn gia đình yêu quý mình, đặc biệt vợ, cha mẹ hai bên nội ngoại tin tưởng, khích lệ, cảm thông cho tác giả năm tháng làm luận án Tác giả Mai Hồng Quân -ii - Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Ngày … tháng… năm 2014 Nghiên cứu sinh Mai Hồng Quân -iii - Mục lục Lời cảm ơn i Danh mục chữ viết tắt ký hiệu ix Danh mục hình vẽ xii Danh mục bảng biểu xiv Mở đầu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án Ý nghĩa khoa học: Ý nghĩa thực tiễn luận án: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ AN TỒN KẾT CẤU CHÂN ĐẾ CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP (JACKET) 1.1 Quá trình phát triển xây dựng cơng trình biển cố định thép 1.1.1 Khái qt cơng trình biển cố định thép 1.1.2 Các tải trọng tác động lên cơng trình biển cố định 1.1.3 Yêu cầu thiết kế thi công 1.1.4 Quá trình phát triển xây dựng cơng trình biển cố định thép giới 1.1.5 Tình hình ứng dụng triển vọng phát triển loại cơng trình biển cố định thép để khai thác dầu khí Việt Nam 1.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng phương pháp đánh giá an toàn kết cấu jacket tiêu chuẩn hành 1.2.1 Các phương pháp đánh giá an toàn sử dụng tiêu chuẩn hành 1.2.1.1 Phương pháp đánh giá theo trạng thái giới hạn 1.2.1.2 Phương pháp đánh giá theo độ tin cậy 1.2.2 Nhận xét phương pháp đánh giá an toàn sử dụng tiêu chuẩn hành 10 1.2.3 Tình hình nghiên cứu nước quốc tế 10 1.2.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 11 1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 11 1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu luận án 12 -iv - 1.3.1.1 Nguyên lý tổng quát để đánh giá an toàn loại kết cấu cơng trình biển theo sáng chế GS Phạm Khắc Hùng 12 1.3.2 Đặt vấn đề nghiên cứu 13 1.3.3 Nhiệm vụ nghiên cứu luận án 13 1.4 Các giả thiết giới hạn nghiên cứu luận án 14 1.5 Kết luận chương 15 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ AN TỒN CỦA KẾT CẤU JACKET CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH DỰA TRÊN TÍNH TỐN BỀN VÀ MỎI TRUYỀN THỐNG 2.1 Mở đầu 16 2.1.1 Các trạng thái tác động sóng lên cơng trình biển 16 2.1.2 Đánh giá an toàn kết cấu theo tiêu chuẩn hành 17 2.1.2.1 Đánh giá theo điều kiện bền 17 2.1.2.2 Đánh giá an toàn theo điều kiện mỏi 17 2.2 Mơ tả chuyển động sóng biển bề mặt 18 2.2.1 Mô tả sóng theo quan điểm tiền định 18 2.2.1.1 Các lý thuyết sóng 18 2.2.1.2 Miền áp dụng lý thuyết sóng 19 2.2.2 Mơ tả sóng theo quan điểm ngẫu nhiên 19 2.2.2.1 Mặt cắt (profile) sóng ngẫu nhiên 19 2.2.2.2 Phổ lượng sóng 20 2.2.2.3 Các phổ sóng thơng dụng thiết kế kết cấu cơng trình biển 21 2.2.2.4 Phổ vận tốc gia tốc phần tử nước sóng ngẫu nhiên 22 2.3.Tải trọng sóng tác dụng lên phần tử mảnh kết cấu jacket 22 2.3.1 Tải trọng sóng tiền định 22 2.3.2 Tải trọng sóng ngẫu nhiên 23 2.4 Đánh giá an toàn kết cấu jacket theo điều kiện bền truyền thống 24 2.4.1 Đánh giá an tồn kết cấu dựa mơ hình sóng tiền định 24 2.4.1.1 Xác định phản ứng động kết cấu theo mơ hình tiền định 24 -v - 2.4.1.2 Kiểm tra bền kết cấu theo mơ hình tiền định 25 2.4.2 Đánh giá an tồn kết cấu dựa mơ hình sóng ngẫu nhiên 25 2.4.2.1 Phương pháp phổ 25 2.4.2.2 Phương pháp giải miền thời gian 26 2.5 Đánh giá an toàn kết cấu jacket theo điều kiện mỏi truyền thống 28 2.5.1 Đánh giá an toàn mỏi kết cấu dựa mơ hình sóng