Введение к работе
Работа выполнена в соответствии с планом ГКНТ, Госплана, Академии Наук, Госстроя бывш.СССР от 20.03.81 г. (проблема 0.74.03, Постановление й 72/54/31/42), регламентировавшим проведение работ до 1986 г. До 1981 г. отдельные разделы этой работы выполнялись по аналогичным планам. В дальнейшем (после I98G г.) работы проводились по конкретным договорам и контрактам о рядом организаций.
Актуальность проблеми. Значительная часть территории СНГ, в том' числе Российской Федерации, характеризуется высокой сейсмической активностью. Кроме того, развитие добывающих и некоторых других отраслей промышленности, строительство крупных водохранилищ и т.д. могут привести к землетрясениям, имеющим "техногенное" происхождение. Примеры предположительно такого рода землетрясений уже есть. Все это приводит к необходимости учитывать сейсмические воздействия, в том числе я на подзем -ные и надземные трубопроводы, чувствительные как к сейсмическим смещениям почвы (прежде всего,подземные трубопроводы),так и к динамическим воздействиям (прежде всего,различные надземные трубопроводные системы). Суммарная протяженность трубо -проводов различного назначения на территории СНГ составляет несколько дєсяткое тысяч километров. В настоящее время продолжают проектироваться и строяться трубопроводы в еейсмоопас-ных районах, например, на Сахалине, в восточных районах Рос -сии, в странах Средней Азии я Казахстане, на Кавказе. До некоторых пор трубопроводы считались весьма сейсмостойкими конструкциями. В связи с этим расчетам их на сейсмические еоз -действия уделялось незначительное внимание. Однако последст -еия землетрясений в Сан-Фернандо,в Газли, в Кум-Даге, ряд землетрясений в Италии и пр. заставили изменить сложившуюся точку зрения по этому вопросу. Появились публикации о многочисленных исследованиях сейсмостойкости трубопроводов в США , Лпонии и других странах. Значительные .работы в области сейсмостойкости подземных и надземных трубопроводов проведены также б странах СНГ: России, Грузии, Узбекистане и др. Одним из основных выводов, который был сделан авторами отчетов о сгаяед-ствиях землетрясения в Сан-Фернандно (США), был вывод о не-
обходимооти обеспечения высокой степени надежности систем жизнеобеспечения, в число которых включались и трубопроводы различного назначения. Отметим, что по уровню требуемой надежности трубопроводы е ряде проектов нормативов по проектированию различнчх сооружений в сейсмических районах приравнены к зданиям самой высокой категории по требованиям безопасности - к больницам, театрам и т.п. Большое внимание уделяли и уделяют вопросам сейсмостойкости трубопроводов:при проектировании не-фтепровчдэ Транс-Аляска и ряда других трубопроводных систем в Вэссии, KHF, Канады и США, в том числе на Аляске, е Японии и в других странах, вопросы сейсмостойкости трубопроводов и подземных сооружений были предметом детального обсуждения на всесоюзных и Международных конференциях по сейсмологии и сейсмо -сто:
по данной проблеме, в которых бы анализировались существующие, в том числе и противоположные точки зрения по ряду вопросов . Обеспечение надежной эксплуатации протяженных трубопроводных систем в районах с высокой сейсмичностью, проектирование и строительство ЮЕКХ сейсмостойких трубопроводов требовало тщательного анализа и обобщения существующего опыта (например,накопления и систематизации данных о последствиях разрушитель -ных землетрясений); разработки методов расчета и предложений по повышению сейсмостойкости трубопроводных конструкций, создания необходимой нормативной базы проектирования и строительства. Все изложенное выше свидетельствует об актуальности и народнохозяйственной значимости темы диссертации.
Цель работы состоит в разработке научных основ теории сейсмостойкости магистральных и промысловых трубопроводов. Дня достижения указанной цели были выполнены:
исследования и теоретические обобщения последствий ряда землетрясений различной силы и экспериментальные материалы;
разработка осноеных подходов и расчету трубопроводов на сейсмические воздействия и конкретних практических предложений по расчету;-
обобщениеиразработка новых конструкций и мероприятий, направленных на повышение уровня сейсмостойкости трубопрово -Дое;
разработка некоторых ЕопросоЕ прогнозирования поведения трубопроводов (в широком диапазоне конструктивных решений и степени защиты трубопроводов) при сейсмических воздействиях различной силы.
Основные задачи исследования. Сбор и анализ данных о последствиях ряда землетрясений, выявление разрушений и повреждений трубопроводов различных конструкций с учетом грунтовых Услоеий, сопоставительный анализ сейсмостойкости трубопроводов и других сооружений к получение количественных оценок ловреж -дений трубопроводов во Еремя землетрясений различной балльности; обобщение существующих методов расчета ті разработка" новых предложений; установление расчетных схем, наиболее согласующихся с данными обследований последствий землетрясений; изучение вопросов повышения сейсмостойкости трубопроводов в результате
применения различных мероприятий; разработка предложений и рекомендаций по Еопросзм проектирования, строительства и эксплуатации трубопроводов е сейсмических районах для включения в нормативные документы.
