Luận án tiến sĩ: Đánh giá khả năng chịu tải vượt mức thiết kế của kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi gia hạn khai thác áp dụng vào điều kiện Việt Nam

i Lời cảm ơn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học, GS. Phạm Khắc Hùng, đã tận tâm hướng dẫn và giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án này. Ngoài các kiến thức khoa học quý báu, thầy đã luôn động viên, quan tâm hỗ trợ giúp tác giả vượt qua nhiều thời điểm khó khăn trong quá trình thực hiện luận án. Tác giả chân thành cảm ơn các thầy, cô, các đồng nghiệp trong Bộ môn Kỹ thuật Xây dựng Công trình Biển & Đường ống Bể chứa – Khoa Xây dựng Công trình Biển & Dầu khí, các cán bộ Khoa Sau Đại học trường Đại học Xây Dựng đã đóng góp ý kiến về chuyên môn và tạo điều kiện tốt nhất để tác giả hoàn thành luận án.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đến cha mẹ, các anh chị và gia đình đã tin tưởng, khích lệ, cảm thông cho tác giả trong những tháng năm làm luận án. Tác giả LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác.năm 2018 Nghiên cứu sinh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii Mục lục Lời cam đoan ii Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu vii Danh mục các hình vẽ ix Danh mục các bảng biểu xi Mở đầu 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN.

Tổng quan tình hình phát triển kết cấu công trình biển cố định bằng thép trên thế giới và Việt Nam………………………………………………………………. Giới thiệu cấu tạo kết cấu công trình biển cố định bằng thép……………………. Tình hình phát triển và phạm vi ứng dụng của kết cấu công trình biển cố định bằng thép trên thế giới và tại Việt Nam…………………………………………… 4 1. Các tiêu chuẩn hiện hành áp dụng trong thiết kế và đánh giá an toàn kết cấu công trình biển cố định bằng thép………………………………………………….

Các nghiên cứu có liên quan đến vấn đề của luận án ……………………………. Một số nghiên cứu trên thế giới…………………………………………………… 12 1. Nghiên cứu đánh giá an toàn kết cấu công trình biển theo phương pháp xác suất kể đến tương tác bền và mỏi ở Việt Nam…………………………………………. Phân tích và đề xuất hướng nghiên cứu…………………………………………… 15 1.

Đề xuất nội dung nghiên cứu chính của luận án…………………………………. Giới hạn của luận án………………………………………………………………. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP KHI CHỊU TẢI VƯỢT MỨC THIẾT KẾ………………. Phân tích các yếu tố vượt mức thiết kế khi kéo dài khai thác kết cấu công trình biển cố định bằng thép ……………………………………………………………… 20 2.

Cơ sở lý thuyết phân tích kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải vượt mức thiết kế……………………………………………………………………. Phân tích tĩnh phi tuyến kết cấu công trình biển cố định bằng thép …………. Xây dựng ma trận độ cứng đàn hồi phi tuyến của phần tử kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn……………………………………………………………… 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Xây dựng ma trận độ cứng đàn dẻo của kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn………………………………………………………………………………….

Phân tích tĩnh phi tuyến kết cấu theo phương pháp phần tử hữu hạn……………. Phân tích lan truyền vết nứt do mỏi tại điểm nóng nút kết cấu công trình biển cố định bằng thép ………………………………………………………………………. Cơ chế phá hủy mỏi kết cấu công trình biển cố định bằng thép …………………. Phân tích lan truyền vết nứt do mỏi theo lý thuyết cơ học phá hủy …………….

Mô hình hóa ảnh hưởng của vết nứt do mỏi để phân tích kết cấu ………………. Khảo sát cơ chế phá hủy của kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải trọng môi trường vượt mức thiết kế ……………………………………. Kết luận chương 2…………………………………………………………………. PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI VƯỢT MỨC THIẾT KẾ CỦA KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BIỂN CỐ ĐỊNH BẰNG THÉP KHI GIA HẠN KHAI THÁC………………………………………………………….

Nguyên tắc đánh giá kết cấu công trình biển cố định bằng thép khi chịu tải vượt mức thiết kế………………………………………………… 43 3. Phân tích các yếu tố ngẫu nhiên đề cập trong luận án ………. Nguyên tắc đánh giá………………………………………………………………. Nghiên cứu đánh giá xác suất xuất hiện của các trạng thái biển vượt mức thiết kế trong khu vực biển Việt Nam ………………………………………………….

Xây dựng quan hệ giữa chiều cao sóng vượt mức thiết kế và xác suất xuất hiện trong điều kiện biển Việt Nam……………………………………………………. Xây dựng đồ thị biểu diễn quan hệ giữa chiều cao sóng và xác suất xuất hiện tại một số vùng mỏ trong khu vực biển Việt Nam……………………………………. Phương pháp luận đánh giá khả năng chịu tải vượt mức thiết kế của kết cấu công trình biển cố định bằng thép…………………………………………………. Đánh giá độ tin cậy về mỏi theo điều kiện mở rộng vết nứt……………………….

