Обобщены современные проблемы инженерных расчетов морских сооружений на волновые воздействия. Дана оценка различных теоретических решений на основе данных экспериментальных исследований. Приведена классификация сооружений и волн. Изложены методы расчета параметров регулярных и нерегулярных волн, их кинематических и динамических характеристик, квазистатических волновых нагрузок на сооружения различных типов. Рассмотрены местный размыв дна у морских сооружений и методы его защиты. Для инженерно-технических работников, занятых проектированием морс-. ких сооружений. Предисловие З Глава 1. МОРСКИЕ НЕФТЕГАЗОПРОМЫСЛОВЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕ СКИЕ СООРУЖЕНИЯ И ВОЛНОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА НИХ 4 1.1. Морские нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения 4 1.2. Волновые воздействия на морские нефтегазопромысловые гидротехнические сооружения 11 1.3. Классификация методов расчета морских стационарных платформ на волновые воздействия 14 Глава 2. ВОЛНЫ 16 2.1. Ветровые волны. Классификация волн 18 2.2. Определение элементов волн для инженерных расчетов морских гидротехнических нефтегазопромысловых сооружений 24 2.3. Регулярные волны 28 2.3.1. Теория волн малой амплитуды 30 2.3.2. Теория волн конечной амплитуды Стокса (второе приближение) ............................................................................. 33 2.3.3. Теория волн конечной высоты первого, второго и третьего порядка приближения 35 2.3.4. Сопоставление различных теорий бегущих регулярных волн 36 2.3.5. Применимость различных теорий волн для инженерных приложений зоны применимости 43 2.4. Группы волн 48 2.4.1. Некоторые сведения о группах волн 48 2.4.2. Связь элементов волн в группе с расчетными элементами волн 49 2.4.3. Кинематические характеристики группы волн конечной высоты 51 2.5. Вводные сведения из теории вероятностей и теории случайных про цессов 54 2.5.1. Случайные функции и их реализации. Стационарные и эргодические процессы 54 2.5.2. Основные элементы реализации случайной центрированной функции 55 2.5.3. Основные вероятностные характеристики реализации случайной центрированной функции 57 2.5.4. Спектральное разложение стационарной эргодической центрированной случайной функции 62 2.5.5. Операции со случайными функциями 63 2.6. Двухмерные нерегулярные волны 67 2.6.1. Случайные волновые колебания на поверхности 68 2.6.2. Динамические и кинематические характеристики нерегулярных волн и их изменение с глубиной 78 2.6.3. Экспериментальные исследования гидродинамики нерегулярных волн ……………………………………………………………………… 89 2.6.4. Численный метод расчета кинематики двухмерных нерегулярных волн конечной высоты 95 2.6.5. Результаты численного моделирования нерегулярных волн конечной высоты и их кинематики 99 Глава 3. СИЛОВОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЛН НА ЖЕСТКИЕ СКВОЗНЫЕ СООРУЖЕНИЯ (КВАЗИСТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ) 110 3.1. Общие положения расчета квазистатических нагрузок от волн 110 3.2. Определение гидродинамических коэффициентов 112 3.3. Нагрузки от детерминированных волн конечной высоты на одиночную вертикальную цилиндрическую опору 122 3.3.1. Нагрузки от регулярных волн в области средних и больших глубин 122 3.3.2. Нагрузки от регулярных волн в мелководной зоне 128 3.4. Нагрузки от нерегулярных волн на одиночную вертикальную ци линдрическую опору 132 3.4.1. Расчет нагрузок от двухмерных нерегулярных волн на основе линейной спектральной теории 132 3.4.2. Экспериментальные исследования нагрузок от нерегулярных волн на вертикальные цилиндрические опоры 140 3.5. Нагрузки от волн на пространственные сквозные сооружения 150 3.5.1. Общие принципы расчета квазистатических нагрузок от волн на пространственные сооружения 150 3.5.2. Пакет стоек как упрощенная схема сквозного сооружения для расчета нагрузок от волн 152 Глава 4. