Đồ án tốt nghiệp hệ thống đường ống biển

LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Xây dựng Cơng trình biển, trường Đại học Xây dựng cung cấp cho tảng kiến thức chuyên ngành, tiền đề cho việc tiếp cận kiến thức tiếp cận thực tế sau Tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn tới Ban Lãnh đạo Cục Đăng kiểm Việt Nam, trực tiếp Ban Lãnh đạo Phịng Cơng trình biển, tiếp nhận tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn sâu sắc tới kỹ sư thạc sĩ Phịng Cơng trình biển, đặc biệt, PGS.TS Phan Văn Khơi trực tiếp hướng dẫn suốt q trình hồn thành đồ án, giúp đỡ tiếp cận với phương pháp nghiên cứu, vấn đề mặt lý thuyết, tài liệu tham khảo áp dụng thực tế Hà Nội, tháng 05 năm 2007 Sinh viên VŨ VĂN HOAN Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển MỤC LỤC CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống đường ống biển Việt Nam 1.1.1 Hệ thống đường ống bỉển 1.1.2 Thống kê số liệu nhịp hẫng 1.2 Hiện tượng mỏi đường ống biển 1.2.1 Tổng quan 1.2.2 Các loại nhịp hẫng đường ống 1.3 Tình trạng số liệu đầu vào cho toán mỏi 10 1.4 Phạm vi nghiên cứu 11 CHƯƠNG - CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MỎI ĐƯỜNG ỐNG 12 2.1 Các toán mỏi nhịp hẫng 12 2.2 Lý thuyết tổn thương tích lũy Palmgren – Miner 13 2.3 Đường cong mỏi S-N 15 2.4 Phương pháp phân tích mỏi tiền định 17 2.5 Phân tích mỏi phương pháp phổ 20 2.5.1 Trường hợp phổ ứng suất dải hẹp 21 2.5.2 Trường hợp hàm mật độ phổ ứng suất dạng dải rộng 25 2.6 Phân tích mỏi theo tiêu chuẩn 2.6.1 Các tiêu phân tích mỏi 27 2.6.2 Các hệ số an tồn 32 2.6.3 Mơ hình phản ứng 33 2.6.4 Mơ hình lực tác dụng 40 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV 26 : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển CHƯƠNG - CÁC SỐ LIỆU ĐẦU VÀO PHỤC VỤ PHÂN TÍCH MỎI ĐƯỜNG ỐNG BIỂN VIỆT NAM 48 3.1 Hệ thống hóa loại vật liệu làm đường ống biển 48 3.1.1 Các loại vật liệu làm đường ống 48 3.1.2 Các tính chất học vật liệu làm đường ống 49 3.2 Đường cong mỏi S-N cho vật liệu làm đường ống biển 52 3.3 Hình học liên kết 60 3.3.1 Mơ hình hố liên kết theo sơ đồ khớp 61 3.3.2 Mơ hình hóa liên kết theo sơ đồ ngàm 62 3.3.3 Mơ hình hóa liên kết phương pháp phần tử hữu hạn 63 3.3.4 Độ cứng đất theo tiêu chuẩn DnV 3.4 Điều kiện mơi trường 68 3.4.1 Chuyển sóng bề mặt xuống tới đáy biển 69 3.4.2 Chuyển phổ sóng bề mặt xuống tới đáy biển 71 3.4.3 Về dòng chảy đáy biển 73 3.4.4 Các loại số liệu sóng dịng chảy 79 3.4.5 Sự tách xốy 84 CHƯƠNG - VÍ DỤ ÁP DỤNG 89 4.1 Chương trình phân tích mỏi nhịp hẫng đường ống biển 89 4.1.1 Sheet1: ĐẦU VÀO 89 4.1.2 Dữ liệu sóng 90 4.1.3 Dữ liệu dòng chảy 91 4.1.4 Sheet2: KẾT QUẢ 91 4.2 Ví dụ áp dụng Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV 65 : 8136.47 91 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển 4.2.1 Số liệu đầu vào 91 4.2.2 Kết tính tốn 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC…… 101 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển 1 TỔNG QUAN Giới thiệu hệ thống đường ống biển