hiện tượng dao động dòng xoáy khi ống bị treo

CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
mục lục
I. Giới thiệu tổng quan 4
I.1. Giới thiệu chung 4
I.2. Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ 4
I.3. Cấu tạo và chức năng của các công trình phục vụ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ 5
I.4. Giới thiệu đoạn đờng ống tính toán 8
II. Kiểm tra độ bền của đờng ống 10
II.1.Tính toán độ bền của đờng ống chịu áp lực trong lớn nhất 10
- Trong quá trình vận hành đờng ống, đờng ống bị bóp méo do áp
lực ngoài (áp lực thuỷ tĩnh) 13
- Có các dạng mất ổn định nh sau: 13
+ Mất ổn định kiểu uốn: là dạng đờng ống bị
bóp méo dạng ô van. 13
+ Mất ổn định kiểu chữ u 13
+ Mất ổn định kiểu xơng chó. 13
+ Mất ổn định kiểu dẹt 13
- Sự mất ổn định cục bộ gây ra các tình trạng tắc đờng ống dẫn
đến giảm lu lợng trong quá trình vận chuyển vật liệu, làm cho
áp lực trong phân bố không đồng đều trên tiết diện đờng ống,
cũng nh trên toàn chiều dài đờng ống, nó là yếu tố chính để
khởi đầu cho sự mất ổn định lan truyền, trong quá trình vận
hành cũng nh thi công đờng ống mất ổn định thờng xảy ra lúc

thi công vừa thả ống xuống, lúc này ống cha có áp lực trong và
trong trờng hợp vận hành rồi nhng với một lí do nào đó (chẳng
hạn nh sự cố làm áp lực trong không có, trong trờng hợp sữa
chữa mà ngời ta không cho vật liệu đi qua ). 13
- Trên một tuyến ống, khi xuất hiện một điểm bị mất ổn định cục
bộ thì sự mất ổn định đó có thể lan truyền dọc theo chiều dài
tuyến ống.Gọi là hiện tợng mất ổn định lan truyền 15
- Vì vậy để xẩy ra hiện tợng mất ổn định lan truyền thì áp lực lan
truyền phải lớn hơn áp lực gây mất ổn định cục bộ, nếu trong
trờng hợp đờng ống có sự cố bị bóp méo thì để đờng ống không
bị mất ổn định lan truyền thì áp lực lan truyền phải lớn hơn áp
lực ngoài tác dụng vào đờng ống 15
- Để chống hiện tợng lan truyền ngời ta thờng làm tăng chiều
dày t của đờng ống, dùng các thiết bị ngăn chặn mất ổn định lan
truyền trên tiết diện ống ( hàn các nhẫn trên tuyến ống ) 16
III. Kiểm tra ổn định vị trí của đờng ống 17
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 1

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
III.1. Mục đích của bài toán kiểm tra ổn định vị trí 17
+ Xác định thông số Tn : 18

18
Trong đó d: độ sâu nớc nơi xây dựng công trình. 18
g: gia tốc trọng trờng 18
+ Xác định tỷ số : 18
18
Trong đó : Tp : chu kỳ các đỉnh sóng 18
+ Tra đồ thị 2.1 DnV -1988-E305 . Xác định đợc Us* 18
Tra đợc tỷ số sau : Us* 18
+ Hệ số giảm hớng lan truyền R =1 ( coi là không giảm ) 19
+ Xác định đợc vận tốc sóng tác dụng vuông góc lên trục ống
Us 19
Us = Us*x R x Sin 19
Trong đó : góc hợp bởi h óng sóng và trục ống 19
+ Tra bảng 2.2 DnV RpE 305 xác định đợc tỷ số : Tu 19
+ Xác định gia tốc sóng hiệu quả tác dụng vuông góc lên trục
ống As 19
As = 2x x 19
* Xác định vận tốc dòng chảy trung bình tác dụng vuông góc
với trục ống 19
Theo công thức sau : 19
( *) 19
Trong đó : 19
Ur : vận tốc dòng chảy ở độ sâu zr kể từ đáy biển . Đ ã
chiếuvuông góc với trục ống 19
Zr : độ sâu tham chiếu, kẻ đến ảnh hởng của lớp biên 19
Zo : hệ số phụ thuộc vào độ nhám của đáy hay tính chất
nhám của đất bề mặt đáy biển . Zo tra bảng A1 RpE-305 19
D : đờng kính ngoài của ống. 19
19
+ Tính các tỷ số 19

+ Thay vào công thức (*) tính đợc 19
* Xác định các hệ số : 19
M= ; K= 19
* Tra đồ thị 5.12 theo M va K đợc Fw 19
* Tính các lực thuỷ động. 19
* Tính lặp với các góc pha khác nhau để tìm đợc trọng lợng yêu
cầu lớn nhất 19
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 2

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
IV.Tìm nhịp treo tối đa mà đờng ống có thể vợt qua 21
IV.1. Địa hình hố lõm 21
IV.2. ống vợt qua địa hình đỉnh lồi 25
IV.3. Hiện tợng dao động dòng xoáy khi ống bị treo 25
V. lựa chọn phơng án thi công tuyến ống 27
V.1. Một số phơng pháp thi công đờng ống biển trên thế giới 27
V.2. Một số phơng pháp thi công nối ống ngầm 32
V.3. Lựa chọn phơng án thi công 33
VI. Tính toán thi công tuyến ống 34
VI.1. Tính toán ứng suất trong quá trình thi công rải ống 34
VI.2. Thi công tuyến ống 38

sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 3

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
I. Giới thiệu tổng quan
I.1. Giới thiệu chung
Thềm lục địa và vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam có diện tích hàng trăm
ngàn km
2
. Nhiều bể trầm tích kỷ đệ tam nh Sông Hồng, Phú Khánh, Cửu Long, Nam
Côn Sơn, Vùng biển Tây Nam giáp ranh với vịnh Thái Lan và vùng biển Malaysia,
Các quần đảo Trờng Sa , Hoàng Sa đã đợc nghiên cứu, thăm dò. Tuy số lợng mỏ đã
thăm dò chỉ chiếm số lợng nhỏ so với tiềm năng nhng đã cho thấy giá trị mang lại của
ngành công ngiệp dầu khí là rất lớn. Ngành công nghiệp này tuy mới đợc thành lập
nhng đã dần dần tạo chỗ đứng vững chắc trong nền kinh tế quốc dân đồng thời đáp
ứng nhu cầu xuất khẩu, đóng góp ngoại tệ cho nhà nớc, và phục vụ nhu cầu tiêu dùng
trong nớc.
Do đặc điểm địa chất và địa hình của nớc ta, các mỏ đều nằm ngoài biển nên vấn
đề vận chuyển các sản phẩm dầu, khí sau khi khai thác vào bờ đóng vai trò đặc biệt
quan trọng. So với các công nghệ vận chuyển khác, công nghệ vận chuyển bằng đờng
ống đã tỏ ra u việt hơn rất nhiều nhờ công suất cao và tính rủi ro ít (các yêu cầu về an
toàn môi trờng sinh thái đợc đảm bảo). Với trên 100 km chiều dài, các loại đờng ống

