Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРИТЕТ»

Институт НТИ

Кафедра «Инновационного судостроения»

Доклад

По теме: «Морская свайная платформа»

По дисциплине: «Проектирование шельфовых сооружений»

Выполнил:

Студент группыК/м-19-1-о

Фадевнин.Г.А.

Проверила:

ст. пр. Благовидова И.Л.

Севастополь, 2020 г.

Содержание

• 1. Общие положения
• 2. Виды свайных платформ
• 2.1 Платформа на вертикальных сваях
• 2.2 Платформа с вертикальными наклонными сваями
• 2.3 Усечённая пирамида
• 2.4 Объединение платформ при помощи эстакад
• 2.5 Морские со свайно-гравитационным фундаментом. Ледостойкие платформы со свайным фундаментом
• 3. Способ постановки
• Заключение
• Библиографический список


1. Общие положения

Термином «свайные (стержневые) морские платформы» называются платформы, имеющие три основных блока (или части): свайный фундамент, стержневая несущая конструкция и верхняя часть, которая собственно и является платформой, на которой размещается технологическое оборудование и помещения для обслуживающего персонала.

Свайный фундамент представляет погруженные в грунт дна сваи в точках, на которых будут устанавливаться несущие стержни стержневой системы. Эти сваи (по одной или несколько в опорной точке) служат фундаментами для опорных стержней.

Стержневая система представляет конструкцию, состоящую из несущих вертикальных или наклонных стержней, усиленных поперечными связями, обеспечивающих необходимую жесткость конструкции в целом.

Верхняя, часть платформы представляет собой либо понтон, обладающий положительной плавучестью, либо ферменную или балочную конструкцию, имеющую настил, на котором размещается оборудование, производственные и жилые помещения.

Обычно при проектировании МСП статическую прочность конструкции рассчитывают на действие максимальных нагрузок, повторяющихся один раз в 100 лет, и производят поверочный расчет на динамические и циклические нагрузки.

Схема крепления свай к опорам платформы представлена на рисунке 1.1:

Рисунок 1.1 - Крепление свай к опорам платформы: 1 -- свая, приваренная к направляющей втулке; 2 -- свая свободно проходит через направляющую втулку; 3 -- узел крепления направляющей втулки к главной опоре; 4 -- нижняя удлиненная направляющая втулка.

2. Виды свайных платформ

Основные виды свайных платформ следующие:

2.1 Платформа на вертикальных сваях

Палуба (1) расположена на стержнях (2), которые будем называть несущими, которые, в свою очередь, установлены на свайные фундаменты (3). Стержни (их условно тоже иногда называют сваями) могут иметь в поперечном сечении круглую или другую форму. Наиболее часто - это круглая форма. Для несущих стержней используются трубы, диаметр и толщина стенки которых назначаются по условию обеспечения необходимой несущей способности стержней.

Особенности: применяется в морях, на поверхности которых либо не образуется лед, либо образуется лед небольшой толщины, а глубины невелики (10- 20 м). Пример платформы на вертикальных сваях показан на рисунке 2.1: свайный фундамент платформа эстакада

Рисунок 2.1 - Платформа на вертикальных сваях.

2.2 Платформа с вертикальными наклонными сваями

Для повышения уровня устойчивости платформы в целом может быть использована конструкция, с наклонными сваями (рисунок 2.2) . Основное отличие этой платформы, как видно из рисунка, заключается в наклонном расположении крайних несущих стержней. Тем самым достигаетсясущественно большая жесткость конструкции всего сооружения; существенно меньшими будут поперечные перемещения верхней части (палубы) под воздействием ветра, волн и течений.

Рисунок 2.2 - Платформа с вертикальными наклонными сваями

2.3 Усечённая пирамида

Стержневая несущая системаимеет форму усеченной пирамиды (рисунок 2.3), имеющей в плане несколько несущих стержней. Все они подпираются и соединяются поперечными стержнями (3) и раскосами (4). Платформа, как и предыдущие, состоит из трех частей: верхней палубы (1), несущей стержневой системы (2) и свайных фундаментов под несущими стержнями (5). В результате образуется пространственная конструкция из несущих нагрузку стержней, поперечных и раскосных стержней.