Việt Nam Hệ thống đường ống bỉển Do nhu cầu dầu khí ngày tăng cao nêu có số lớn dự án thăm dị khai thác dầu khí thực giới Kể từ hệ thống đường ống biển lắp đặt vịnh Mêhicơ tới có hàng ngàn km đường ống lắp đặt giới Tiềm dầu khí nước ta tương đối lớn Các hệ thống đường ống biển có nước ta kể đến như: hệ thống đường ống mỏ Bạch Hổ, mỏ Rồng mỏ Rubi, đường ống dẫn khí Bạch Hổ - Kỳ Vân, hệ thống đường ống mềm mỏ Đại Hùng Tổng chiều dài hệ thống đường ống nội mỏ Bạch Hổ khoảng 289km, vận chuyển dầu, khí…Đường ống Bạch Hổ - Vũng tàu dài 125km Hiện nay, 362km đường ống Nam Côn Sơn từ mỏ Lan Tây vào bờ tiến hành xây dựng Hệ thống đường ống có độ sâu cỡ 100m nước, đường kính 26 inch (660 mm) làm vật liệu thép C-Mn X65 629,8ID (theo TCVN [4], DnV [6]), vận chuyển khí gas khí hóa lỏng Trong tương lai, dự kiến có hệ thống đường ống biển vùng Tây nam vào bờ Các dự án đường ống biển qui mô lớn độ sâu 200m nước tiến hành nghiên cứu, dự tính tới năm 2010 triển khai dự án Như với hệ thống đường ống biển giới, hệ thống đường ống biển Việt Nam ngày phát triển mở rộng với quy mô ngày lớn, giá trị kinh tế hệ thống đường ống biển ngày tăng cao Chính vậy, tính tốn chi tiết cho an toàn đường ống biển ngày trọng Thống kê số liệu nhịp hẫng Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Công trình biển Theo [14], điều kiện địa hình, địa chất, địa hình đáy biển thềm lục địa phía Nam Việt Nam có đặc điểm chung phẳng Địa tầng phía chủ yếu cát hạt mịn đến hạt trung Đối với cơng trình xây dựng Bạch Hổ, Rồng Rubi tính chất bật Thực tế đường ống khơng có chướng ngại vật tự nhiên, độ sâu đáy biển từ 48m đến 55m, địa chất lớp mặt cát Tuy nhiên, sóng gió khu vực theo mùa rõ rệt, dịng chảy có vận tốc lớn, đáy vận tốc đạt tới 1,36 m/s theo hướng Tây Nam Hướng sóng chủ đạo Đơng Bắc với chiều cao sóng đáng kể: m Với chế độ hải văn đó, địa hình đáy biển thay đổi liên tục, tượng nhịp hẫng biến đổi hàng năm, chí biến đổi theo mùa Cũng theo tài liệu [14], số liệu nhịp hẫng Công ty Tư vấn Thiết kế Xây dựng dầu khí tiến hành khảo sát vào năm 1999 2001 với 50 tuyến ống Kết khảo sát cho Bảng 1.1 Bảng 1.1-Thống kê số lượng nhịp hẫng Lần khảo sát Số nhịp treo Số điểm giao cắt Số dị vật Năm 1999 159 135 145 Năm 2001 98 - - Tổng hợp 257 >135 >145 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Công trình biển Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Qua số liệu sơ trên, thấy tượng nhịp hẫng đường ống biển nước ta phổ biến, đó: - chiều dài nhịp phổ biến khoảng 15m đến 30m; - nhịp xuất chủ yếu theo hướng Bắc - Đông Bắc, hướng vuông góc với hướng dịng chảy lớn (Tây - Nam); - chiều sâu nhịp phổ biến khoảng 25cm đến 33 cm, phần lớn nhịp hẫng có chiều dài nằm khoảng 13cm đến 42cm; - trung bình 972m đường ống xuất nhịp hẫng Tài liệu cho biết, tất vị trí nhịp hẫng thay đổi, khơng có nhịp hẫng giữ nguyên vị trí hai lần khảo sát Số lượng, chiều dài chiều sâu nhịp thay đổi đáng kể Như tượng nhịp hẫng xảy phổ biến biến đổi mạnh hàng năm Do đó, tổn thương mỏi nhịp ống