đã đợc xây dựng (nh loại 325 x 16 mm, loại 219 x12 mm ) và còn nhiều tuyến đ ờng
ống khác đang đợc thiết kế và xây dựng (chơng trình khí điện đạm Cà mau, nhà máy
lọc dầu Dung Quất )
I.2. Tổng quan về công nghệ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
I.2.1. Các khâu trong công nghiệp dầu khí
Hoạt động của ngành công nghiệp dầu khí đợc chia làm 3 khâu:
* Khâu đầu: Thợng nguồn (up-stream)
Các hoạt động tìm kiếm, thăm dò và khai thác dầu khí.
* Khâu giữa: Trung nguồn (mid-stream)
Vận chuyển và chứa đựng dầu khí.
* Khâu cuối: Hạ nguồn (down-stream)
Chế biến (lọc dầu, hoá dầu, hoá lỏng khí)
Phân phối các sản phẩm dầu và khí.
I.2.2. Hệ thống quy hoạch thiết kế xây dựng
Thiết kế, xây dựng khu khai thác dầu khí cần đợc xem nh là một tổ hợp công nghệ
đồng nhất, đảm bảo thu đợc sản phẩm có chất lợng đạt yêu cầu với chi phí cho khai
thác, thu gom xử lý và vận chuyển sản phẩm là tối thiểu. Hệ thống này bao gồm các
quy trình công nghệ:
Thu gom vận chuyển và đo các sản phẩm các giếng khai thác trên mỏ.
Tách sơ bộ sản phẩm khai thác từ các giếng.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 4

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
Xử lý dầu.
Xử lý nớc thải và các loại khác cho hệ thống duy trì áp suất vỉa.
Tiếp nhận và đo lờng dầu.
Xử lý khí.
Các công trình công nghệ thu gom và vận chuyển sản phẩm của các giếng cần phải
đảm bảo một số yêu cầu sau:
Đo đợc sảm phẩm khai thác.
Phân bố các dòng dầu theo tính chất lý hoá và theo công nghệ vận chuyển.
Độ kín của hệ thống thu gom và vận chuyển dầu khí.
I.2.3. Các loại công trình sử dụng cho việc khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
Để phục vụ cho công tác khoan thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu khí ngoài
biển ở mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp liên doanh VietSoPetro đã xây dựng nhiều giàn khoan
biển và một số công trình khác. Hiện nay tại Mỏ Bạch Hổ có hệ thống đờng ống và
các giàn nh sau:
10 giàn MSP (MSP 1;3;4;5;6;7;8;9;10;11)
1 giàn công nghệ trung tâm CTP 2.
9 giàn BK (BK 1;2;3;4;5;6;7;8;9)
3 tàu chứa dầu (FSO-1,2,3/ Chí Linh, Chi Lăng và Ba Vì).
Ngoài ra còn có các giàn nén khí (Complete gas compressor station), giàn bơm n-
ớc ép vỉa ( Water injection platform) và 3 dàn khoan tự nâng (Jack up). Trong thời
gian tới sẽ tiến hành xây dựng thêm một số công trình sau:
1 giàn công nghệ trung tâm CTP 3.
1 trạm rót dầu không bến UBN 4.
2 giàn BK (BK 10;11).
I.3. Cấu tạo và chức năng của các công trình phục vụ khai thác dầu khí ở mỏ Bạch Hổ
I.3.1. Hệ thống đờng ống
Đờng ống biển (pipeline) và ống đứng (riser) là những phơng tiện dợc sử dụng để
vận chuyển dầu thô và khí thiên nhiên. Ngày nay thành tựu độ sâu đã có những bớc

phát triển vợt bậc.ở biển Bắc, độ sâu dặt các tuyến ống đã đạt tới khoảng 500ft. Đờng
kính ống tăng lên từ 6 - 10 inches đến 32 inches. Một số đờng ống dùng để xuất nhiên
liệu ra tàu có đờng kính lớn tới 50 inches. ở Việt Nam, tuyến ống dẫn khí Nam Côn
Sơn có đờng kính tới 40 inches. Tính đến tháng 4-1998 mỏ Bạch Hổ có một hệ thống
đờng ống bao gồm:
20 tuyến ống dẫn dầu với tổng chiều dài 60.7 km.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 5

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
10 tuyến ống dẫn khí với tổng chiều dài 24.8km.
18 tuyến ống dẫn GASLIFT với tổng chiều dài 28.81 km.
17 tuyến ống dẫn nớc ép vỉa với tổng chiều dài 19.35 km.
11 tuyến ống dẫn hỗn hợp dầu khí với tổng chiều dài 19.35 km.
Tổng chiều dài toàn bộ đờng ống ở Mỏ Bạch Hổ tính đến tháng 4-1998 là 162.25km
và đến thời điểm hiện nay đã có tới gần 200 km đờng ống ngầm.
* Đờng ống dẫn dầu công nghệ:
Đến thời gian hiện nay, theo thiết kế của Viện nghiên cứu khoa học và thiết kế
dầu khí biển (NIPI) ở mỏ Bạch Hổ đã đạt đợc 63734 m khoan ống dẫn ngầm trong đó
55916 m ống dẫn dầu, 3362 m ống dẫn khí. Những ống chính đợc sử dụng để xây
dựng đờng ống ngầm là D 325 x16 mm và D 219 x12 mm đợc sản xuất theo tiêu
chuẩn GOST 8731-74 từ thép 20 đợc luyện theo tiêu chuẩn GOST 1050-74.