tiền định 28 2.5.1.1 Tính tốn mỏi theo phương pháp tổn thất tích luỹ 28 2.5.1.2 Tính tốn tổn thất mỏi theo mơ hình sóng tiền định 29 2.5.2 Đánh giá an tồn mỏi kết cấu dựa mơ hình sóng ngẫu nhiên 30 2.5.2.1 Ứng suất ngẫu nhiên điểm nóng 30 2.5.2.2 Xác định tổn thất mỏi trung bình điểm nóng trạng thái biển ngắn hạn phương pháp phổ 31 2.5.2.3 Tuổi thọ mỏi trung bình điểm nóng kết cấu jacket 33 2.6 Kết luận chương 33 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ MỨC SUY GIẢM ĐỘ TIN CẬY THEO THỜI GIAN CỦA KẾT CẤU JACKET CÁC CƠNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH 3.1 Mở đầu 35 3.1.1 Dạng tổng quát độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống 35 3.1.2 Dạng tổng quát độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống 35 3.2 Dạng tổng quát đánh giá suy giảm ĐTC tổng thể kết cấu jacket 35 3.2.1 Dạng tổng quát độ độ tin cậy dựa điều kiện bền mở rộng 35 3.2.2 Dạng tổng quát độ độ tin cậy theo điều kiện mỏi mở rộng 36 3.3 Xác định độ tin cậy bền kết cấu jacket trạng thái biển ngắn hạn cực đại 37 3.3.1 Ứng suất ngẫu nhiên kết cấu 37 3.3.2 Độ tin cậy bền kết cấu jacket ứng suất có phổ dải hẹp 38 3.3.3 Độ tin cậy bền kết cấu jacket ứng suất có phổ dải rộng 38 -vi - 3.4 Xác định độ tin cậy theo điều kiện mỏi điểm nóng kết cấu jacket phụ thuộc vào thời gian khai thác 40 3.4.1 Xác định kỳ vọng phương sai tổn thất mỏi trạng thái biển ngắn hạn điểm nóng 40 3.4.1.1 Biểu diễn ứng suất ngẫu nhiên điểm nóng miền thời gian 40 3.4.1.2 Xác định số lượng chu trình ứng suất kỹ thuật đếm dòng mưa 43 3.4.1.3 Xác định kỳ vọng phương sai tổn thất mỏi điểm nóng trạng thái biển ngắn hạn 44 3.4.2 Xây dựng hàm phân phối xác suất tổn thất mỏi điểm nóng năm……… 48 3.4.2.1 Mật độ xác suất tổn thất mỏi điểm nóng năm 48 3.4.2.2 Hàm phân phối xác suất tổn thất mỏi điểm nóng năm 48 3.4.2.3 Đánh giá độ tin cậy mỏi điểm nóng năm………………… 49 3.5 Xác định độ tin cậy mỏi điểm nóng thời điểm T(năm) 50 3.6 Xác định ĐTC kết cấu điểm xét dựa điều kiện bền mở rộng 51 3.6.1 Độ tin cậy ứng với trường hợp ứng suất kết cấu có phổ dải hẹp 51 3.6.2 Độ tin cậy ứng với trường hợp ứng suất kết cấu có phổ dải rộng 51 3.7 Xác định ĐTC kết cấu điểm xét dựa điều kiện mỏi mở rộng 51 3.7.1 Kỳ vọng tỷ số tổn thất mỏi mở rộng 51 3.7.2 Phương sai tỷ số tổn thất mỏi mở rộng 52 3.7.3 Độ tin cậy tính theo điều kiện mỏi mở rộng 52 3.8 Đánh giá suy giảm ĐTC theo thời gian KCCĐ jacket dựa ĐTC thực tế (tổng thể) KC điểm xét 52 3.9 Đánh giá mức độ suy giảm khả chịu tải điều kiện biển cực đại theo thời gian khai thác cơng trình 53 3.10 Sơ đồ thuật toán đánh giá an toàn kết cấu jacket theo phương pháp truyền thống theo phương pháp luận Luận án 55 3.11 Kết luận chương 60 -vii - CHƯƠNG 4: VÍ DỤ ỨNG DỤNG 4.1 Mở đầu 61 4.2 Các số liệu đầu vào sử dụng ví dụ 61 4.2.1 Số liệu cơng trình 61 4.2.2 Số liệu môi trường 62 4.3 Các phần mềm máy tính sử dụng ví dụ 64 4.3.1 Các phần mềm thương mại 64 4.3.2 Phần mềm tự lập “ RFCAL” 65 4.4 Kết tính độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống 65 4.4.1 Kết tính nội lực ngẫu nhiên kết cấu 65 4.4.2 Kiểm tra bền phần tử 67 4.5 Độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống kết cấu jacket 67 4.5.1 Tính tốn tổn thất mỏi 68 4.5.1.1 Đầu vào tính mỏi 68 4.5.1.2 Tính tốn ứng suất điểm nóng 69 