cần lưu tâm xem xét xem xét với thời gian không dài (chẳng hạn năm) Hiện tượng mỏi đường ống biển Tổng quan Lần tượng mỏi quan tâm năm 1850 hàng loạt trục bánh xe tàu hỏa bị gãy mà khơng rõ ngun nhân Sau nghiên cứu tượng thực Wöhler Tiếp sau tượng phá hủy mỏi tàu thủy máy bay nghiên cứu công bố Đối với kết cấu đường ống biển, năm 1976, quy phạm “Thiết kế, thi công kiểm định đường ống biển ống đứng” DnV (Nauy) quy định việc phân tích mỏi cho kết cấu đường ống biển, quan tâm đến đoạn ống treo có rung động ống đứng Quy phạm quy định sơ lược trình tự tính tốn mỏi cho đường ống sử dụng phương pháp Palmgren-Miner Các quy phạm phân tích mỏi đường ống biển DnV Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển tái bổ sung nhiều lần Các tổn thương mỏi xảy thi công ý tới, đồng thời phương pháp tính tốn tuổi thọ mỏi theo lí thuyết học phá hủy cho phép sử dụng Các phương pháp phân tích mỏi quy phạm ngày cải tiến để tiếp cận gần với thực tế làm việc hệ thống đường ống biển Ngoài quy phạm nêu trên, thiết kế đường ống biển nhiều quy phạm khác, Đăng kiểm Anh L’Loyd, Hội Cơ khí Mỹ: ASME, Viện Dầu mỏ Mỹ: API… quy định việc phân tích mỏi cho đường ống Trong quy phạm nêu trên, quy phạm DnV tài liệu đầy đủ Ngoài phần quy định chi tiết yêu cầu thiết kế, tài liệu cịn có khối lượng lớn phụ lục tài liệu hướng dẫn Do nhiều nước, quy phạm nói sử dụng chủ yếu cơng tác thiết kế, thi công kiểm định đường ống biển Như tượng mỏi trở thành yêu cầu bắt buộc thiết kế lắp đặt vận hành hệ thống đường ống biển Mỏi đường ống gây ba tác nhân chính: tác động trực tiếp sóng, dao động tách xốy theo phương vng góc với hướng dịng dao động tách xốy theo hướng dịng Tùy theo điều kiện mơi trường độ sâu đường ống mà số tác nhân có ảnh hưởng vượt trội Hiện tượng mỏi, nói chung, xảy phận kết cấu đường ống biển Tuy nhiên, số loại tải trọng có khả gây tượng mỏi đáng kể Chúng phải tính đến q trình thiết kế kiểm định Các phận kết cấu thường xảy tượng mỏi kể đến sau: - Đoạn ống đứng chịu tác động lớn tải trọng sóng dịng chảy nằm gần mặt nước, tác động gió, rung động giàn, xung áp lực dòng sản phẩm, biến đổi nhiệt… Ngồi ra, ống đứng cịn bị ăn mịn mạnh mơi trường nước bắn, đồng thời có hà bám với chiều dày đáng kể Có thể nói ống đứng phận ống Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan MSSV : 8136.47 Trang Lớp: 47 CLC – CTT Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển dễ bị phá hủy mỏi - Đoạn ống ngầm có nhịp hẫng (nhịp treo) đoạn ống ngầm biển, lộ mặt đáy tách rời phần khỏi đáy biển Tải trọng gây mỏi đoạn ống chủ yếu lực thủy động tạo sóng dòng chảy Các nguyên nhân khác xung áp lực, biến đổi nhiệt thường khơng có vai trị đáng kể Phân tích mỏi cho nhịp hẫng đường ống toán chủ yếu thực tế thiết kế thi công đường ống biển - Đoạn ống vào bờ không vùi phận dễ bị phá hủy mỏi ngồi tác động thơng thường, đoạn ống cịn phải chịu tải trọng sóng vỡ có giá trị lớn thường xuyên - Đường ống giai đoạn thi công, đặc biệt thi công phương pháp kéo (tow) Với cách thi công