I.3.2. Hệ thống các giàn thép cố định
Giàn thép cố định là loại công trình đợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong
ngành công nghiệp khai thác dầu khí hiện nay. Công nghệ xây dựng loại công trình
này đã trải qua một thời gian dài từ loại kết cấu nhỏ ở vùng nớc sâu đến các công
trình ngoại cỡ xây dựng ở biển bắc và vùng vịnh Mexico. Kết cấu Jacket lớn nhất thế
giới hiện nay là giàn Bullwinkle đợc xây dựng bởi hãng Shell tại vịnh Mexico ở vùng
nớc sâu 1615 ft (492 m) nặng 56000T.
Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ hầu hết sử dụng các loại dàn cết cấu Jacket để phục
vụ cho hoạt động khai thác dầu khí.
* Dàn khoan cố định MSP
Là dàn khoan cố định có thể dùng để khoan, khai thác và xử lý sơ bộ sản phẩm
dầu khí. Trên dàn có bố trí tháp khoan di động có khả năng khoan ở nhiều giếng
khoan. Hệ thống công nghệ trên dàn cho phép đảm nhiệm nhiều công tác, từ xử lý sơ
bộ sản phâm dầu khí đến tách lọc các sản phẩm dầu thơng phẩm, xử lý sơ bộ khí đồng
hành. Dầu và khí đợc xử lý trên MSP có thể là từ các giếng khoan của nó hoặc đợc thu
gom từ cấc giàn BK.
Về cấu tạo, dàn MSP gồm có 3 phần chính là: phần móng, khối chân đế và kết cấu
thợng tầng. Chân đế gồm 2 khối nối với nhau bằng sàn chịu lực (MSF) ở phía trên và
cố định xuống đáy biển bằng các cọc. Khối chân đế là kết cấu Jacket, thợng tầng có
cấu trúc module đợc lắp ghép lên trên sàn chịu lực.
Mỗi chân đế có 8 ống chính có đờng kính 812.8 x 20.6 mm, phần dới của chân đế
ở từng cọc trụ chính có 2 ống dẫn hớng cho các cọc phụ.
Các phần tử cấu thành mạng panel và ống giằng ngang chân đế làm từ các ống có
đờng kính từ 426 x 12 mm đến 720 x 16 mm. ở những chỗ tiếp giáp giữa đáy biển với
cọc chính và cọc phụ đợc bơm trám bằng cement.
Module sàn chịu lực (MSF) là các dầm thép tổ hợp. Do điều kiện thi công ngoài
biển kết cấu này đợc chia làm 3 phần riêng biệt. Một phần liên kết hai phần kia thành
1 sàn chịu lực thống nhất. Phần không gian trống giữa các dầm của module chịu lực
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 6

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
dùng để đặt các thùng chứa với các chức năng khác nhau phục vụ cho các quy trình
công nghệ thực hiện ở trên dàn.
Móng khối chân đế là các cọc thép ống có đờng kính 720 x 20 mm. Các cọc đợc
đóng gồm 16 cọc chính và 32 cọc phụ.
Kết cấu thợng tầng của dàn MSP đợc thực hiện theo thiết kế số 16716 của trung
tâm thiết kế Corall (U.S.S.R) bao gồm những block và module riêng rẽ đợc chia làm 2
tầng và đợc trang bị các thiết bị cần thiết phục vụ cho yêu cầu công nghệ ở trên dàn.
Thành phần chính của kết cấu thợng tầng gồm có tổ hợp khoan khai thác, năng lợng
và nhà ở.
* Dàn khoan nhẹ BK
Dàn BK là loại dàn thép có kết cấu dạng jacket loại nhỏ nhẹ ở trên không có tháp
khoan, không có ngời ở. Công tác khoan đợc thực hiện bằng dàn jack up. Các thiết bị
trên dàn BK đợc trang bị ở mức tối thiểu để có thể phục vụ cho việc đo lu lợng và và
tách nớc sơ bộ. Sản phẩm khai thác từ dàn BK sẽ đợc dẫn qua hệ thông đờng ống về
dàn MSP hoặc dàn công nghệ trung tâm để xử lý.
* Dàn công nghệ trung tâm
Dàn công nghệ trung tâm là tổ hợp các thiết bị công nghệ vừa và nhỏ thành một
cụm tổ hợp công nghệ phục vụ cho công tác khai thác và sơ chế sản phẩm dầu & khí
khai thác đợc tại mỏ. Dàn công nghệ trung tâm bao gồm các bộ phận sau:
Dàn công nghệ

Dàn nhẹ BK
Hệ thống các cầu dẫn nối các dàn với nhau
Cần đuốc (Fakel) và các đờng ống tựa trên các block chân đế
Chức năng chính của dàn công nghệ trung tâm là:
Thu gom tách lọc các sản phẩm từ các dàn BK, dàn MSP
Xử lý dầu thô thành dầu thơng phẩm và bơm đến các trạm UBN
Xử lý nớc thải đảm bảo điều kiện vệ sinh môi trờng theo tiêu chuẩn quốc tế rồi
thải xuống biển
Xử lý sơ bộ khí đồng hành và dẫn chúng vào các trạm nén khí.
* Hệ thống các dàn nén khí
Bao gồm các trạm nén khí áp lực cao và thấp có chức năng nén khí đồng hành để
đa vào bờ và phục vụ công nghệ gaslift.
* Hệ thống các dàn bơm nớc ép vỉa (WIP)
Bao gồm các trạm bơm nớc áp lực cao nhiều cấp có chức năng đa nớc xuống các
giếng để phục vụ công nghệ khoan khai thác.
I.3.3. Hệ thống trạm rót dầu không bến
Dầu thô từ các giàn MSP, BK, CTP đợc xử lý và vận chuyển tới các tàu chở dầu
nhờ 3 trạm rót dầu không bến. Hiện tại ở vùng mỏ Bạch Hổ có các trạm rót dầu không
bến sau đang đợc sử dụng:
Trạm UBN-1(Chí Linh) nằm ở vòm nam của mỏ gồm có tàu chứa trọng tải
150000 tấn có khả năng tiếp nhận tối đa 10000 tấn/ngày đêm, nhận dầu từ
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 7