4.5.1.3 Tính tốn tổn thất mỏi điểm nóng 71 4.5.2 Kết tính tốn độ tin cậy theo điều kiện phá hủy mỏi truyền thống 73 4.6 Đánh giá suy giảm độ tin cậy tổng thể kết cấu jacket 73 4.6.1 Độ tin cậy điểm đặc trưng kết cấu bắt đầu khai thác 73 4.6.2 Đánh giá suy giảm độ tin cậy khả chịu tải kết cấu trình khai thác 74 4.6.2.1 Độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng 74 4.6.2.2 Kết tính độ tin cậy theo điều kiện mỏi mở rộng 75 4.6.2.3 Nghiên cứu bổ sung với trường hợp biến đổi khí hậu bất thường: 77 4.6.2.4 Kết tính tốn độ tin cậy tổng thể cơng trình 79 4.7 Đánh giá mức độ suy giảm khả chịu tải điều kiện biển cực đại theo thời gian khai thác cơng trình điểm xét 80 4.8 Kết luận chương 81 -viii - PHẦN KẾT LUẬN Những kết đạt 83 Những đóng góp luận án 83 Kiến nghị luận án 84 Hướng nghiên cứu phát triển luận án 84 PHỤ LỤC: Chương trình tính mỏi ngẫu nhiên RFCAL ………… ……….…….90 -72 - Hướng sóng 225o Trung bình năm: 0.0107711851 Phương sai năm: 0.0000015860 Độ lệch chuẩn năm: 0.0012593491 Hướng sóng 270o Trung bình năm: 0.000062749988 Phương sai năm: 0.000000000060 Độ lệch chuẩn năm: 0.000007741259 - Tổng tổn thất sóng tác động từ hướng chính: Trung bình năm: 0.01360950 Phương sai năm: 0.00000167 Độ lệch chuẩn năm: 0.00129057 - Tổn thất tồn số sóng gây Theo mục 4.1.1.1 thống kê sóng trung bình năm cho thấy hướng sóng kể chiếm 83% số sóng tác động vào cơng trình Chấp nhận cách đơn giản tổn thất mỏi tỷ lệ thuận với % số lượng sóng tác động, ta có tổng tổn thất mỏi điểm nóng năm sau: Trung bình năm 0.016396992 Phương sai năm 0.000002418 Độ lệch chuẩn năm 0.001554904 a) Kết tính tổn thất mỏi sau T năm Tổn thất mỏi sóng kết cấu coi theo năm, có ngĩa tổn thất mỏi sau T năm khai thác tính theo cơng thức (3.49), (3.50) Ví dụ sau T= 30 năm đặc trưng tổn thất mỏi Giá trị trung bình 30 năm: 0.491909747 Phương sai 30 năm: 0.002175954 Độ lệch chuẩn 30 năm: 0.046647121 -73 - 4.5.2 Kết tính tốn độ tin cậy theo điều kiện phá hủy mỏi truyền thống Độ tin cậy mỏi kết cấu sau T năm biểu diễn theo cơng thức, (3.52) Hệ số an tồn mỏi γ=2, nghĩa [D]=0.5 Bảng 4.14: Kết tính toán độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống T (năm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Trung bình Độ lệch chuẩn D D 0.1640 0.1804 0.1968 0.2132 0.2296 0.2460 0.2624 0.2787 0.2951 0.3115 0.3279 0.3443 0.3607 0.3771 0.3935 0.4099 0.4263 0.4427 0.4591 0.4755 0.4919 0.0155 0.0171 0.0187 0.0202 0.0218 0.0233 0.0249 0.0264 0.0280 0.0295 0.0311 0.0327 0.0342 0.0358 0.0373 0.0389 0.0404 0.0420 0.0435 0.0451 0.0466 [ D] − D Tnăm δTnăm 21.61 18.69 16.25 14.19 12.42 10.89 9.55 8.37 7.32 6.38 5.53 4.77 4.07 3.44 2.85 2.32 1.82 1.36 0.94 0.54 0.17 DTnăm σ Tnăm 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 10.55 Độ tin  [ D] − DTnăm  ΦL    δTnăm  D  Φ L  Tnăm   δ Tnăm  cậy mỏi 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.5000000 0.4999990 0.4999700 0.4996600 0.4977400 0.4895600 0.4648500 0.4114900 0.3288100 0.2018900 0.0674900 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 0.50000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.99999 0.99997 0.99966 0.99774 0.98956 0.96485 0.91149 0.82881 0.70189 0.56749 4.6 Đánh giá suy giảm độ tin cậy tổng thể kết cấu jacket 4.6.1 Độ tin cậy điểm đặc trưng kết cấu bắt đầu khai