này, đoạn ống dài kéo từ bờ điểm nối ghép biển, đường ống chịu tác động tải trọng sóng, nhỏ gây biên độ ứng suất lớn ống chiều dài ống lớn đỡ phao Các loại nhịp hẫng đường ống Các nhịp hẫng đường ống xuất trình lắp đặt đáy biển gồ ghề q trình khai thác xói hóa lỏng đất đáy biển Nhịp hẫng dao động sóng tách xốy, gây mỏi, phụ thuộc vào số chu trình tải trọng Tại đoạn đường ống xuất hay nhiều nhịp hẫng Tuy nhiên kinh nghiệm cho thấy, dạng nhịp hẫng đơn chiếm đến 80% trường hợp, [13] Do phạm vi đồ án đề cập đến phương pháp phân tích mỏi cho nhịp hẫng đơn Ta phân loại nhịp theo nguyên nhân gây Theo đó, có bốn kiểu nhịp hẫng sau: Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 10 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển VÍ DỤ ÁP DỤNG Trong chương này, số liệu đầu vào cho q trình tính tốn mỏi nhịp hẫng đường ống biển, quy trình tính tốn theo DnV, làm sáng rõ thơng qua ví dụ cụ thể Chương trình phân tích mỏi nhịp hẫng đường ống biển Nhằm tự động hố q trình tính tốn mỏi cho nhịp hẫng đường ống biển, tác giả đồ án xây dựng chương trình tính tốn mỏi cho nhịp hẫng ống pha vận hành, dựa tiêu chuẩn Nauy [5] nhịp hẫng đường ống biển, DnV-RP-F105-Free Spanning Pipeline Theo đó, tuổi thọ mỏi nhịp hẫng đường ống biển tính tốn dựa mơ hình: mơ hình phản ứng mơ hình lực tác dụng gồm thành phần: tuổi thọ mỏi VIV hướng dịng (mơ hình phản ứng), tuổi thọ mỏi tải trọng sóng trực tiếp (mơ hình lực tác dụng), tuổi thọ mỏi VIV vuông góc với dịng (mơ hình phản ứng) Chương trình viết với ngôn ngữ Visual Basic for Application, ứng dụng cho phần mềm Excel Microsoft Về giao diện, tệp tin Excel, bao gồm bảng liệu Trong bảng thông tin nhập vào ô không tô màu lựa chọn ô lựa chọn Dữ liệu ô tô màu kết chương trình tự động tính toán in Sheet1: ĐẦU VÀO Tất liệu đầu vào nhập vào từ Sheet Đầu vào nút lệnh thực thi chương trình nằm Sheet này, xem Hình … Bảng liệu đầu vào bao gồm phần sau: 1/ Cấp an toàn hệ số an toàn đường ống Các hệ số an toàn tự động cập nhật theo Bảng 2.1 thông tin cấp an toàn đường ống khả cập nhật liệu nhịp lựa Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 118 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển chọn 2/ Dữ liệu đường ống nhịp ống Ở phần cần lưu ý lựa chọn điều kiện vị trí nhịp ống: ống nằm đáy biển phẳng hay nằm rãnh Với ống nằm rãnh, chương trình u nhập chiều cao quy ước đo dịng chảy (kể từ đáy biển) 3/ Khối lượng riêng vật liệu 4/ Cường độ vật liệu 5/ Đường cong mỏi Lựa chọn đường cong mỏi thích hợp, hệ số tương ứng đường cong tự động cập nhật theo Bảng 3.5 Bảng 3.6 Hệ số tập trung ứng suất SCF mặc định cho đường cong F, F1, F3 1,0, xem Bảng 3.7 Với đường S-N khác, chương trình yêu cầu nhập vào hệ số tập trung ứng suất 6/ Thông số đất liên kết Chương trình lập trình tính tốn theo công thức đơn giản tiêu chuẩn [5] Vì liệu cần thiết lập loại đất (lựa chọn) kiểu liên kết ống – đất (lựa chọn) 7/ Các thông số làm việc ống Vùng thông số làm việc ống chủ yếu lưu trữ kết chương trình tính toán Dữ liệu cần