8.10 Висячі системи переходів у вигляді провислої нитки

(типу «висяча труба»)

Трубопровідний транспорт представлений підземними і надземними спорудами трубопроводів, причому найбільше поширення має, як уже зазначалося, підземне прокладання. Природно, що таке «співіснування» двох різних напрямків у спорудженні трубопроводів є невипадковим, як і невипадкове переважаюче положення підземного прокладання, не дивлячись на всі присутні йому недоліки.

Якщо при наявності таких серйозних недоліків надземні споруди знаходять застосування у вигляді виключення, коли підземне прокладання, пов’язане зі значними труднощами або витратами, то головна тому причина – складність конструкції і монтажу і більш висока вартість систем надземного прокладання трубопроводів, в яких труба розглядається як працююча на згин балка.

Несуча здатність таких труб, виготовлених, як травило, з низьколегованих сталей, використовується вкрай мало, і тому при найбільш простому і розповсюдженому типі таких споруд – балковому, необхідне велике число спеціальних опор, а при використанні різного роду висячих конструкцій необхідні, крім того, тимчасові монтажні опори.

Пошуки раціонального рішення прокладання трубопроводів призвело до способу спорудження трубопроводів у вигляді провислої нитки, що характеризується практично граничним використанням самонесучої здатності труб.

Це рішення принципово відмінне від усіх систем, що знайшли застосування у спорудженні надземних трубопроводів, оскільки всі вони ґрунтуються на використанні згинальної жорсткості труб і їх раціональність і економічність зростає зі збільшенням останньої, в той час як ефективність спорудження трубопроводу за способом провислої нитки, де використовується здатність трубопроводу працювати на розтяг, навпаки, тим більша, чим менша згинальна жорсткість трубопроводу.

Відомо, що принципова відмінність ідеально гнучкої нитки від балки полягає в тому, що балка має визначену початкову геометрію (форму вісі), яка може змінюватися під дією прикладених до неї навантажень, а гнучка нитка немає початкової геометрії і її форма визначається прикладеними навантаженнями.

Проте виходячи з цього теоретичного уявлення, порівняти трубопровід з гнучкою ниткою неможливо навіть у розрахунку на самі малі деформації труб і багатосотметрові прогони, оскільки труба володіє відмінною від нуля жорсткістю і, відповідно, має визначену початкову (до прикладання навантаження) форму.

Проте, при певних умовах порівняння трубопроводу з жорсткою ниткою є доцільним.

Рішення про те, чи розглядати як провисаюча жорстка нитка певної довжини закріплений на кінцях шарнірно опертий трубопровід (виходячи з фіксації положення, при якому він втрачає несучу здатність, працюючи на поперечний згин) є невизначеним і може мати тільки умовний характер.

Спорудження трубопроводу у виді провисаючої нитки передбачає шарнірне закріплення кінців у період монтажу – піднімання на опорні кінцеві точки до тих пір, доки підвішений трубопровід під дією поперечних і поздовжніх сил не прийме зігнуту форму.

При збереженні певного відношення між величинами прогону і провису, сумарне напруження від згину і розтягу у розрахунковому перерізі, зі збільшенням прогону практично не змінюється. Виходячи з цього, спосіб спорудження трубопроводів у вигляді провисаючої нитки відкриває надзвичайно широкі можливості при встановленні величини прогонів, що особливо важливо при спорудженні трубопроводів через крупні ріки та інші природні та штучні перешкоди.