4.2 Проверка прочности трубопровода в продольном направлении

Прочность в продольном направлении проверяется по условию (2.44)

;

Где , - продольные осевые напряжения и расчетное сопротивление металла труб;

- коэффициент, учитывающий напряженное состояние металла труб.

;

_Найдем :

_{= -20}

_{= 20}

_{Отклонение средней температуры}

_{Начальные температуры}

_{Нормальные значения}

_{В качестве расчетной температуры берем наибольшее значение}

=

Т.к. <0, то

Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы ψ2 по формуле (2.45)

_{Найдем - кольцевые напряжения по формуле (2.9)}

_{Условие} - выполняется:

_{Уточним толщину стенки (2.39)}

Принятая толщина стенки удовлетворяет условию

_{Dн/ 140 = 1,22/140=0,0087<0,0103}

_0,004<0.0103

_{Следовательно Dвн = 1220-2*12=1196 мм}

Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по условию

_{Условие} - выполняется:

108.84 – условие выполняется.

_{Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов в продольном и кольцевом направлениях проверку производят по условиям (2.46) и (2.47)}

_;

_;

_{Продольные напряжения (2.11)}

Для проверки по деформациям находим сначала кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки – внутреннего давления по формуле (2.51)

Коэффициент ψ3 по формуле (2.50)

_{─ условие выполняется;}

_;

_{239.2≤350 – условие выполняется;}

4.3 Проверка устойчивости прямолинейных и упругоизогнутых криволинейных участков трубопровода

_{Продольное критическое усилие, при котором происходит потеря устойчивости определится выражением (2.62)}

_{- сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины: - сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины.}

_{Величину определяем (2.63)}

- предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом (2.64)

_{- среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом; - угол внутреннего трения грунта; - сцепление грунта.}

_{Величину определим (2.65)}

_{- коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8; - высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности, которую рекомендуют принимать в пределах 0,6-1,1 м, в зависимости от условия прокладки; - нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом (2.66)}

_{при этом значения коэффициентов надежности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода и веса перекачиваемого продукта принимается равными 0,95.}

_{Нагрузка от собственного веса металла трубы}

_{- удельный вес материала, из которого изготовлены трубы( для стали = 78500 Н/м3).}

_{Нагрузка от веса продукта находящегося в трубопроводе единичной длины при перекачке нефти и нефтепродуктов, Н/м (2.14 – учебник Быкова)}

_{Pн - Плотность транспортируемой нефти и нефтепродуктов, кг/м3; g - ускорение свободного падения = 9,81 м/с2; Dн - внутренний диаметр трубы, см.}

_{Определим среднее удельное давление на единицу поверхности:}

_{Найдем предельные касательные напряжения}

_{Тогда сопротивление грунта}

_{Найдем момент инерции}

_{Площадь поперечного сечения равна}

_{Сопротивление вертикальным перемещениям}

_{Найдем продольное критическое усилие}

_{Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении выполняется:}

_;

_{S – эквивалентное продольное осевое усилие сжатия в прямолинейном трубопроводе, возникающее от действия двух расчетных нагрузок и воздействий (2.61)}

_{4.208≤0.9*22.91– условие выполняется, следовательно, устойчивость трубопровода при заданных параметрах обеспечивается.}

_{Проверим выполнение условия в случае упругой связи прямолинейного трубопровода с грунтом, для чего рассчитываем критическую продольную силу по формуле (2.91)}

_{k0 – коэффициент постели грунта при сжатии (таблица 2.14) для свеженасыпанного песка k0=2 МН/м3.}

_{2,042≤0,9*129.2}

_{2,042≤116.28 – условие устойчивости выполняется.}

_{Расчетная длина волны выпучивания по формуле(2.92)}

_.

_{Для оценки устойчивости упругоизогнутого участка трубопровода определим (2.70) и (2.71)}

_{- минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, определяемый по СНиП III-42-80* (табл.2.10). =1200 м.}

_{Используя номограмму ( см.рис. 2.7) найдем β=20,5}

_{Критическое усилие по формуле (2.68)}

_{2,042≤0,9*76.2}

_{2,042≤68.58 – условие устойчивости выполняется.}

_{Критическое усилие по формуле (2.69)}

_{Проверяем условие}

_{2,042≤0,9*13,5}

_{2,042≤12,15 – условие выполняется.}

_{Условие устойчивости криволинейных участков выполняется.}