2.1 Расчет кожуха.

Защитный футляр (кожух) является основной деталью перехода и предназначен для предохранения прокладываемого через него трубопровода от воздействия нагрузок, агрессивных грунтовых вод и блуждающих токов. На футляр действуют внешние нагрузки — вертикальное и боковое давление грунта q_гр.в и q_гр.б и давление от веса подвижного транспорта q_п.

Для трубы диаметром 1220 мм принимаем кожух диаметром 1620 мм.

Рис.6.1. Схема к расчету футляра на прочность

Определим ширину пролета естественного свода обрушения:

(3.1)

где: D_ф – наружный диаметр защитного футляра, м;

φ_гр – угол внутреннего трения грунта, принимаем φ_гр=34° [12];

b - ширина полотна дороги, равная 1 м.

Определим высоту грунта в пределах естественного свода обрушения, действующую на футляр:

(3.2)

где: f_кр =0,5(для песка) – коэффициент крепости породы. [6]

Определим расчетную вертикальную нагрузку на футляр:

(3.3)

где: n_гр.=1,2 – коэффициент перегрузки от действия грунта [6];

γ_гр.=17 кН/м³ – объемный вес грунта в естественном состоянии [6].

Определим расчетное боковое давление на футляр:

(3.4)

Момент инерции асфальтного полотна дороги:

(3.5)

Где: b=1- шири полотна дороги;

h_p=0,07 – толщина покрытия дороги.

(ТКП 43.3.03.19-2006 “АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ”)

Цилиндрическая жесткость асфальтного полотна

(3.6)

=1500 МПа- модуль упругости материала полотна дороги [6];

_n = 0.3 – коэффициент Пуассона материала полотна дороги [6].

Коэффициент жесткости асфальтного полотна дороги

k₀-коэффициент постели грунта при сжатии, для песка 30000 кН/м³

Нагрузка от автомобиля

(3.7)

Зона распространения суммарной эпюры реакции основания определяется как сумма:

(3.8)

- расстояние между колесами задней оси

Рис 1 – Схематическая эпюра реакций основания полотна дороги.

Максимальное значение реакции основания φ_max, равное q, имеет место в точках x₂ и x₃ равных нулю:

(3.9)

Р_i – сила действущая на основание от оси, кН;

Равномерное распределение нагрузок q, передаваемые на основание полотна дороги.

(3.10)

z = 2,16 м– координата распределения напряжения в грунте, равная расчетному заглублению Газопровода до верхней образующей.

х = 0 – координата распределения в грунте по оси х (по рис 1)

Расчетное движение от подвижного транспорта

(3.11)

Расчетное сжимающие усилие:

(3.12)

r = 0.81 м – радиус трубопровода.

Расчетный изгибаемый момент

(3.13)

Требуемая толщина трубопровода, которая необходимая для поддержания работоспособности трубы при заданных условиях:

(3.14)

где:

R₁ – расчетное сопротивление металла трубы и сварных соединений, определимое по формуле (1.2)

Таким образом принимаю кожух мм

Согласно [2], концы футляров, устанавливаемых на участках переходов нефтепроводов и нефтепродуктопроводов через автомобильные дороги I и II категорий, должны выводиться на 25 м от бровки земляного полотна. Таким образом длина футляра составляет: L_к = 22,13 + 50 = 72,13 м.