thác Cơng trình thiết kế dự kiến tồn khoảng 20 năm, với hệ số an toàn mỏi tối thiểu γ=2, [D]=0.5 [19,22] Tại thời điểm bắt đầu khai thác, độ tin cậy kết cấu điểm xét tính theo kết sau: - Độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống: PB=0.999963 -74 - - Độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống: Pm=1.0000 - Độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng: Ptot=0.999963 (chưa tổn thất mỏi) 4.6.2 Đánh giá suy giảm độ tin cậy khả chịu tải kết cấu trình khai thác 4.6.2.1 Độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng Độ tin cậy theo điều kiện bền kết cấu có kể đến ảnh hưởng tổn thất sau thời điểm T năm khai thác Bảng 4.15: Kết tính tốn độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng: T (năm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 0.999999 0.999970 0.999660 0.997740 0.989560 0.964850 0.911490 0.828810 Độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 Độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999968 0.999939 0.999629 0.997709 0.989529 0.964820 0.911462 0.828784 Nhận xét kết tính tốn ĐTC bền mở rộng: Từ năm thứ 21 độ tin cậy kết cấu jacket theo điều kiện bền mở rộng khơng cịn số độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống mà giảm với độ tin cậy theo điều kiện mỏi -75 - truyền thống Từ thời điểm năm thứ 24, tổn thất mỏi tích lũy đủ lớn độ tin cậy giảm nhanh (xem hình 4.11) Hình 4.11 So sánh ĐTC theo bền truyền thống bền mở rộng điểm xét 4.6.2.2 Kết tính tốn độ tin cậy theo điều kiện mỏi mở rộng Độ tin cậy theo điều kiện mỏi kết cấu thời điểm T năm khai thác có kể đến tác động tổn thất mỏi bão cực đại gây Theo quy phạm hành, thời gian tác động bão lấy 3h 6h Bảng 4.16: Kết tính tốn theo điều kiện mỏi mở rộng với bão kéo dài 3h T (năm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Trung bình mỏi dài hạn 0.163970 0.180367 0.196764 0.213161 0.229558 0.245955 0.262352 0.278749 0.295146 Độ lệch chuẩn mỏi dài hạn 0.015549 0.017104 0.018659 0.020214 0.021769 0.023324 0.024878 0.026433 0.027988 Trung bình mỏi bão cực hạn Độ lệch chuẩn bão cực hạn Trung bình mỏi tổng cộng 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.166045 0.182442 0.198839 0.215236 0.231633 0.248030 0.264427 0.280824 0.297221 Độ lệch chuẩn mỏi tổng cộng 0.015650 0.017205 0.018760 0.020315 0.021870 0.023425 0.024980 0.026535 0.028090 Độ tin cậy mỏi mở rộng 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 -76 - T (năm) 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Trung bình mỏi dài hạn 0.311543 0.327940 0.344337 0.360734 0.377131 0.393528 0.409925 0.426322 0.442719 0.459116 Độ lệch chuẩn mỏi dài hạn 0.029543 0.031098 0.032653 0.034208 0.035763 0.037318 0.038873 0.040428 0.041982 0.043537 Trung bình mỏi bão cực hạn Độ lệch chuẩn bão cực hạn Trung bình mỏi tổng cộng 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.002075 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.000101 0.313618 0.330015 0.346412 0.362809 0.379206 0.395603 0.412000 0.428397 0.444794 0.461191 Độ lệch chuẩn mỏi tổng cộng 0.029645 0.031199 0.032754 0.034309 0.035864 0.037419 0.038974 0.040529 0.042084 0.043639 Độ tin cậy mỏi mở rộng 1.00000 1.00000 0.99999 0.99996 0.99960 0.99736 0.98778 0.96080 0.90490 0.81594 Bảng 4.17: Kết tính tốn theo điều