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
MSP1và CTP2, BK2, có hệ thống ống mềm để tiếp nhận dầu, hệ thống van
ngầm, hệ thống neo, hệ thống xuất dầu bằng phơng pháp nối tiếp.
Trạm UBN- 2(Chi Lăng) nằm ở vòm phía bắc của mỏ Bạch Hổ tơng tự nh
trạm UBN1 chỉ khác là công suất xử lý dầu thô là 15 000 tấn/ngày đêm, hàm
lợng nớc trong dầu ở cửa vào của thiết bị nhận dầu là 20%.
Trạm UBN- 3(Ba Vì), có tính năng tơng tự UBN-2.
Về mặt cấu tạo, trạm UBN chủ yếu có các bộ phận sau:
Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng ( dầu - dầu)
Bể trao đổi nhiệt dạng tấm phẳng ( dầu - nớc)
Hệ thống khử nớc bằng điện có khối đốt nóng và phân li.
Hệ thống phân li kiểu tháp
Khối chứa và chuyể hoá sản phẩm ( chất khử nhũ và kìm hãm ăn mòn)
Ngoài ra trạm còn có các thiết bị đo và kiểm tra cần thiết, hệ thống van áp lực, hệ
thông tín hiệu báo sự cố và phòng cháy đảm bảo cho trạm vận hành một cách an toàn
hiệu quả.
Hiện tại VietSoPetro đang bắt đầu đa vào khai thác trạm UBN-4
I.4. Giới thiệu đoạn đờng ống tính toán
I.4.1. Đặc trng ống
Đoạn đờng ống tính toán là đoạn ống dẫn nớc ép vỉa từ giàiaMSP4 đến giàn MSP8
có chiều dài là 1054 m, đờng kính ống là 273 mm bề dày 18 mm, áp lực vận hành là
188 at.
I.4.2. Đặc điểm của dàn BK
Giàn khoan cố định BK là một trong những kết cấu chính của thiết kế xây dựng
mỏ. Giàn cố định BK có chức năng là giàn đầu giếng, sử dụng cho Jack-up cập vào để
khoan khai thác. Hiện nay trên mỏ đã sử dụng các giàn cố định số 1;2;3;4;5;6;7;8;9,
giàn cố định số 10 đang trong giai đoạn xây dựng.
Về mặt cấu tạo giàn gồm phần móng khối chân đế và kết cấu thợng tầng.

* Phần móng:
Gồm KCĐ có kết cấu hệ thanh đợc cố định xuống đáy biển bằng các cọc. KCĐ
dạng thanh không gian làm từ các thép ống, xung quanh chân đế có 4 cọc trụ đỡ các
ống chính (D = 812 x 20.6 mm).
* Kết cấu thợng tầng:
Gồm những block và những module riêng rẽ làm thành 1 tầng và đợc trang bị
những thiết bị công nghệ cần thiết đảm bảo cho hoạt động công nghệ khoan khi Jack-
up cập vào khoan và chỗ ở cho ngời ra sửa chữa, vận hành.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 8

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
I.4.3. Các số liệu ban đầu phụ vụ tính toán kiểm tra
Số liệu địa chất, địa hình
Độ dốc bãi biển: i = 0
Nền đất đáy biển: Cát hạt mịn có cỡ hạt d
50
= 0.125 mm
Hệ số ma sát giữa nền đất và đờng ống: à = 0.7
Mặt nền đất tốt, ổn định
Số liệu môi trờng
* Số liệu thủy văn

Độ sâu nớc thấp nhất: d
0
= 50 + 3 = 53 m
Biên độ triều : 1.5 m
Chiều cao nớc dâng : 0.8 m
Trọng lợng riêng của nớc biển: 1025 kG/m
3
* Số liệu sóng

Chu
kỳ lặp
Hớng N NE E SE S SW W NW
Phần
trăm
0.7 45.7 8.8 1.8 3.2 27.4 12.1 0.6
100
năm
H
S
(m) 5.6 8.6 5.2 3.2 4.5 6.9 4.9 5.2
T
S
(s) 7.4 10.4 8.4 7.8 9.0 9.1 8.7 8.9
10
năm
10.3 2.8 7.0 3.4 1.9 3.1 4.9 3.6 5.2
T
S
(s) 6.6 9.9 7.8 6.6 7.5 8.6 8.2 8.9
* Số liệu dòng chảy

Vận tốc dòng chảy đáy với chu kỳ lặp 100 năm ứng với hớng sóng

Hớng sóng
N NE E SE S SW W NW
Vận tốc
(cm/s)
68 119 126 109 82 137 119 97
Hớng
(độ)
2 300 60 295 329 53 329 197
* Sinh vật biển
Chiều dày hà bám: 5 cm = 50 mm
Trọng lợng riêng hà bám:
h
= 1300 kG/m
3

sinh viên thực hiện : nguyễn đức công 9

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
Số liệu thiết kế

Sơ đồ tổng thể và tuyến ống từ MSP4 đến MSP8
Loại vật liệu vận chuyển: Nớc ép vỉa
Kích thớc ống: D
o
= 273 mm, t = 18 mm
Chiều dài tuyến ống: L = 1054 m
Vật liệu thép ống :
Thép API 5L X65 có:
SMYS = 65 kip/in
2
= 448.159 MPa = 4800 kG/cm
2

SMTS = 530 MPa = 5300 kG/cm
2
Chiều dày dự trữ ăn mòn: t
corr
= 4 mm
Sai số do chế tạo, do không đủ số liệu nên lấy t
fab
= 5%t
Trọng lợng riêng của nớc biển: 1025 kG/m
3
áp suất trong đờng ống: P
o
tk
= 188 at =184.428 kG/cm
3
II. Kiểm tra độ bền của đờng ống
II.1.Tính toán độ bền của đờng ống chịu áp lực trong lớn nhất

ở trạng thái kiểm tra hoặc khai thác đờng ống đều phải chịu những áp lực trong
do dòng nớc vận chuyển trong ống gây nên.Theo qui phạm DnV- Rules for submarine
pipeline systems 1996, ta kiểm tra độ bền của ống ở hai trạng thái :
II.1.1 KIểM TRA ở TRạNG THáI THI CÔNG( THử áP LựC)
t = t
nom
- t
fab
= 18 18.5% =18 0.9 = 17.1 mm .
Khả năng chịu áp lực trong của đờng ống
+ Trạng thái giới hạn nổ:
( P
li
P
e
) .
t
tD
2


u
.SMTS
+ Trạng thái giới hạn đàn hồi:
( P
li
P
e
) .
t

tD
2


s
.SMYS
Trong đó: P
li
: áp lực tính toán lên đờng ống.
P
e
: áp lực thuỷ tĩnh min lên đờng ống.

s
,
u
: hệ số tra bảng C1 phụ thuộc cấp an toàn.
D : đờng kính ngoài của ống.
t : bề dày của ống.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
10

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
SMTS : cờng độ chịu kéo nhỏ nhất.
SMYS : cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất.
P
li
= (1,1.P
0
tk
).1,05 = 1,1.184,428.1,05 = 213,08kG/cm
2
.
P
e
=
n
.d
min
= 1025. 53.10
-4
= 5,4325 kG/cm
2
.
D = 273 mm.
t = 18 mm.

