Rational design of hydro-flassable connections of piles with the bases of ice-resistant stationary platforms

Abstract

В работе анализируются конструктивно-технологические решения для узлов соединения свай со специальными элементами опорных конструкций ледостойких морских стационарных платформ (МСП) —с гильзами. Попытки создать такие неподвижные соединения при больших диаметрах и толщинах стенок свай часто сопровождаются появлением трещин при гидравлическом разжиме свай, благодаря которому формируется соединение. Цель работы состоит в поиске рациональной конструкции гидроразжимного соединения, обеспечивающего его бездефектное изготовление и высокую работоспособность при эксплуатации МСП. Цель достигается на основе численного конечно-элементного моделирования технологического процесса гидравлического разжима свай, связанного с одновременным деформированием гильз, неподвижно соединенных с основанием МСП. Проверка работоспособности соединения выполняется путем конечно-элементного моделирования процесса вытягивания сваи из гильзы. При этом контролируется зависимость осевого усилия вытягивания от взаимного осевого смещения сваи и гильзы, на основе которой делается вывод об эксплуатационной надежности соединения на базе опыта многолетнего использования подобной технологии гидроразжима. Анализ полученных результатов говорит о наличии большого числа факторов, влияющих на надежность и технологичность соединения. К таким факторам относится максимальное давление рабочей жидкости при гидроразжиме, модуль пластического упрочнения материала сваи и большой ряд конструктивных особенностей гидроразжимного соединения. The paper analyzes design and technological solutions for the joints of piles with special elements of the supporting structures of ice-resistant fixed offshore platforms - with sleeves. Attempts to create such immovable connections at large diameters and wall thicknesses of piles are often accompanied by the appearance of cracks caused by hydraulic expansion of the piles, due to which the connection is formed. The purpose of the work is to find a rational design of a hydro-detachable connection that ensures its defect-free manufacture and high efficiency during the operation of platforms. The aim of the work is to find a rational design of a hydraulic expansion joint that ensures defect-free production of joints and their high performance in the operation of platforms. The goal is achieved on the basis of numerical finite element modeling of the technological process of hydraulic unclamping of piles associated with the simultaneous deformation of guides (sleeves) fixedly connected to the base of the platforms. The connection performance is checked by finite element modeling of the process of pulling the pile out of the sleeve. At the same time, the dependence of the axial pulling force on the mutual axial displacement of the pile and the sleeve is controlled, on the basis of which a conclusion is made about the operational reliability of the joint based on the experience of many years of using such a hydraulic expansion technology. Analysis of the obtained results indicates the presence of a large number of factors affecting the reliability and manufacturability of the connection. These factors include the maximum pressure of the working fluid during hydraulic expansion, the value of the plastic hardening modulus of the pile material and a large number of design features of the hydraulic expansion joint.