Особенность: применяются при больших глубинах. В практике строительства имеются примеры такого типа стационарных платформ при глубине моря до 400 м.

Рисунок 2.3 - Стержневая стационарная платформа в форме усечённой пирамиды.

Следует отметить, что стержневые основания такого типа платформ называют часто сквозными или решетчатыми. Понятие «сквозное» означает, что вода при наличии волн и течений может проходить сквозь решетчатую конструкцию несущей части платформы. Для более надежного закрепления стационарной платформы в целом внутри основных несущих стержней в грунт забивают сваи удерживающие. После забивки в грунт на расчетную глубину эти сваи соединяются с несущими сваями. Отметим, что сваи, забиваемые в грунт внутри несущих стержней-опор, удерживают платформу не только от опрокидывания, но и от сдвига. Сваи из труб диаметром 1400 мм опускаются в грунт через отверстия в фундаментной плите, что обеспечивает точное размещение свай. На нижних концах свай имеется так называемый башмак, который после опускания сваи не дает возможности грунту проникать внутрь сваи.

2.4 Объединение платформ при помощи эстакад

При освоении морских нефтегазовых месторождений в некоторых случаях в одном так называемом кусте размещаются две, три, а иногда и большее количество платформ, объединяемых с помощью эстакад. Это позволяет обеспечить более оперативную работу обслуживающего персонала, а также повысить общую устойчивость каждой из платформ, т.е. иметь большую статическую определенность двух и даже трех объединенных платформ.

Приведена схема двух платформ (рисунок 2.4), объединенных переходным мостом. Верхнее строение (1) опирается на два стержневых блока (2), представляющих стержневые конструкции, опирающиеся на дно и закрепленные внутритрубными сваями. Расстояние между блоками определяется из условий размещения на верхнем строении технологического оборудования и вспомогательных сооружений при условии обеспечения прочности ферм верхнего строения.

Рисунок 2.4 - Объединение платформ при помощи эстакад

Особенности: стационарные платформы описанного вида применяются на морях, на которых не образуется ледовый покров. Это объясняется тем, что стержневые блоки даже с поперечными связями обладают слишком малым сопротивлением боковым нагрузкам от давления льда.

2.5 Морскиесо свайно-гравитационным фундаментом.Ледостойкие платформы со свайным фундаментом

Одним из наиболее оптимальных вариантов свайно-гравитационных платформ является конструкция, представляющая собой стальной коническиймонопод на свайном основании с консольно-балочной несущей палубой. Между последней и конической частью опорного блока находится надводная цилиндрическая колонна с внешним диаметром 30 м. Нижняя часть монопода окаймлена снаружи круглым цилиндрическим свайным ростверком с наружным диаметром 70 м. В нем размещены 24 сваи. Кроме этого, имеется внутреннее кольцо из 12 свай, закрепленных по всей высоте монопода и надводного цилиндрического участка. Днище монопода для создания плавучести - сплошное, в связи с чем при детальном анализе рассматривают возможность использования несущей способности грунта под днищем при совместной работе со сваями.

Конструкции монопода на верхнем цилиндрическом и среднем коническом участках, а также нижнем цилиндрическом ростверке - радиально-кольцевые.

Наиболее целесообразной и экономичной конструкцией палубы, полностью соответствующей радиальному строению монопода, будет такая же радиально-кольцевая. Для этого блок-модули верхнего строения должны быть выполнены в виде секторов и сегментов в плане, иначе появится необходимость предусматривать для них опорные точки в соответствующих местах. Однако сделать и то, и другое затруднительно.

Для прямоугольных в плане блок-модулей наиболее приемлемой будет радиально-прямоугольное блочное строение, конструкция которого сложнее, чем радиально-кольцевая, из-за косых углов примыкания балок. Если же прямоугольное строение выполнить на верхнем уровне, а радиальное на нижнем, то этот недостаток будет несколько сглажен.