nhập vào vùng là: - lực dọc trục điều kiện làm việc ống; - áp suẩt bên bên ống q trình vận hành 8/ Dữ liệu sóng dòng chảy Ngay sau lựa chọn loại liệu sóng (dịng chảy), chương trình tự động kích hoạt bảng liệu sóng (dịng chảy) tương ứng Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 119 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Dữ liệu sóng Về liệu sóng, chương trình cho phép lựa chọn dạng liệu, xem 3.4.4 Sau thực công việc nhập số liệu vào bảng, nhấn nút XÁC NHẬN CÁC THAY ĐỔI, chương trình tự động kiểm tra tính hợp lý liệu tính tốn đặc trưng cần thiết cho tính tốn mỏi, sau kích hoạt lại bảng liệu đầu vào Dữ liệu dịng chảy Chương trình đưa dạng liệu sử dụng, theo 3.4.4, trình thao tác với bảng giống với bảng liệu sóng Sheet2: KẾT QUẢ Bảng kết cung cấp thông tin sau: 1/ Các tuổi thọ mỏi thành phần nhịp hẫng - tuổi thọ mỏi theo hướng dịng (mơ hình phản ứng) - tuổi thọ mỏi theo hướng dịng (mơ hình lực tác dụng) - tuổi thọ mỏi theo hướng dòng (kết hợp sóng trực tiếp VIV theo hướng dịng) - tuổi thọ mỏi VIV vng góc với dòng 2/ Các tổn thương mỏi thành phần ứng với hướng chiều cao sóng - tổn thương mỏi theo hướng dịng (mơ hình phản ứng) - tổn thương mỏi theo hướng dịng (mơ hình lực tác dụng) - tổn thương mỏi theo hướng dòng (kết hợp sóng trực tiếp VIV theo hướng dịng) Ví dụ áp dụng Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 120 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Số liệu đầu vào Số liệu đầu vào cho bảng Bảng 4.1-Các số liệu đầu vào cho ví dụ áp dụng Tên số liệu Đơn vị Cấp an toàn Giá trị Trung bình Khả tiếp cận nhịp Được Dữ liệu ống nhịp Đường kính ngồi ống thép, m Độ dày ống thép, m Độ dày lớp bọc bêtơng, m Độ dày lớp bọc chống ăn mịn, m 0.3239 0.0173 0.0010 0.0075 Đáy biển ống Ống rãnh Chiều dài nhịp, m 20;25;30 Độ sâu nước, m 75 Khoảng cách đáy biển đáy ống, m 0,3 Độ sâu rãnh, ứng với bề rộng băng lần đương kính ống, m 0.4 Hướng ống (so với hướng Bắc), độ Khối lượng riêng thép, kg/m3 7850 Khối lượng riêng lớp bêtông bọc, kg/m3 3040 Khối lượng riêng lớp bọc chống ăn mòn, kg/m3 923 Vật liệu Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 121 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Khối lượng riêng sản phẩm, kg/m3 1025 Khối lượng riêng nước biển, kg/m3 1025 Môđun đàn hồi thép, N/m2 2.07E+11 N/mm2 45 Cường độ bêtông làm lớp bọc, Hệ số tỉ lệ độ cứng bêtông so với thép, 0.33 Đường cong mỏi Tên đường cong F-nước biển, catốt bảovệ Hệ số tập trung ứng suất 1,0 Đất liên kết ống – Loại đất Cát chặt Liên kết dạng1 Hai đầu khớp Liên kết dạng Hai đầu ngàm Thông số làm việc Lực dọc trục thực, N Áp suất ống vận hành, MPa 16 Áp suất ngồi ống vận hành, MPa 0,076 Dữ liệu dịng chảy Phân bố Weibull Dữ liệu sóng Phân bố Weibull Việc nhập liệu vào bảng số liệu đầu vào cho chương trình tính xem Phụ lục 2, Hình Dữ liệu dịng chảy cho Phụ lục 2, Hình Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 122 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Dữ liệu sóng cho Phụ lục 2, Hình Kết