27. Расчет продольных перемещений подземных тп.

Полубесконечный трубопровод - основная схема (рис. 7.10) при расчете продольных перемещений. Если приложить к концу полубесконечного трубопровода граничную силу Р₀₁, то трубы будут растягиваться и сечение х=l₁ выйдет из грунта на и₀; соответственно переместится в продольном направлении и продольное сечение х на величину и(х). Наконец, на каком-то расстоянии от конца полубесконечного трубопровода перемещения затухнут. Это может быть, например, в сечении х =0, которое мы и взяли за начало системы координат. Ясно, что величина перемещений и закон их применения по длине l зависят от вза­имодействия грунта, окружающего трубу, с поверхностью трубы.

Перемещение конца полубесконеч­ного трубопровода определяется для упругой связи грунта с трубой:

,(7.27)

где l₁ — участок, на котором устанавливается упругая связь;

k_u - коэффициент постели грунта на сдвиг; Е - модуль упругости трубы; F - площадь сечения стенки трубы.

Наибольшее значение граничного перемещения в сечении х=l₁

(7.29)

где τ_пр - предельное сопротивление грунта на сдвиг. Наиболь­шее значение продольной силы Р₀₁, при котором τ_пр возникает только в сечении х=l₁, оп­ределим, объединив фор­мулы (7.27) и (7.29):

(7.30)

Рис. 7.10. Схема перемещения полубесконечного трубопровода

При наличии упругой и пластичной связи

28. Расчет устойчивости т/п против всплытия

Расчет устойчивости подводных трубопроводов, прокладываемых на переходах через водные преграды, можно выполнить по формуле Б ≥ К_м(К_н.в.q_B+Б_г+Б_в+Б_изг+Б_пр.с-q_тр-q_доп),

Б – необходимая пригрузка; К_м–коэффициент безопасности по материалу, К_н.в–коэффициент надежности при расчете устойчивости положения трубопровода против всплытия, q_в – расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод (с учетом изоляции и футеровки).

q_в=0.8D_TP²γ_в; γ_в – объемный вес воды с учетом растворенных солей и взвешенных частиц грунта;

D_тр=D_H+2δ_из+2δ_фут – наружный диаметр трубопровода с учетом изоляции и футеровки; δ_из, δ_фут – соответственно толщина изоляции и футеровки.

Б_г – дополнительная пригрузка, необходимая для компенсации горизонтальной составляющей гидродинамического воздействия потока,

Б_г =1/f_тр•с_хγ_в•υ_ср²/2g•D_тр;

f_тр – коэффициент трения трубопровода о грунт; для трубопровода, покрытого сплошной деревянной футеровкой, принимается в зависимости от характеристики грунта; с_х– коэффициент лобового сопротивления, зависящий от параметра Re=υ_срD_тр/ν; υ_ср- средняя скорость потока, набегающего на трубу, ν – кинематический коэффициент вязкости, при 20˚ С для воды

ν = 0,01 с Ст; g – ускорение свободного падения; при Re<10⁵ с_х=1,2, при Re = 10⁵÷10⁷ с_х=1.

Б_в – дополнительная пригрузка, необходимая для компенсации вертикальной составляющей гидродинамического воздействия потока Б_в=с_yγ_в• υ_ср²/2g•D_тр;

c_y – коэффициент подъемной силы при несимметричном обтекании трубы, Б_изг –дополнительная пригрузка, необходимая для изгиба трубопровода по заданной кривой дна траншеи; Б_пр.с – дополнительная пригрузка, необходимая для предотвращения подъема трубопровода на криволинейных участках в вертикальной плоскости под действием продольных усилий. Суммарную величину Б_изг + Б_пр.с можно найти по следующей зависимости:

Б_изг + Б_пр.с=8f(T_p+48EDI/5l_кр²)/l_кр²;

l_кр, f – соответственно протяженность и стрела прогиба криволинейного участка. q_доп=0 – при наиболее неблагоприятном случае-незаполненного продуктом т/п