Опорный блок платформы со свайным фундаментом состоит из четырех вертикальных цилиндрических колонн, жестко соединенных между собой стержневыми конструкциями. Две из колонн имеют наружный диаметр 15 м, в них размещены 24 - 25 буровых скважин. А две другие - 3 - 5 м, в них размещаются трубопроводы для забора морской воды, емкости для накопления сточных вод и т.п. Для предотвращения накопления льда расстояние между колоннами принято равным двум диаметрам (т.е. 30 м). Для усиления конструкции опорного блока и придания ему ледостойких характеристик приняты следующие решения:

§ кольцевое пространство колонн в зоне действия льда, т.е. на уровне ±10 м относительно отметки наинизшего астрономического отлива, заполнено бетоном;

§ отсутствуют связевые элементы жесткости между колоннами в зоне действия льда;

§ на уровне воды опорные колонны снабжены ледорезными устройствами;

§ предусмотрен подогрев ледорезов для предотвращения накопления и смерзания колонн со льдом.

Несущая палуба является интегральной (общей) частью опорного блока и рассчитана на работу в качестве системы жестких связей на верхней отметке платформы. Это обстоятельство обусловливает необходимость установки несущей палубы на опорный блок перед отгрузкой и переводом конструкции в плавучее состояние.

Ее рамная конструкция служит для размещения двух рядов модулей длиной 25 м и шириной 16 м, три модуля располагают под участком бурения.

Каждую из четырех колонн крепят ко дну моря четырьмя подводными юбочными сваями.

Наиболее известные морские платформы со свайным фундаментом представлены на рисунках 2.5.1 и 2.5.2.

Рисунок 2.5.1 - Двублочная платформа ЛСП «Б» и ЛСП «Ж»

Рисунок 2.5.2 - СМЛОП «Варандей»

3. Способ постановки

Опорные блоки крепятся к морскому грунту сваями. На опорные блоки устанавливается верхнее трехпалубное строение с модулями, оснащенными соответствующими технологическим и вспомогательным оборудованием и системами. В зарубежной практике в целях совершенствования конструкций МСП имеется ряд принципиальных решений. Например, в проекте платформы для месторождения Эйдер (Северное море) из конструкции исключены направляющие устройства для забивки свай с поверхности, сокращено число поясов фермы; элементы, расположенные в труднодоступных для осмотра местах имеют усталостную долговечность 120 лет. Крепление свай к опорам платформы с помощью бетонирования выполняется под водой с применением дистанционно управляемого подводного аппарата. Исключена дистанционная балластировка опор платформы и упрощена трубопроводная обвязка.

Наиболее распространенный тип свайных МСП. - пирамидального (ферменного) типа, -предназначены для глубин 110-150м. Также существуют проекты и разработки МСП с пирамидальным моноблоком на глубину 488м (проект «Галф оф Мексико платформ»), на глубину 396 м (проект «Фиксед платформ»), проект из двух опорных блоков на глубину 450 м (проект «Твин тауэр» для Северного моря) и др.

Заключение

В заключении определим основные достоинства и недостатки свайных морских платформ.

К достоинствам относят их низкую стоимость, по сравнению с другими МСП; возможность объединения нескольких платформ через эстокады, что позволяет обеспечить более оперативную работу обслуживающего персонала, а также повысить общую устойчивость каждой из платформ.

К недостаткам, - ограничение по глубине 25 - 45м для свайных платформ на вертикальных сваях, и 110 - 150м - для МСП пирамидального типа (есть проекты на глубину 450м); невозможность многократного использования; невозможность использования в тяжёлых ледовых условиях (кроме ледостойких платформ со свайным фундаментом).

Библиографический список

1. Морская добыча нефти. Морские стационарные платформы.Свайные платформа: сайт. - URL:http://proofoil.ru/Seaoilproduction/fixedplatform.html

2. Галахов И.Н., Литонов О.Е, Алисейчик А.А. Плавучие буровые платформы. Конструкция и прочность. - Л.:Судостроение,1981. - 224 с.

3. Морские гидротехнические сооружения на континентальном шельфе: Учебник/Г.В. Симаков, К.Н. Шхинек, В.А. Смелов и др. - Ленинград .:Судостроение, 1989. - 328 с.

Размещено на Allbest.ru