tính tốn Với liệu đầu vào bảng trên, chương trình cho kết qủa sau: Bảng 4.2-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=15 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 2.266E+04 1.419E+06 Hướng dòng - MHLTD 3.707E+03 4.957E+02 Hướng dòng - Kết hợp 3.416E+03 4.956E+02 Vng góc dịng - MHPƯ 1.584E+06 1.584E+06 Bảng 4.3-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=20 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 2.746E+05 1.608E+06 Hướng dòng - MHLTD 2.941E+02 1.329E+02 Hướng dòng - Kết hợp 2.939E+02 1.329E+02 Vng góc dịng - MHPƯ 1.584E+06 1.456E+06 Bảng 4.4-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=25 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 1.111E+06 1.914E+06 Hướng dòng - MHLTD 1.276E+02 8.334E+01 Hướng dịng - Kết hợp 1.276E+02 8.333E+01 Vng góc dòng - MHPƯ 1.162E+06 6.022E+05 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 123 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Bảng 4.5-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=30 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 1.527E+06 3.924E+06 Hướng dòng - MHLTD 8.773E+01 6.990E+01 Hướng dòng - Kết hợp 8.773E+01 6.990E+01 Vng góc dịng - MHPƯ 1.197E+05 3.598E+04 Bảng 4.6-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=35 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 1.363E+06 3.845E+06 Hướng dòng - MHLTD 7.281E+01 6.410E+01 Hướng dịng - Kết hợp 7.280E+01 6.410E+01 Vng góc dịng - MHPƯ 2.461E+05 5.544E+03 Bảng 4.7-Tuổi thọ mỏi (năm) vơi L=40 m Kiểu liên kết Ngàm - Ngàm Khớp – Khớp Hướng dòng - MHPƯ 1.650E+06 3.746E+06 Hướng dòng - MHLTD 6.789E+01 5.527E+01 Hướng dịng - Kết hợp 6.789E+01 5.527E+01 Vng góc dịng - MHPƯ 1.456E+06 1.566E+03 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 124 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Kết phân tích mỏi cung cấp chi tiết bảng Phụ lục Qua kết tính tốn ta thấy có chênh lệch lớn tuổi thọ mỏi nhịp có liên kết đầu khớp liên kết đầu ngàm Do vậy, việc lựa chọn loại liên kết có ảnh hưởng lớn kết kết tính tốn mỏi Nói cách khác, cần phải có mơ hình hợp lý xác cho liên kết ống – đất Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 125 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Với phát triển ngày mạnh mẽ hệ thống đường ống biển Việt Nam nay, yêu cầu phân tích mỏi cho đường ống trình lắp đặt vận hành đòi hỏi chặt chẽ Vấn đề mỏi đường ống nhiều nước coi khâu bắt buộc tính tốn đường ống quy định tiêu chuẩn tính toán đường ống biển, chẳng hạn tiêu chuẩn DnV [5] Cùng xu hướng phát triển đó, nhiên Việt Nam chưa có nhiều quan tâm vấn đề này, tiêu chuẩn quy định tính tốn mỏi cho đường ống chưa biên soạn Nói chung vấn đề cịn bỏ ngỏ Đồ án thực bước tiếp cận quy trình phân tích mỏi cho đường ống Đối tượng nghiên cứu trực tiếp tượng mỏi xảy nhịp hẫng đường ống đáy biển (còn gọi nhịp treo đường ống biển) Đồ án có tập hợp phân tích định hai nội dung sau: - Các phương pháp phân tích mỏi nhịp hẫng đường ống biển Theo đó, sử dụng