s
= 0,96.

u

= 0,84.
SMTS = 5300 kG/cm
2
.
SMYS = 4800 kG/cm
2
.
Suy ra: ( P
li
P
e
) .
t
tD
2

= ( 213,08 5,4235 ).
1,17.2
1,17273
= 1553,78 kG/cm
2
.

u
.SMTS = 0,84.5300 = 4452 kG/cm
2
.

s
.SMYS = 0,96.4800 = 4608 kG/cm

2
.
Vậy đờng ống đủ khả năng chịu áp lực trong trong trạng thái thử áp lựcII.1.1
II.1.2. KIểM TRA ở TRạNG THáI VậN HàNH
t = t
nom
- t
fab
- t
corr
= 18 0,9 4 = 13,1 mm.
Khả năng chịu áp lực trong của đờng ống
+ Trạng thái giới hạn nổ:
( P
li
P
e
) .
t
tD
2


u
.1,1.SMTS
+ Giới hạn chảy:
( P
li
P
e

) .
t
tD
2


s
.1,1.SMYS
Trong đó: P
li
: áp lực tính toán lên đờng ống.
P
e
: áp lực thuỷ tĩnh min lên đờng ống.

s
,
u
: hệ số tra bảng C1 phụ thuộc cấp an toàn.
D : đờng kính ngoài của ống.
t : bề dày của ống.
SMTS : cờng độ chịu kéo nhỏ nhất.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
11

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
SMYS : cờng độ chảy dẻo nhỏ nhất.
P
li
= 1,1.P
0
tk
= 1,1.188 = 206,8 at = 202,87 kG/cm
2
.
P
e
=
n
.d
min
= 1025.53.10
-4
= 5,4235 kG/cm
2
.
D = 273 mm.
t = 13,1 mm.
SMTS = 5300 kG/cm
2
.

SMYS = 4800 kG/cm
2
.
+ Với đờng ống nằm trong vùng 1 là vùng dọc theo tuyến ống không có hoạt
động của con ngời.

s
= 0,83.

u
= 0,72.
Suy ra: ( P
li
P
e
) .
t
tD
2

= ( 202,87 5,4235 ).
1,13.2
1,13273
= 1958,64 kG/cm
2
.

s
.1,1.SMTS = 0,83.1,1.5300 = 4838,9 kG/cm
2

.

u
.1,1.SMTS = 0,72.1,1.5300 = 4197,6 kG/cm
2
.
+ Với đờng ống nằm trong vùng 2 là vùng mà đờng ống / riser ở gần dàn và vùng
có hoạt động thờng xuyên của con ngời.

s
= 0,83.

u
= 0,72.
Suy ra: ( P
li
P
e
) .
t
tD
2

= ( 202,87 5,4235 ).
1.13.2
1.13273
= 1958,64 kG/cm
2
.

s
.1,1.SMTS = 0,83.1,1.5300 = 4838,9 kG/cm
2
.

u
.1,1.SMTS = 0,72.1,1.5300 = 4197,6 kG/cm
2
.
Vậy đờng ống đủ khả năng chịu áp lực trong trong trạng thái vận hànhII.1.2.
Bảng C1
Hệ số Cấp an toàn
Thấp T.Bình Cao

s
0,83 0,77 0,77 0,96

u
0,72 0,67 0,64 0,84
II.2. Kiểm tra bài toán mất ổn định cục bộ ( mất ổn định tiết
diện ) đờng ống.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
12

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368

trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
- Trong quá trình vận hành đờng ống, đờng ống bị bóp méo do áp lực
ngoài (áp lực thuỷ tĩnh).
- Có các dạng mất ổn định nh sau:
+ Mất ổn định kiểu uốn: là dạng đờng ống bị bóp
méo dạng ô van.
+ Mất ổn định kiểu chữ u.
+ Mất ổn định kiểu xơng chó.
+ Mất ổn định kiểu dẹt.
- Sự mất ổn định cục bộ gây ra các tình trạng tắc đờng ống dẫn đến
giảm lu lợng trong quá trình vận chuyển vật liệu, làm cho áp lực trong
phân bố không đồng đều trên tiết diện đờng ống, cũng nh trên toàn
chiều dài đờng ống, nó là yếu tố chính để khởi đầu cho sự mất ổn định
lan truyền, trong quá trình vận hành cũng nh thi công đờng ống mất ổn
định thờng xảy ra lúc thi công vừa thả ống xuống, lúc này ống cha có áp
lực trong và trong trờng hợp vận hành rồi nhng với một lí do nào đó
(chẳng hạn nh sự cố làm áp lực trong không có, trong trờng hợp sữa
chữa mà ngời ta không cho vật liệu đi qua ).
ii.2.1. Kiểm tra ở trạng thái thi công (thử áp lực).
Điều kiện để ống không bị mất ổn định cục bộ là:
P

maxe

R
c
P

.1,1
P
c
đợc xác định theo công thức sau :
(P
c
P
el
) . (P
c
2
P
p
2
) = P
c
. P
el
. P
p
. f
0
.
t
D
(*)
P
el
=

2
3
1
)(.2


D
t
E

P
p
= 2 .SMYS.
D
t


f
0
=
D
DD
minmax


Trong đó: P
c
: áp lực ngoài tới hạn gây mất ổn định cục bộ.
t : chiều dày ống t = t
nom

= 1,8 cm .
D : đờng kính ống D = 27,3 cm.
SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm
2
.
E : môđun đàn hồi của thép E = 2,1.10
6
kG/cm
2
.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
13

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
P
emax
: áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống.
Thay số ta đợc các giá trị :
P
el
=

2
36
3,01
)
273
18
.(10.1,2.2

= 1322,93 kG/cm
2
.
P
p
=
273
18
.4480.2
= 590,77 kG/cm
2
.
Chọn f
o
= 0,005.
Thay số vào phơng trình (*) ta tìm đợc các nghiệm của P
c
là :
P
c1
= - 436,5 ; P
c2

