Строительство и эксплуатация нефтегазопроводов, баз и хранилищ
.pdf
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
|
|
101 |
|
|
Приведем пример расчета для конкретного подводного перехода газопровода |
||||
I категории по следующим исходным данным: |
|
|
||
Dн=1,02 м |
– |
наружный диаметр трубопровода |
|
|
δфут=0,03 м |
– |
толщина футеровки |
|
|
δизол=0,005 м |
– |
толщина изоляции |
|
|
γгр=18000 Н/м3 |
– |
удельный вес грунта |
|
|
γв=11000 Н/м3 |
– |
удельный вес воды |
|
|
Δρв=170 кг/м3 |
– |
изменение плотности воды при засыпке трубопровода, |
||
|
|
погруженного в воду, различными грунтами (определяется |
||
|
|
инженерными |
изысканиями, |
натурными |
|
|
экспериментальными исследованиями) |
|
|
fmax=0,1 м |
– |
максимальный прогиб в середине пролета, допустимое |
||
|
|
отклонение оси трубопровода от проектного положения |
||
nп=1,1 |
|
коэффициент надежности по нагрузке |
|
|
Распределенная нагрузка, воздействующая на подводный трубопровод по
формуле 4.5: |
|
|
|
|
|
= |
н2.ф |
∆ = 1,1 ∙ |
∙ 1,092 |
∙ 170 ∙ 9,81 = 1711,8 Н/м. |
|
4 |
4 |
||||
п |
в |
|
Распределенная нагрузка от действия грунта (с учетом архимедовой силы,
действующей на него) по формуле 4.4:
гр = ( гр − в) н.ф 0 = (18000 − 11000) ∙ 1,09 ∙ 1 = 7630 Н/м.
При = 100мм, = 7,76м, = 2 гр = 2∙7630∙4,641711,8 = 69,177м,
а при = 10мм, = 4,36м, = 2 гр = 2∙7630∙2,611711,8 = 38,868м.
Разработана программа для расчета параметров рациональной схемы засыпки трубопроводов, уложенных в подводную траншею, в программе MathCad 15.0 [89] (Приложение А). Результаты расчета при заданных исходных данных приведены на рисунках 4.13 - 4.15.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
102
Результаты расчетов в программе MathCad 15.0 и аналитическим способом
совпали, значит, программа работает правильно.
4.2.2 Расчет параметров рациональной схемы засыпки подводного трубопровода закрепляющими грунтовыми перемычками с использованием пакета инженерных программ APM WinMachine 9.7
Для расчета используем программу APM Beam, предназначенную для расчета и проектирования балочных элементов конструкций методом конечных элементов, а также для расчета следующих параметров [65]:
-реакции в опорах и заделках;
-распределение моментов изгиба и углов изгиба;
-распределение моментов кручения и углов кручения;
-распределение радиальных и осевых сил;
-распределение перемещений и напряжений.
Исходные данные возьмем из расчета по пункту 4.2.1.
Начнем расчет в пакете инженерных программ APM WinMachine 9.7, а в частности в APM Beam.
Весь расчет разобьем на шаги, изображенные на рисунках 4.16-4.21.
На графике 4.21 видно, что максимальные вертикальные перемещения трубопровода равны 98 мм, что является допустимым значением, а также и примерно равны принятым в расчетах 100 мм. Следовательно, расчеты выполнены верно.
Также показаны другие графики полученного расчета на рисунках 4.22 - 4.23
(графики изгибающего момента, напряжений), которые выбираются в том же окне,
что и график вертикальных перемещений.
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
103
Рисунок 4.13 – Пример расчета параметров рациональной схемы засыпки на программе
MathCad 15.0
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
104
Рисунок 4.14 – Пример расчета параметров рациональной схемы засыпки на программе
MathCad 15.0
Рисунок 4.15 – Пример расчета параметров рациональной схемы засыпки на программе
MathCad 15.0
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
105
Рисунок 4.16 – Создание сегмента
Рисунок 4.17 – Создание сечения
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
106
Рисунок 4.18 – Задание опор и распределенных нагрузок
Рисунок 4.19 – Задание материала
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
107
Рисунок 4.20 – Начало расчета
Рисунок 4.21 – График вертикальных перемещений
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
108
Рисунок 4.22 – График изгибающего момента
Рисунок 4.23 – График напряжений
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
109
Из графика 4.23 видно, что максимальные напряжения возникают в середине пролета и приблизительно равны 40,3 МПа, что сравнительно ниже предела текучести выбранной стали равного 390 МПа. Следовательно, прочность обеспечивается.
Рассчитаем данный пример на программе APM Structure 3D.
Весь процесс расчета разделим по шагам, изображенным на рисунках 4.24 -
4.26.
Рисунок 4.24 – Создание твердотельной модели трубопровода
СПГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
110
Рисунок 4.25 – Создание сетки конечных элементов