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПОДАТЛИВЫХ СКВОЗНЫХ СО ОРУЖЕНИЙ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВОЛН КОНЕЧНОЙ ВЫСОТЫ 156 4.1. Состояние проблемы и постановка задачи 156 4.2. Численный метод динамического расчета сквозных сооружений при воздействии волн конечной высоты 159 4.2.1. Расчет нагрузок от волн 161 4.2.2. Динамический расчет сквозного сооружения 164 4.2.3. Расчет статического напряженно-деформированного состояния системы 170 4.2.4. Некоторые вопросы методики вычислений и представления результатов 171 4.3. Исследования сквозных сооружений при воздействии детерминирован ных волн конечной высоты 174 4.3.1. Влияние различных факторов на динамические реакции одиночной опоры 174 4.3.2. Динамические реакции многостоечных конструкций 181 4.4. Исследование сквозных сооружений при воздействии двухмерных нерегулярных волн конечной высоты 183 4.4.1. Постановка задачи и исходные данные для расчетов 183 4.4.2. Результаты методических численных исследований 186 4.4.3. Квазистатические реакции одно- и многостоечных конструкций при нерегулярном волнении 193 4.4.4. Динамические реакции одно- и многостоечных конструкций при нерегулярном волнении 198 Глава 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЛН НА СПЛОШНЫЕ ОТДЕЛЬНО СТОЯ ЩИЕ СООРУЖЕНИЯ (КВАЗИСТАТИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ) 205 5.1. Состояние проблемы 205 5.2. Воздействия регулярных волн на круговой вертикальный цилиндр полной высоты 209 5.2.1. Цилиндр на непроницаемом дне (линейная теория волн) 209 5.2.2. Цилиндр на непроницаемом дне (учет нелинейных эффектов) 217 5.2.3. Цилиндр на проницаемом дне (линейная теория) 225 5.3. Воздействие нерегулярных волн на круговой цилиндр полной высоты (линейное решение) 228 5.4. Силовое воздействие регулярных волн на сооружения в виде тел вращения 232 5.4.1.- Вертикальный затопленный цилиндр 232 5.4.2. Монопод 237 5.4.3. Конус 239 5.4.4. Цилиндрическая опора с конической вставкой 244 Глава 6. МЕСТНЫЕ РАЗМЫВЫ ДНА ОТ ТЕЧЕНИЙ И ВОЛН У МОРСКИХ СООРУЖЕНИЙ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ДНА ОТ МЕСТНО ГО РАЗМЫВА 247 6.1. Состояние вопроса и постановка задачи исследований 247 6.2. Некоторые характеристики и особенности общего процесса движения наносов при действии течений и волн 250 6.2.1. Критические скорости при течении и волнении 250 6.2.2. Асимметрия донных волновых скоростей в мелководной зоне 254 6.2.3. Особенности движения потока наносов при течении и волнении 256 6.3. Местный размыв дна у отдельно стоящих опор при установившемся течении 258 6.3.1. Механизм местного размыва дна у отдельно стоящих опор при течении 258 6.3.2. Моделирование местного размыва дна у отдельно стоящих опор при установившемся течении 262 6.3.3. Прогноз глубины местного размыва дна у цилиндрических опор большого диаметра при течении в морских условиях 265 6.4. Местный размыв дна у вертикальных цилиндрических опор большого диаметра при воздействии регулярных волн 269 6.4.1. Экспериментальные исследования местного размыва дна у цилиндрических опор при волнении 269 6.4.2. Механизм местного размыва дна у цилиндрических опор при действии волн 279 6.4.3. Моделирование местного размыва дна у вертикальных цилиндрических опор при действии регулярных волн 283 6.4.4. Прогноз параметров местного размыва дна из крупнозернистых грунтов или защитной отсыпки дна у цилиндрических опор большого диаметра при регулярном волнении 287 6.5. Особенности местных размывов дна у сооружений некоторых типов …………………………………………………………. 293 6.5.1. Местный размыв у цилиндрического монопода с юбочной конструкцией 293 6.5.2. Местный размыв у конических опор 294 6.6. Методы защиты дна от местного размыва у гравитационных сооружений при действии течений и волн 295 6.6.1. Современное состояние вопроса, основные принципы и способы защиты 295 6.6.2. О выборе конструкции и параметров защитной наброски из камня и гальки для гравитационных сооружений цилиндрической формы 300 Список литературы 304