= 879,72 ; ;P
c3=
879,72 kG/cm
2
Độ sâu nớc lớn nhất:
d = d
0
+
tr

+
nd

+
à
h
s
= 53 + 1,5 + 0,8 + 0,5.8,6 = 59,6 m.
áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống:
P
maxe
=
n
. d = 1,025 x 59,6 =61,09 T/m
2
= 6,109 kG/cm
2
.
Kiểm tra: P

maxe

R
c
P

.1,1
=
24,1.1,1
72,879
= 644,956 kG/cm
2
.
Vậy đờng ống không bị mất ổn định cục bộ.
II.2.2. Kiểm tra ở trạng thái khai thác (vận hành).
Điều kiện để ống không bị mất ổn định cục bộ là:
P

maxe

R
c
P

.1,1
P
c
đợc xác định theo công thức sau :
(P
c

P
el
) . (P
c
2
P
p
2
) = P
c
. P
el
. P
p
. f
0
.
t
D
(*)
P
el
=
2
3
1
)(.2


D

t
E

P
p
= 2 .SMYS.
D
t


f
0
=
D
DD
minmax


sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
14

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học

viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
Trong đó: P
c
: áp lực ngoài tới hạn gây mất ổn định cục bộ.
t : chiều dày ống t = t
nom
- t
corr
= 18 - 4 = 14 mm.
D : đờng kính ống D= 27,3 cm.
SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm
2
.
E : môđun đàn hồi của thép E = 2,1.10
6
kG/cm
2
.
P
emax
: áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống.
Thay số ta đợc các giá trị :
P
el
=
45,622
3,01
)
273
14

.(10.1,2.2
2
36
=

kG/cm
2
.
P
p
=
49,459
273
14
.4480.2 =
kG/cm
2
.
Chọn f
o
= 0,005.
Thay số vào phơng trình (*) ta đợc các nghiệm của P
c
là:
P
c1
= - 449,48 ; P
c2
= 535,97 ; P
c3

= 535,97 kG/cm
2
.
Độ sâu nớc lớn nhất:
d = d
0
+
tr

+
nd

+
à
h
s
= 53 + 1,5 + 0,8 + 0,5.8,6 = 59,6 m.
áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống:
P
maxe
=
n
. d = 1,025 x 59.6 = 61,09 T/m
2
= 6,109 kG/cm
2
.
Kiểm tra: P

maxe

R
c
P

.1,1
=
24,1.1,1
97,535
= 392,94 kG/cm
2
.
Vậy đờng ống không bị mất ổn định cục bộ.
ii.3. Kiểm tra bài toán mất ổn định lan truyền.
- Trên một tuyến ống, khi xuất hiện một điểm bị mất ổn định cục bộ thì
sự mất ổn định đó có thể lan truyền dọc theo chiều dài tuyến ống.Gọi là
hiện tợng mất ổn định lan truyền.
- Vì vậy để xẩy ra hiện tợng mất ổn định lan truyền thì áp lực lan truyền
phải lớn hơn áp lực gây mất ổn định cục bộ, nếu trong trờng hợp đờng
ống có sự cố bị bóp méo thì để đờng ống không bị mất ổn định lan
truyền thì áp lực lan truyền phải lớn hơn áp lực ngoài tác dụng vào đờng
ống
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
15

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
- Để chống hiện tợng lan truyền ngời ta thờng làm tăng chiều dày t của
đờng ống, dùng các thiết bị ngăn chặn mất ổn định lan truyền trên tiết
diện ống ( hàn các nhẫn trên tuyến ống )
II.3.1. Kiểm tra ở trạng thái thi công (thử áp lực).
Điều kiện để ống không bị mất ổn định lan truyền:
P
pr
> P
emax
Theo QP DnV 1996 : P
pr
5,2
26








=
D
t
SMYS

Trong đó: P
pr
: áp lực gây mất ổn định lan truyền.
SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm
2
.
t = t
nom
= 18 mm.
D : đờng kính ngoài của ống.
Thay các giá trị vào công thức ta đợc:
P
pr
= 26.4480.
5,2
273
18






= 130,02 kG/cm
2
.
áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống:
P
maxe
=

n
. d = 0,1025 x 60,1 = 6,16 kG/cm
2
.
Kiểm tra: P
pr
> P
emax
Vậy đờng ống không bị mất ổn định lan truyền.
ii.3.2. Kiểm tra ở trạng thái khai thác (vận hành).
Điều kiện để ống không bị mất ổn định lan truyền:
P
pr
> P
emax
Theo QP DnV 1996 : P
pr
5,2
26








=
D
t

SMYS
Trong đó: P
pr
: áp lực gây mất ổn định lan truyền.
SMYS: ứng suất chảy nhỏ nhất của thép SMYS = 4480 kG/cm
2
.
t = t
nom
- t
corr
= 18 - 4 = 14 mm.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
16

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
D : đờng kính ngoài của ống.
Thay các giá trị vào công thức ta đợc:
P
pr
= 26.4480.

5,2
273
14






= 69,37 kG/cm
2
.
áp lực thuỷ tĩnh lớn nhất lên đờng ống:
P
maxe
=
n
. d = 0,1025 x 60,1= 6,16 kG/cm
2
.
Kiểm tra: P
pr
> P
emax
Vậy đờng ống không bị mất ổn định lan truyền.
III. Kiểm tra ổn định vị trí của đờng ống
III.1. Mục đích của bài toán kiểm tra ổn định vị trí
Trong quá trình vận hành, đờng ống luôn chịu tác động của lực môi trờng ở điều
kiện đáy biển (sóng, dòng chảy đáy của sóng và dòng chảy, sự vận chuyển của các
dòng cát hay dòng bùn, đặc biệt là lực đẩy nổi). Những tác động này làm cho đờng

ống có xu hớng bị dịch chuyển dới đáy biển, hiện tợng này có thể phá huỷ đờng ống
gây ra những thiệt hại không nhỏ về kinh tế và ô nhiễm môi trờng. Do đó việc tính
toán ổn định vị trí là nhiệm vụ quan trọng trong thiết kế đờng ống, nhằm tìm ra đợc
trọng lợng yêu cầu của ống để ống ổn định dới đáy biển trong suốt thời gian vận
hành.
Nếu không đợc vùi thì trong đời sống công trình, đờng ống có thể bị dịch chuyển
do các tác động bên ngoài nh lực tác động do sóng dòng chảy, các hiện tợng xói lở
đất nền tạo nhịp treo gây ra dao động, các sự cố do neo đậu tàu thuyền
Trọng lợng đờng ống phải đủ khả năng giữ ống không dịch chuyển quá nhiều có thể
gây phá huỷ hệ thống đờng ống .Trong khuôn khổ đồ án này ta chỉ kiểm tra và thiết
kế gia tải cho đờng ống (nếu cần thiết ) khi chịu tác động tải trọng sóng và dòng
chảy(Hình 1).
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
17

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm


ii.2. Xác định lý thuyết sóng tính toán.
Độ sâu nớc tính toán d = 53 + 1,5 + 0,8 = 55,3 m.
T: chu kỳ sóng tính toán T= 10,4 s.