Đánh giá độ tin cậy về độ bền của các tiết diện phần tử kết cấu chính theo điều kiện chảy dẻo toàn phần…………………………………………………………… 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Thiết lập mối quan hệ giữa mặt chảy toàn phần  của một tiết diện phần tử kết cấu chính và các đại lượng ngẫu nhiên…………………………………………. Đánh giá độ tin cậy về độ bền của các tiết diện phần tử kết cấu chính theo điều kiện chảy dẻo toàn phần…………………………………………………………. Đánh giá khả năng chịu tải vượt mức thiết kế của kết cấu tại năm gia hạn khai thác thứ i…………………………………………………………………………… 61 3.

Đánh giá rủi ro cho kết cấu khi chịu tác động của các con sóng vượt mức thiết kế 62 3. Đánh giá mức độ suy giảm khả năng chịu tải vượt mức thiết kế của kết cấu công trình biển cố định bằng thép và xác định thời gian gia hạn khai thác tối đa……… 63 3. Xây dựng quy trình đánh giá khả năng chịu tải vượt mức thiết kế và thời gian gia hạn của kết cấu công trình biển cố định bằng thép ………………………………. Các phần mềm ứng dụng trong luận án…………………………………………… 68 3.

Phần mềm SACS…………………………………………………………………. Phần mềm USFOS………………………………………………………………… 69 3. Phần mềm JRain…………………………………………………………………… 70 3. Kết luận chương 3………………………………………………………………….

ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU………………………………. Tóm tắt số liệu đầu vào…………………………………………………………. Số liệu về công trình………………………………………………………………. Số liệu về môi trường……………………………………………………………… 73 4.

Đánh giá kết cấu theo các tiêu chuẩn hiện hành…………………………………. Kết quả phân tích dự báo phá hủy mỏi giai đoạn 1………………………………. Kết quả kiểm tra bền theo ứng suất cho phép……………………………………. Kết quả đánh giá độ bền cực hạn của kết cấu…………………………………….

Đánh giá kết cấu theo phương pháp của luận án…………………………………. Dự báo vị trí lan truyền vết nứt……………………………………………………. Kết quả dự báo phá hủy mỏi giai đoạn 2 …………………………………………. Kết quả đánh giá khả năng chịu các con sóng có chiều cao vượt mức thiết kế của kết cấu trong thời gian khai thác kéo dài………………………………………….

85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. 103 KẾT LUẬN CỦA LUẬN ÁN…………………………………………………………… 104 Danh mục công trình của tác giả………………………………………………………. 106 Danh mục tài liệu tham khảo…………………………………………………………… 106 Phụ lục 1…………………………………………………………………………………. PL1 Phụ lục 2………………………………………………………………………………….

PL8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com vii Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu Ký hiệu Giải thích A Diện tích tiết diện ống Ac Diện tích vết nứt AP Diện tích tiết diện dẻo C Hệ số phương trình Paris, phụ thuộc loại vật liệu, loại mối hàn D Đường kính ngoài của ống Dd Độ bẹp của ống E Mô đun đàn hồi của vật liệu EP Mô đun đàn dẻo của vật liệu Ec Điều kiện môi trường biển EcT Điều kiện môi trường biển tương ứng chu kỳ lặp T FD Tổng tải trong tĩnh FE Tổng tải trọng môi trường cực hạn (chu kỳ lặp 100 năm) FET Tổng tải trọng môi trường gây đổ giàn (chu kỳ lặp T năm) Hmax Chiều cao sóng lớn nhất Hs Chiều cao sóng đáng kể Iy, Iz Mô men quán tính tiết diện quanh trục y và trục z Ke Ma trận độ cứng đàn hồi của kết cấu Kp Ma trận độ cứng dẻo của kết cấu K Hệ số cường độ ứng suất KI, KII, KIII Hệ số cường độ ứng suất tương ứng dạng lan truyền vết nứt mở rộng (Mode I), trượt trong mặt phẳng (Mode II), xé rách ngoài mặt phẳng (Mode III). Kth Hệ số cường độ ứng suất ngưỡng bắt đầu lan truyền chậm vết nứt Kc Hệ số cường độ ứng suất giới hạn phá hủy Mx, My, Mz Mô men uốn quanh trục x, y và z Mpx, MPy, MPz Mô men giới hạn dẻo quanh trục x, y và z N Lực dọc trục thanh (trục x) NP Lực dọc giới hạn dẻo Nw Số chu trình tải trọng P, Pr Độ tin cậy và xác suất rủi ro Qy, Qz Lực cắt theo phương trục y và trục z QPy, QPz Lực cắt giới hạn dẻo theo phương trục y và z R Độ bền cực hạn của kết cấu S Véc tơ nội lực của kết cấu TX Chu kỳ lặp của đại lượng ngẫu nhiên X U Thế năng tổng biến dạng V Véc tơ chuyển vị Var(X) Phương sai của đại lượng ngẫu nhiên X W Công của ngoại lực Y(a,td) Hàm hình học của kết cấu có vết nứt Z Ma trận chuyển đổi hệ trục tọa độ địa phương của phần tử về hệ trục tọa độ tổng thể của kết cấu a Chiều sâu vết nứt c Nửa chiều dài vết nứt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.