phương pháp để phân tích mỏi đường ống: phương pháp tiền định, phương pháp xác suất, phân tích mỏi theo tiêu chuẩn Trong đó, đồ án sâu vào phương pháp phân tích mỏi nhịp hẫng đường ống biển theo tiêu chuẩn DnV [5] Trên giới, thời điểm tại, tiêu chuẩn đầy đủ chi tiết phân tích mỏi cho nhịp hẫng đường ống biển - Các số liệu đầu vào cho phân tích mỏi nhịp hẫng Đồ án đưa nhìn khái quát liệu đầu vào cho q trình phân tích mỏi nhịp hẫng nói chung tình hình liệu đầu vào cho trình Việt Nam Các liệu đầu vào chung cho q trình tính tốn mỏi đường Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 126 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển ống gồm: vật liệu làm đường ống tính chất học vật liệu làm đường ống, hệ thống đường cong mỏi cho đường ống, số liệu sóng số liệu dịng chảy Ở Việt Nam tính đến thời điểm này, hệ thống đường ống biển lắp đặt sản phẩm đường ống nước ngồi, số liệu vật liệu đường cong mỏi chưa có Đồ án có tập hợp hai loại số liệu từ tiêu chuẩn Việt Nam, [4] DnV [6], [7] Với liệu sóng dịng chảy, đồ án đưa dạng liệu sử dụng trình phân tích mỏi cho đường ống biển Các số liệu mơi trường mang tính chất địa phương, khơng thể lấy liệu vùng miền sử dụng cho vùng miền khác Số liệu sóng dịng chảy Việt Nam chưa hoàn toàn đáp ứng đòi hỏi dạng liệu đầu vào cho q trình Đặc biệt, số liệu dịng chảy gần chưa xử lý cơng bố Tình hình số liệu sóng có khả quan hơn, phân bố sóng khu vực biển Việt Nam tiến hành nghiên cứu thu thập xử lý Trong Phụ lục đồ án cung cấp số liệu phân bố sóng vùng biển Việt Nam, tham khảo làm số liệu đầu vào cho phân tích mỏi đường ống Các vấn đề nêu làm sáng tỏ thơng qua ví dụ chương Ví dụ tính tốn thơng qua chương trình tính phát triển dựa tiêu chuẩn DnV [5] Đây nỗ lực lớn tác giả Chương trình cho kết chưa có kiểm định cho tính xác Mặt khác, chương trình phải tính tốn với lượng lớn vòng lặp phức tạp nên tốc độ chưa đáp ứng yêu cầu Trong tương lai, tác giả tiếp tục phát triển hoàn thiện chương trình để trở thành cơng cụ mở cho q trình phân tích mỏi nhịp hẫng đường ống biển, cần trợ giúp khuyến khích từ bên ngồi Q trình phân tích mỏi cho nhịp hẫng đường ống biển để áp dụng cho Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 127 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển điều kiện Việt Nam nhiều điều phải nghiên cứu, đánh giá hoàn thiện Số liệu môi trường đề cập tồn lớn, cần phải khắc phục Ngoài ra, tương tác ống đất vấn đề phức tạp Tuy cơng thức tính tốn cho liên kết ống – khuyến nghị DnV [5] chi tiết, khó khăn cho tính tốn thực hành Vì cần có nghiên cứu tiếp tục giải triệt để vấn đề này, đặc biệt tốn động, phương pháp tính kết cấu tiên tiến, phương pháp phần tử hữu hạn Đồ án nỗ lực tiếp xúc với vấn đề phức tạp thân tác giả Do đó, nội dung đồ án khơng thể tránh khỏi sai sót khiếm khuyết Tác giả mong nhận giúp đỡ để tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thêm nhận thức khả thực hành vấn đề Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 128 