kiện mỏi mở rộng với bão kéo dài 6h Trung T (năm) bình mỏi dài hạn 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 0.163970 0.180367 0.196764 0.213161 0.229558 0.245955 0.262352 0.278749 0.295146 0.311543 0.327940 0.344337 0.360734 0.377131 0.393528 0.409925 0.426322 0.442719 0.459116 Độ lệch chuẩn mỏi dài hạn 0.015549 0.017104 0.018659 0.020214 0.021769 0.023324 0.024878 0.026433 0.027988 0.029543 0.031098 0.032653 0.034208 0.035763 0.037318 0.038873 0.040428 0.041982 0.043537 TB mỏi bão cực hạn 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 0.004150 Độ lệch Trung chuẩn bình mỏi mỏi bão tổng cộng cực hạn 0.000203 0.168119 0.000203 0.184516 0.000203 0.200913 0.000203 0.217310 0.000203 0.233707 0.000203 0.250104 0.000203 0.266501 0.000203 0.282898 0.000203 0.299295 0.000203 0.315692 0.000203 0.332089 0.000203 0.348486 0.000203 0.364883 0.000203 0.381280 0.000203 0.397677 0.000203 0.414074 0.000203 0.430471 0.000203 0.446868 0.000203 0.463265 Độ lệch chuẩn mỏi tổng cộng 0.015752 0.017307 0.018862 0.020417 0.021971 0.023526 0.025081 0.026636 0.028191 0.029746 0.031301 0.032856 0.034411 0.035966 0.037520 0.039075 0.040630 0.042185 0.043740 Độ tin cậy mỏi mở rộng 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 0.99999 0.99995 0.99952 0.99674 0.98610 0.95673 0.89435 0.79673 -77 - Hình 4.12 So sánh độ tin cậy theo điều kiện mỏi mở rộng mỏi truyền thống Nhận xét kết tính tốn - Bão cực đại kéo dài 6h gây tổn thất mỏi trung bình chiếm 2,53% so với tổn thất mỏi tích lũy năm thứ 10 1.3% năm thứ 20 - Giá trị trung bình mỏi lần xảy bão không lớn, đáng kể trạng thái biển lặp lại nhiều lần thời gian tồn cơng trình 4.6.2.3 Nghiên cứu bổ sung với trường hợp biến đổi khí hậu bất thường: Biến đổi khí hậu làm cho trạng thái biển cực đại xuất nhiều lần khoảng thời gian cơng trình tồn Luận án thực nghiên cứu mở rộng để khảo sát ảnh hưởng vấn đề số năm cuối đời sống cơng trình (năm thứ 23, 24, 25) Bảng 4.18: Kết tính tốn mỏi mở rộng năm thứ 23 Số lần xuất bão cực hạn Trung bình mỏi tổng cộng 0.3812804 0.3854300 0.3895795 0.3937291 0.3978787 0.4020283 0.4061779 0.4103274 Độ lệch chuẩn mỏi tổng cộng 0.0359656 0.0361684 0.0363712 0.0365740 0.0367768 0.0369795 0.0371823 0.0373851 Độ tin cậy mỏi mở rộng 0.999520 0.999300 0.998860 0.998190 0.997280 0.995850 0.994130 0.991800 -78 - Bảng 4.19: Kết tính tốn mỏi mở rộng năm thứ 24 Số lần xuất Trung bình mỏi Độ lệch chuẩn Độ tin cậy mỏi bão cực hạn tổng cộng mỏi tổng cộng mở rộng 0.3976774 0.4018270 0.4059765 0.4101261 0.4142757 0.4184253 0.4225748 0.4267244 0.0375205 0.0377233 0.0379261 0.0381289 0.0383317 0.0385345 0.0387372 0.0389400 0.996830 0.995340 0.993430 0.990860 0.987740 0.983000 0.977250 0.969950 Bảng 4.20: Kết tính tốn mỏi mở rộng năm thứ 25 Số lần xuất bão cực hạn Trung bình mỏi tổng cộng P(t) Độ lệch chuẩn mỏi tổng cộng 0.4140744 0.4182239 0.4223735 0.4265231 0.4306727 0.4348223 0.4389718 0.4431214 Độ tin cậy mỏi mở rộng 0.0390754 0.0392782 0.0394810 0.0396838 0.0398866 0.0400894 0.0402922 0.0404949 0.986100 0.981240 0.975580 0.967840 0.959940 0.948950 0.934480 0.919210 1.020000 1.000000 0.980000 0.960000 0.940000 0.920000 0.900000 0.880000 ĐTC mỏi mở rộng năm thứ 23 0.860000 ĐTC mỏi mở rộng năm thứ 24 0.840000 ĐTC mỏi mở rộng năm thứ 25 0.820000 10 N lần Hình 