2. Балочные трубопроводы с компенсацией удлинения (компенсаторы).

Основным отличием таких схем прокладки от балочных трубопроводов без компенсации удлинений является возможность продольных перемещений труб на опорах. Рассмотрим работу участка трубопровода, включающего П-образный компенсатор, располагаемый в горизонтальной или вертикалыюй плоскости. Как видно из рис. 14.3, а, компенсатор дает возможность трубопроводу перемещаться в продольном направлении между неподвижными опорами НО. На опорах НО труба шарнирно закреплена и перемещаться не может. Аналогично участку Ь работают и соседние участки, на которых также установлены компенсаторы. Между подвижными опорами /, 2, 3 и 4, 5, 6 трубопровод работает как многопролетная балка.

Компенсаторы Г-образного типа устанавливают обычно на балочных переходах трубопроводов через небольшие препятствия. На рис. 14.3,6 показан такой случай. Пролеты / и 1\ работают как неразрезные балки; на опорах трубопровод может свободно (если не учитывать силы трения) перемещаться в на-правлении компенсатора, имеющего высоту І_к.

Компенсатор 2-образного типа можно устраивать при прокладке трубопровода, как показано на рис. 14.3,0 (вид сверху). Пролеты / — неразрезные балки; НО — неподвижная опора, а /—6 подвижные опоры, 2-

образные компенсаторы, деформируясь, как показано на рисунке

Рис. 14.3. Схемы балочного трубопровода с П-образным (а), Г-образным (б) и 2-образным (в) компснсаторами

пунктиром, позволяют трубо-проводу перемещаться в горизонтальном направлении.

При большой длине перехода возможны также различные комбинации компенсаторов. Рассмотрим основные этапы расчета балочных трубопроводов с компенсаторами. Компенсатор должен собирать удлинения участка ^, которые складываются из удлинений температурных и₍, от внутреннего давления и_р, а также от продольных сил, вызываемых иными, кроме I и р, причинами, например продольными перемещениями подземных участков, примыкающих к надземному трубопроводу и₀. Таким образом, полное удлинение или, принимая во внимание о_кц по (14.9), получаем

  

Величина где а< •—коэффициент линейного расширения; Д/ = /— І₀; і-расчетная температура; /₀ — температура замыкания монтажных стыков. Величину и_р найдем, учитывая, что кольцевые на-пряжения стіщ от давления р приведут к сокращению длины Ь на величину ц<т_кц^/Е, а давление р на концы участка Ь вызовет удлинение І на 0,5п_кцЬ/Е.

Учитывая это и имея в виду, что ц = 0,3, получаем

где Е — модуль упругости; 6— толщина стенки трубы.

 

Имея формулы (14.12) — (14.15), можно перейти к расчету самих 

Рис. 14.4. Одноколенный компенсатор Рис. 14.5. П-образный компенса- (Г-образный) тор

 

компенсаторов. На рис. 14.4 изображен одноколенный где [оком] — напряжение изгиба в компенсаторе. Объединяя компенсатор (Г-образный), загруженный силой Р от прямого участка трубопровода Ь. Из курса сопротивления материалов известно, что для данной схемы

Если не учитывать упругую податливость заделки, то изгибающий момент в заделке компенсатора в грунт

где /_к — высота компенсатора

Учитывая, что компенсатор должен работать в упругом режиме, наибольший изгибающий момент можно определить как

(14.16), (14.17) и (14.18), получаем допустимое для компенсатора предельное перемещение

Приравиивая (14.12) и (14.19), определим либо Ь при заданных /, №, [а_Ком] и /_к, либо при известных і, /, №, [<т_ком] из уравнения

В случае П-образного компенсатора (рис. 14.5) необходимо учесть гибкость всех его участков (прямых и кривых). В соответствии с рассматривающимися в курсе сопротивления мате-риалов методами перемещения кондов компенсатора

 

где &_ж — коэффициент уменьшения жесткости криволинейного участка (табл. 14.1).

Производя интегрирование для всех участков компенсатора, определим и и приравняем его к (14.12). Из полученного уравнения находим либо Ь, либо размеры компенсатора. Участки труб / между опорами рассчитываются, как обычные неразрезные балки.