0575.0
9,981.9
3,55
22
==
xgT
d
0073.0
9,981.9
0,7
22
==
xgT
H
Dựa vào đồ thị 3.5 trang 36 giáo trình Offshore Pipeline, Analysis and Methos By
A.H.Moussell (OPAM) ta thấy ứng với vùng lý thuyết sóng bậc 3. Nhng để đơn giản
trong tính toán ta sẽ sử dụng lý thuyết sóng Airy .
+ Xác định thông số T
n
:

g
d
T
n
=
Trong đó d: độ sâu nớc nơi xây dựng công trình.
g: gia tốc trọng trờng.
+ Xác định tỷ số :

p
n
T
T
Trong đó : T
p
: chu kỳ các đỉnh sóng.
+ Tra đồ thị 2.1 DnV -1988-E305 . Xác định đợc U
s
*
Tra đợc tỷ số sau :
s
ns
H
TU *
*


U
s
*
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
18

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368

trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
+ Hệ số giảm hớng lan truyền R =1 ( coi là không giảm ).
+ Xác định đợc vận tốc sóng tác dụng vuông góc lên trục ống U
s
.
U
s
= U
s
*
x R x Sin
Trong đó : góc hợp bởi hóng sóng và trục ống.
+ Tra bảng 2.2 DnV RpE 305 xác định đợc tỷ số :
p
u
T
T


T
u

+ Xác định gia tốc sóng hiệu quả tác dụng vuông góc lên trục ống A
s
.
A
s

= 2xx
u
s
T
U
* Xác định vận tốc dòng chảy trung bình tác dụng vuông góc với trục
ống.
Theo công thức sau :

}1)]1ln(*)1{[(*
)1ln(
1
++
+
=
o
r
o
r
r
D
Z
D
D
Z
Z
Z
U
U
( *)

Trong đó :
U
r
: vận tốc dòng chảy ở độ sâu z
r
kể từ đáy biển . Đã
chiếuvuông góc với trục ống.
Z
r
: độ sâu tham chiếu, kẻ đến ảnh hởng của lớp biên.
Z
o
: hệ số phụ thuộc vào độ nhám của đáy hay tính chất
nhám của đất bề mặt đáy biển . Z
o
tra bảng A
1
RpE-305.
D : đờng kính ngoài của ống.

+ Tính các tỷ số
o
r
o
Z
Z
Z
D
;

+ Thay vào công thức (*) tính đợc
D
r
D
U
U
U

* Xác định các hệ số :
M=
r
D
U
U
; K=
u
s
T
D
U
*
* Tra đồ thị 5.12 theo M va K đợc F
w
.
* Tính các lực thuỷ động.
* Tính lặp với các góc pha khác nhau để tìm đợc trọng lợng yêu cầu
lớn nhất.
W
s
=[

à
à
lID
FFF *++
]
max
*F
w
ii.3. Kiểm tra khả năng ổn định vị trí của đờng ống.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
19

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
Chiều cao sóng với chu kỳ lặp 10 năm.
Tính theo cả 8 hớng:
+ Tính các lực thuỷ động:
Lực cản vận tốc: F
D
2
1
=

.
w
.D.C
D
.( U
S
.cos + U
C
)
2
Lực nâng: F
L
2
1
=
.
w
.D.C
L
.( U
S
.cos + U
C
)
2
Lực quán tính: F
I
=
4
2

D

.
w
.C
M
.A
S
.sin
Trong đó:
w
: khối lợng riêng của nớc biển
w
= 1025 kg/m
3
.
D : đờng kính ống D = 273 mm., Hà bám : t
h
=50 mm
C
L
: hệ số nâng C
L
= 0,9.
C
D
: hệ số cản vận tốc C
D
= 0,7.
C

M
: hệ số C
M
= 3,29.
U
S
: vận tốc dòng chảy đáy vuông góc với đờng ống.
U
C
: vận tốc sóng vuông góc với đờng ống.
A
S
: gia tốc hiệu quả A
S
=
Tu
Us 2

.
T
u
: gia tốc cách 0.
: góc chia của lực thuỷ động trong chu kỳ sóng.
* Các lực thuỷ động cho giá trị lớn nhất theo hớng E (xem phụ lục bảng 7).
* Trọng lợng nhỏ nhất của đờng ống để đảm bảo đờng ống không bị mất ổn
định : W =
W
LID
F
FFF

.
à
à
++

Trong đó: à_ là hệ số ma sát giữa ống và nền đất phụ thuộc vào tính chất đất nền,
đất cát

à =0,7.
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
20

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm


W =
60819,01.
7,0
)2006,0.7,011689,011869,0(
=
++

Vậy: W = 0,60819 kN/m.
+ Tính trọng lợng thực tế của ống.
Trọng lợng của ống trong không khí:
W
thép
=
).(.
4
2
1
2
DDg
t



=
])018,0.2273,0(273,0.[81,9.85,7.
4
22


=1,11 kN/m.
W
hàbám
=
))2.((.
4
22

DtDg
hh
+


=
]273,0)05,0.2273,0.[(81,9.3,1.
4
22
+

=0,647 kN/m.
Lực đẩy nổi tác dụng lên ống:
B =
4

.( D+2.0,05)
2
.
n
=
4

.(0,273+2.0,05)
2
.1,025.9,81 = 1,099 kN/m.
Trọng lợng của đờng ống ở trong nớc ( cha kể khối lợng sản phẩm trong ống).
W
tt
= 1,11 + 0,647 1,099 = 0,658 kN/m > W = 0,60819 kN/m.