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phan Văn Khôi - Tuổi thọ mỏi kết cấu thép biển – NXB Khoa học Kĩ thuật, 1997 [2] GS.Phạm Khắc Hùng, PTS Phan Ý Thuận – Phương pháp luận tính tốn mỏi kết cấu cơng trình biển cố định thép – Hà Nội, 1995 [3] Cục Đăng kiểm Việt Nam, Phịng Cơng trình biển – Xác định giá trị thiết kế thông số môi trường biển số vùng có bể trầm tíchTập III/III, Phương pháp xử lí số liệu kết xác định giá trị thiết kế - Hà Nội, 2006 [4] TCVN 6475-7:2006 – Quy phạm phân cấp giám sát kĩ thuật hệ thống đường ống biển Phần 7: tiêu thiết kế [5] Recommended Practice DNV-RP-F105 – Free Spanning Pipelines, March, 2002 [6] DnV-OS-F101- Submarine Pipeline Systems, 2000 [7] DnV-RP-C203-Fatigue Strength Analysis of Offshore Steel Structures-2005 [8] DnV-No.30.5, Classificational Notes, Environmental Conditions and Environmental Loads, March 2000 [9] Dr R.K Jain Higherdesigns Ltd – Module on Pipeline Engineering Course note-4 – Pipe Materials [10] GS.TS Nguyễn Xuân Hùng – Động lực học cơng trình biển – NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 1999 [11] Cục Đăng kiểm Việt Nam – Hướng dẫn xét duyệt thiết kế hệ thống đường ống biển, 2002 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 129 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển [12] A.H.Mousselli - Offshore pipeline design, analysis and methods [13] Dep of Marine Technology, The Norwegian Institute of Technology, Trondheim, Norway – Free Spanning Pipelines [14] Tuyển tập cơng trình khoa học, ĐHXD, III/2002 - Đào Triệu Kim Cương - Nghiên cứu tượng nhịp treo cơng trình đường ống biển điều kiện thềm lục địa Việt Nam [15] Phan Văn Khôi – Cơ sở đánh giá độ tin cậy – NXB Khoa học Kĩ thuật, 2001 [16] Đào Triệu Kim Cương - Luận án Thạc sĩ khoa học kĩ thuật – Đánh giá độ bền phá hủy mỏi đường ống biển khai thác thi công – Hà Nội, 1999 [17] DnV Report – FatFree User Manual, 2002 [18] Bùi Ngô Việt Dũng – Luận án Thạc sĩ Khoa học kĩ thuật – Phân tích tốn tĩnh động nhịp treo đường ống biển – Hà Nội, 2003 [19] Gs.Ts Lều Thọ Trình – Cơ học kết cấu – NXB Khoa học Kĩ thuật, Hà Nội, 2003 Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 130 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 131 Lớp: 47 CLC – Trường Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển PHỤ LỤC Sinh viên thực hiện: Vũ Văn Hoan CTT MSSV : 8136.47 Trang 132 Lớp: 47 CLC – ... từ hệ thống đường ống biển lắp đặt vịnh Mêhicơ tới có hàng ngàn km đường ống lắp đặt giới Tiềm dầu khí nước ta tương đối lớn Các hệ thống đường ống biển có nước ta kể đến như: hệ thống đường ống. .. Đại học Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển MỤC LỤC CHƯƠNG - TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu hệ thống đường ống biển Việt Nam 1.1.1 Hệ thống đường ống bỉển 1.1.2 Thống kê số liệu nhịp... Xây dựng Đồ án Tốt nghiệp Viện Xây dựng Cơng trình biển 1 TỔNG QUAN Giới thiệu hệ thống đường ống biển Việt Nam Hệ thống đường ống bỉển Do nhu cầu dầu khí ngày tăng cao nêu có số lớn dự án thăm