Пя?"нэя новизна. На основе научного обобщения материалов о последствиях ряда землетрясений, данных экспериментальных и теоретических исследований .развито новое направление з теории и практика проектирования, сооружения и эксплуатации магистральных тру.олроводов, обусловленное учетом сейсмических воздействий. Б частности, на основе анализа данных обследований последствий землетрясений доказана необходимость учета сейсмического фактора Н всех стадиях расчета, конструирования, строительства и эксплуатации магистральных трубопроводов, в том числе мзгистрэл'-.нкх газо- и нефтепровод --в,, сооружаемых из стальних тру5; предложены методы учета сейсмических еоздойствий при росчоте трубопроводов. *ервые на современном этапе развития теории и практика сейсмостойкого строительства комплексно учтена особенности сейсмического фактора при конструировании , расчете и эксплуатации трубопроводов для транспорта нефти и газ?; предложена классификация ochoehux ейдов повреждений трубопроводов и их связь о сейсмической шкалой, что является ое-чоь-о"; прогноза состояния трубопроводов при сейсмических воз-дейсгсяях различно" силы и позволяет оценить интенсивность проявления землетрясения по степени повреждения трубопроводов, что особенно ваяно при землетрясениях интенсивностью более 9 бчллов пс рчгле MSK-54; разработаны и янедрены в практику п;;.:йкткроаания к строительства основные положения по расчету и требования по -босиечонию сейсмостойкости трубопроводов, включенные в ряд нормативных документов; предложен НОЕЫЙ подход к :почету аодгюрччх стенок ("защитных подпорных стенок", устаня-ллиеполых р некоторых случаях при расположении трубопроводов чз "іолк^х" в горних гяйонах) и ноеый метод расчета пог.паончх стекая на сейсмические воздействия, учитывающий смещение стан::и; .тдангі предложения по Еопросзм сейсмического инженерного рисж; к оптимизации зптрат на мероприятия по обеспечо-нзіо '.э:"с.'.:остоик^сти трубопроводов; предложены уточнения к формуле олт:здслтїііл нормативного времени строительства трубопрово -
job в сейсмических районах; разработаны общие схемы организа -їий аварийных служб эксплуатация в сейсмических районах.
Достоверность научных положении и выводов работы подтвер-вдается:
многолетним опытом наблюдений за трубопроводами в сейсмически активных районах, результатами обследования трубопроводов в зонах наиболее активного сейсмического воздействия, в том числе в эпицентральных зонах;
методами расчета трубопроводов на сейсмические воздей -стбия, в сснову которых положены результаты аначиза поведения трубопроводов во время землетрясений, их взаимодействия с грунтовым массивом и опорами;
испытаниями антисейсмических устройств;
опытом проектирования трубопроводов для сейсмических районов ведущими институтами СНГ;
сопоставлением результатов исследований с требованиями к проектированию аналогичных конструкций за рубежом.
Практическая значимость работы подтверждается там, что на основе установленных закономерностей созданы основы сейсмостойкости магистральных и промысловых подземных и наземных трубопроводов; предложены конкретные методики расчета, конег -руктивкые мероприятия, обеспечивающие повышение надежности сооружений.
Внедрение результатов работ. Результаты исследований включены в главу СШП 2.05.06.85 "Магистральные трубопроводы. Нэр-мы проектирования"', Рекомендации до проектированию трубопроводов в сойсмически активных районах - Р 339-79 (I&79), Инструкцию по проектированию магистральных трубопроводов в сейсмических раменах - LCH г-137-81 (Р38У), а также частично в Указания по проектированию железобетонных резервуаров для нефти и неф -тепродуктов - СН 326-65 (1966). Материалы диссертации о повреждениях и разрушениях трубопроводов с привязкой их к опроде -ленным интенсивкостям землетрясений использованы при составлении новой редакции сейсмическое шкалы (в соответствии с коор -динационным планом ШіТ СССР, Госплана СССР, Госотроя СССР и АН СССР по решению научно-техчіпеской проблемы 0.74.03).
Результаты работы использовались проектными институтами: "ГилротруболроЕод", "Узгиирогаз", "Союзводокэналпроект","Гид -ролроект" и др. при разработке проектов различных объектов для сейсмических районов и строительстЕе рада объектов в странах
СНГ я КНР.
Апробация работы. Основное содержание работы докладывалось и обсуздалось на Всесоюзном совещании "Сейсмическая опасность и сейсмическое строительство в районах БАМ" (Иркутск , 1979), Всесоюзной научно-технической конференции "Охрана окружающей среды при строительстве объектов нефтяной и гааовой промышленности в горных условиях" (Изаво-Франковск, 1980), на агесоюзной ыколе-семинаре по макросейсмическии проявлениям(Ти-раеполь, 1Э8Г , на 7-й ЗЕропейскоЙ конференции по сейсмологии и сейсмостойкому строительству ЕАЕЕ (Афины, ГС82), на координационном совещании комиссии по сетевым и транспортным сооружениям Междуведомственного соЕета по сейсмологии и сейсмостойкому строительству (МСССС) при Президиуме АН СССР (Ташкент, 1983), на 9-й Европейской конференции по сейсмостойкому строительству ЕАЕЕ ^Москва, 1990), на международных конференциях по тохнологии трубопроводов (Амстердам, 1990) и IS0P-92 (Сан-Франциско, 1992), на Международном симпозиуме по конструкциям и технологии строительства трубопроводов (Пекин, 1992).
П?бли.—."щи. Материалы диссертации Екличены в книги:"Сейс-л:сстойкость магистральных трубопроводов и специальных сооружений в нефтяной и газовой промышленности" (М., Наука, 1980 ) ; "Гззлийскке землетрясения 1976 г. Инженерный анализ последствий" (І.І., Наука, 1982); "Расчет, конструирование и эксплуатация трубопроводов в сейсмических районах" ( М., Стройиздат , 1988), а также в 6 обзорах, изданных Центрами научно-технической и»Т)о_а.19ция Госстроя СССР, Мингазпрома и Миннефтегазстроя.