4.13: Ảnh hưởng số lần xảy bão cực hạn đến ĐTC theo điều kiện mỏi Kết cho thấy: - Tính từ bắt đầu khai thác thời điểm năm thứ 23 có lần xuất bão cực hạn ĐTC cơng trình đạt giới hạn cho phép, có lần xuất bão cực hạn ĐTC cơng trình giá trị cho phép - Từ năm thứ 24 trở ảnh hưởng bão cực hạn đến ĐTC cơng -79 - trình rõ rệt làm cho ĐTC giảm giới hạn an toàn có thêm lần bão cực đại Từ nghiên cứu trên, kiến nghị cơng thức tính tốn mỏi kết cấu thời điểm xảy bão cực đại có cập nhật bão xảy q khứ tình hình biến đổi khí hậu sau: n DmT = T × D1năm + ∑ Dei (4.1) i =1 đó: n ∑ De i tổng tỷ số tổn thất mỏi gây sóng bão, có cường i =1 độ lớn sóng số liệu sóng tính mỏi ban đầu, tác động thực tế lên công trình khoảng thời gian T năm khai thác 4.6.2.4 Kết tính tốn độ tin cậy tổng thể cơng trình Bảng 4.21: Tổng hợp kết tính tốn độ tin cậy T (năm) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Độ tin cậy theo mỏi truyền thống 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 0.999999 0.999970 0.999660 0.997740 0.989560 0.964850 0.911490 0.828810 Độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 Độ tin cậy theo điều kiện bền mở rộng 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999968 0.999939 0.999629 0.997709 0.989529 0.964820 0.911462 0.828784 Độ tin cậy theo điều kiện mỏi mở rộng Độ tin cậy tổng thể 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 0.999998 0.999950 0.999520 0.996740 0.986100 0.956730 0.894350 0.796730 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999969 0.999968 0.999939 0.999520 0.996740 0.986100 0.956730 0.894350 0.796730 -80 - Nhận xét từ kết tính tốn ĐTC tổng thể điểm xét kết cấu jacket: - Độ tin cậy theo điều kiện mỏi truyền thống thay đổi theo thời gian thay đổi nhanh năm cuối đời sống cơng trình Ở đây, sau năm khai thác thứ 20, tổn thất mỏi bắt đầu ảnh hưởng đáng kể đế độ an toàn chung kết cấu - Ở năm (trước 20 năm, tổn thất mỏi chưa đáng kể), độ tin cậy tổng thể kết cấu độ tin cậy theo điều kiện bền truyền thống, sau độ tin cậy tổng thể kết cấu độ tin cậy điều kiện mỏi mở rộng - Đặc biệt từ năm 24 ĐTC số sau số 0, tức kết cấu khơng cịn khả chịu tải với bão 100 năm 4.13 b Độ tin cậy tổng thể điểm xét kết cấu 4.7 Đánh giá mức độ suy giảm khả chịu tải điều kiện biển cực đại theo thời gian khai thác cơng trình điểm xét Sử dụng phương pháp luận luận án để tính tốn độ lớn bão cực hạn mà cơng trình cịn chịu bị suy giảm khả chịu lực tổn thất mỏi gây -81 - Bảng 4.22: Quan hệ chiều cao sóng Hs độ tin cậy theo điều kiện bền Chiều cao sóng Hs Độ tin cậy theo điều kiện bền 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50 8.00 1.000000000 1.000000000 1.000000000 1.000000000 0.999999984 0.999995000 0.999964000 Bảng 4.23: Kết tính tốn độ tin cậy yêu cầu theo thời gian Năm khai thác Độ tin cậy bền cho phép (DnV) Độ tin cậy mỏi truyền thống Độ tin cậy bền yêu cầu 20 0.999000 1.000000 0.999000 21 22 23 24 25 26 27 28 0.999000 0.999000 0.999000 0.999000 0.999000 0.999000 0.999000 0.999000 0.999999 0.999970 0.999660 0.997740 0.989560 0.964850 0.911490 0.828810 0.999001 0.999030 0.999340 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 Đối chiếu bảng 4.22 với 4.23 cho thấy từ năm thứ 23 trở để độ tin cậy tổng thể cơng trình đạt u cầu tối thiểu cơng trình chịu sóng bão có Hs