Контрольні питання

1) Що є причиною повздовжніх переміщень трубопроводу?

2) Що таке початкове положення трубопроводу?

3) Для чого потрібно знати початкове положення трубопроводу?

4) Від чого залежить величина повздовжніх переміщень трубопроводів?

5) Які зв'язки мають місце на контакті труба-ґрунт?

6) Який фізичний зміст пружного і пластичного зв'язку на контакті труба-ґрунт?

7) Якою залежністю описується пружний зв'язок на контакті труба-ґрунт?

8) Якою залежністю описується пластичний зв'язок на контакті труба-ґрунт?

9) З чого складається лабораторний експериментальний стенд для дослідження повздовжніх переміщень трубопроводу?

10) Як проводиться складання кінематичної схеми та підготування до роботи лабораторного експериментального стенду?

11) Як проводятся експериментальні дослідження повздовжніх переміщень трубопроводу на лабораторному експериментальному стенді?

12) Як будуть змінюватись покази динамометрів під час проведення експериментальних досліджень повздовжніх переміщень трубопроводу на лабораторному експериментальному стенді?

13) Як визначаються граничні дотичні напруження на контакті труба-ґрунт, нормальне навантаження та нормальний тиск на трубу поміщену в лабораторному експериментальному стенді?

Лабораторна робота № 3

Тема: Дослідження силового впливу ґрунту на поперечні переміщення трубопроводу.

Мета: Одержати практичне підтвердження теоретично виведених залежностей для визначення величини силового впливу грунту на трубопровід.

Завдання:

- ознайомитись з причинами поперечних переміщень трубопроводів;

- ознайомитись з будовою експериментального стенду та методикою проведення експериментальних досліджень;

- експериментально дослідити силовий вплив ґрунту на поперечні переміщення трубопроводу.

Основні теоретичні положення

Підземний трубопровід під дією зусиль, які зумовлені навантаженнями та впливами, може змінювати своє просторове положення відносно положення, в якому він був у момент укладання в траншею у напрямках 1, 2, 3, 4 і між ними (рисунок 3.1), тобто може зайняти будь-яке просторове положення. Переміщення будь-якої ділянки трубопроводу вгору у напрямі 1 (рисунок 3.1) називається випучуванням або спливанням, у напрямках 2 і 4 – боковими переміщеннями, у напрямі 3 – осіданням.

Бокові переміщення ділянки трубопроводу можливі, якщо в ній діють повздовжні зусилля стиску та якщо на неї діє зсув ґрунту. Випучування ділянки трубопроводу можливе якщо в ній діють повздовжні зусилля стиску, спливання – якщо на неї діє виштовхувальна сила води. Спливання можливе тільки за умови додатної плавучості трубопроводу, укладеного в повністю водонасичений ґрунт (коефіцієнт водонасиченості більше 0,8). Спливання може бути як за відсутності в трубопроводі повздовжньої сили, так і при її наявності. У останньому випадку спливання супроводжується випучуванням.

1 – випучування; 2, 4 – бокові переміщення; 3 – осідання

Рисунок 3.1 – Основні напрямки поперечних переміщень трубопроводів

Найнебезпечнішим поперечним переміщенням трубопроводу є переміщення вгору, оскільки при цьому трубопровід виходить з ґрунту і на нього діють зовнішні впливи (погодні умови, механічні впливи тощо). Це місце є найслабшим оскільки воно "збирає" повздовжні переміщення прилеглих ділянок, що у свою чергу, приводить до більшого викривлення труб, їх перенапруження і у результаті – до руйнування. Зумовлені цією причиною аварії найчастіше трапляються на трубопроводах, укладених в ґрунтах з низькою несучою здатністю.

При розрахунку стійкості наземних або підземних трубопроводів, напруженого стану магістральних трубопроводів на які діють зсуви в напрямку, перпендикулярному його осі, важливим параметром є величина силового впливу ґрунту , яка діє на одиницю довжини труби. Величина визначається фізико-механічними властивостями ґрунту, глибиною закладання трубопроводу та зовнішнім діаметром трубопроводу .

Величина силового впливу ґрунту в вертикальній площині (опір поперечним вертикальним переміщенням відрізка трубопроводу, обумовлений вагою ґрунтової засипки) віднесена до одиниці довжини трубопроводу

, (3.1)