Tuyến ống đảm bảo ổn định vị trí, ta phải không phaỉ gia tải.
IV.Tìm nhịp treo tối đa mà đờng ống có thể vợt qua
IV.1. Địa hình hố lõm
ll L

Hình 2: Đờng ống vợt qua hố lõm
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
21

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
IV.1.1. Kiểm tra ở giai đoạn sau khi thi công
Chiều dày ống: t
1
= t - t
fab
=18- 0,9 = 17,1 mm
Chiều dài đặc trng của ống L
c
:
L
3

1






=
W
EI
C
ứng suất đặc trng của ống
C

:

C
C
L
EC
=
Lực kéo không thứ nguyên :

C
WL
T
=

Trong đó:
I - Momen quán tính mặt cắt ngang, I =

])
2
(1[
64
4
1
4
D
tD
D



C - Bán kính ngoài của ống, C = D/2 = 0.1365 m
E - Mô đun đàn hồi của thép, E = 2.1 x 10
6
kG/cm
2
= 2.1 x 10
10
kG/m
2
T - Lực căng d trong ống. Giả định dùng phơng pháp thi công thả ống bằng tàu Côn
Sơn có T = 12000 Kg.
W - Trọng lợng một đơn vị dài ống nằm dới nớc,
W = G
t
- P
đn
với:

G
t

[ ]
7850)0171,02273,0(273,0
4
22
ìì=

= 113.2 kG/m
P
nc
=
4

.(0,273-2.0,018)
2
.1025 = 45,22 kG/m
P
đn
=
4

. D
2
.
n
-P
nc
=

4

.0,2 73
2
.1025- 45,22 = 14,78 kG/m
Tính toán ta đợc:
W = 113.2 + 14,78 = 98,42 kG/m
I=
])0171,0.2273,0(273,0[
64
22


=1,13x10
-4
m
4
L
3
1
410
42,98
10.13,1.10.1,2

=

C
= 28,89 m

c
=
89,28
1365,0.10.1,2
10
= 99223197,93 kG/m
2
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
22

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
=
82,32.16,67
12000
= 4,22

Giá trị ứng suất lớn nhất cho phép trong ống: [] = x SMYS với là hệ số sử
dụng, ta chọn với độ an toàn cao, lấy = 0,8
[] = 0,8 x 45699522.68 = 36559618,144 kG/m
2
* Chiều dài nhịp ứng với khi ứng suất của ống ở mép hố
m
đạt giá trị ứng suất
cho phép []
Ta có:

399223197,9
4436559618,1
=
C
m


= 0,368
Tra đồ thị 3.19 - OPAM ta đợc
C
L
L
= 2,4

L = 2,4 x 28,89 = 69.34 m
* Chiều dài nhịp khi ứng suất giữa ống
0
lõm đạt []
Tra đồ thị 3.20 - OPAM ta đợc
C

L
L
=2,7

L = 2,7 x 28,89 = 78 m
Lấy L = Min[69,34; 78] = 69,34 m
Vậy chiều dài nhịp treo tối đa mà đờng ống có thể vợt qua trong giai đoạn này là:
L = 69,34 m
* Chiều dài nhịp phụ tơng ứng
Từ
C
L
L
= 2,4. tra đồ thị 3.22 ta có
C
L
l
= 0,99

l = 0,99 x 28,89 = 28,6 m
IV.1.2. Kiểm tra ở giai đoạn khai thác
Giả thiết ống đã bị ăn mòn, tính với chiều dày ống: t
2
= t - t
fab
- t
corr
= 13,1 mm
Chiều dày hà bám : t
hà

= 5 cm
Tính toán tơng tự IV.1.1 ta đợc:
G
t

[ ]
7850)0131,02273,0(273,0
4
22
ìì=

= 83,965 kG/m
G
ha
=
[ ]
1300273,0)05,0.2273.0(
4
22
ì+

= 65,96 kG/m
P
nc
=
4

.(0,273-2.0,0131)
2
.1025 = 49 kG/m

P
đn
=
4

. (D+2.0,05)
2
.
n
-P
nc
=
4

.0,373
2
.1025 - 49 = 63 kG/m
Tính toán ta đợc:
W = 113.2 + 65,96 60 = 86,925 kG/m
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
23

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
I=
])631,0.2373,0(373,0[
64
22


=7,68x10
-4
m
4
L
3
1
410
925,86
10.68,7.10.1,2








=

C
= 57 m

c
=
57
1865,0.10.1,2
10
= 68665922,4 kG/m
2
=
48,27.16,119
12000
= 2,42
Giá trị ứng suất lớn nhất cho phép trong ống: [] = x SMYS với là hệ số sử
dụng, ta chọn với độ an toàn cao, lấy = 0.8
[] = 0.8 x 45699522.68 = 36559618.144 kG/m
2

* Chiều dài nhịp ứng với khi ứng suất của ống ở mép hố
m
đạt giá trị ứng suất
cho phép []
Ta có:

68665922,4
4436559618.1
=
C
m

= 0,53
Tra đồ thị 3.19 - OPAM ta đợc
C
L
L
= 2,85

L = 2,85 x 57 = 162,45 m
* Chiều dài nhịp khi ứng suất giữa ống
0
lõm đạt []
Tra đồ thị 3.20 - OPAM ta đợc
C
L
L
=3,34

L= 3,34 x 57 = 190 m
Lấy L = Min[162,45; 190] = 162,45 m
Vậy chiều dài nhịp treo tối đa mà đờng ống có thể vợt qua trong giai đoạn này là:
L = 162,45 m
* Chiều dài nhịp phụ tơng ứng
Từ
C
L
L
= 3,34. tra đồ thị 3.22 ta có
C
L
l

= 1,26

l = 1,26 x 57 = 71,82 m
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
24

mssv : 11393 - 46CB
CER
A
TMER

Website: Email : Tel : 0918.775.368
trờng

đại học xây dựng đồ án môn học
viện xây dựng công trình biển đờng ống bể chứa trạm bơm
IV.2. ống vợt qua địa hình đỉnh lồi

L


Hình 3: Đờng ống vợt qua đỉnh lồi
IV.2.1. Chiều cao lớn nhất của đỉnh lồi
Chiều cao max của đỉnh lồi khi ứng suất tại đỉnh ống lồi đạt giá trị []
* giai đoạn sau khi thi công
Căn cứ vào:
C
m

= 0,368 và = 4,22 tra đồ thị 3.25 ta đợc:

100.
L
C

= 6,8



max

=

ì
100
34,698,6
4,7 m
* Giai đoạn khai thác
Căn cứ vào:
C
m


= 0,53 và = 2,42 tra đồ thị ta đợc:

100.
L
C

= 7,8



max

=

ì
100
45,1628,7
12,6 m
IV.3. Hiện tợng dao động dòng xoáy khi ống bị treo
Khi dòng chảy chuyển động qua ống thì đất phía dới đờng ống dần dần bị xói và
làm cho dòng chảy bị rối và mất ổn định, tạo ra một hố xói đồng thời tạo ra dòng
xoáy phía sau thành ống.(Hình 4)
sinh viên thực hiện : nguyễn đức công
25

mssv : 11393 - 46CB