Задача №7 Расчет параметров подъема трубопровода трубоукладчиками

При выборе оптимального числа кранов-трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне необходимо руководствоваться следующими соображениями.

1. При совмещенном способе производства работ, когда укладка трубопровода в траншею выполняется одновременно с его очисткой и изоляцией, следует оценить степень поднятия трубопровода над поверхностью строительной полосы (или дна траншеи), исходя из условия беспрепятственного прохождения самоходных машин по трубопроводу.

Для этого в качестве исходных данных к расчету необходимо задать технологические высоты подъема трубопровода в местах работы очистной и изоляционных машин (либо очистно-изоляционного комбайна) –h_оч и h_из. Кроме этого, следует задать глубину траншеи (h_т), которая определяется глубиной заложения трубопровода.

2. В зависимости от диаметра трубопровода и толщины его стенки должна выбираться такая технологическая схема расстановки кранов-трубоукладчиков и машин, при которой напряжения в трубопроводе достигают минимальных значений. При этом следует стремиться, чтобы машины находились в непосредственной близости от сопровождающих их кранов-трубоукладчиков.

3. Количество кранов-трубоукладчиков должно быть таким, чтобы их суммарной грузоподъемности (или момента устойчивости) было достаточно для подъема трубопровода на заданные технологические высоты.

4. Исходя из условия предельного снижения напряжений в опасных сечениях трубопровода, следует считать, что для его подъема (при условии ) необходимо иметь три крана-трубоукладчика (точнее, три точки подвеса трубопровода).

5. В каждой точке подвеса трубопровод может поддерживаться одним или двумя трубоукладчиками (с применением траверсы) в зависимости от расчетного усилия в этой точке и грузоподъемных возможностей кранов-трубоукладчиков.

На основании приведенных соображений примем в качестве расчетной схемы для определения основных параметров изоляционно-укладочной колонны схему многопролетной неразрезной балки со смещенными опорами, три из которых являются точками подвеса и две – точками опоры трубопровода о грунт (рис. 7.1).

Рис.7.1. Характер изгиба трубопровода при укладке совмещенным способом.

Считая, что во всех опасных сечениях трубопровода напряжения изгиба одинаковы, находим опорные изгибающие моменты по формуле:

, (7.1)

где Е – модуль упругости стали (Е= МПа);

I – момент инерции поперечного сечения трубопровода,

, (7.2)

q – вес единицы трубопровода ( ) , где - удельный вес стали.

Для определения напряжений в опасных сечениях можно воспользоваться следующей формулой:

. (7.3)

Данная формула получена из условия, что момент сопротивления трубопровода (W) известен:

. (7.4)

Определение оптимальной расстановки кранов-трубоукладчиков следует проводить с помощью диаграммы (рис.7.2). На этой диаграмме имеется два семейства эллиптических кривых. Одно из которых имеет вид сплошных линий, а другое - пунктирных. Численные обозначения каждой кривой соответствуют условным безразмерным расчетным параметрам:

(для сплошных кривых), (7.5)

(для пунктирных кривых). (7.6)

Подсчитав, исходя из данных значений этих безразмерных параметров, по диаграмме отыскиваются две наиболее подходящие эллиптические кривые (одна сплошная, другая пунктирная), и полученные точки их пересечения сносятся на оси координат. В результате находим вспомогательные параметры и (в общем случае получается два решения). Практическое применение эти параметры находят лишь после определения длины пролетов l₁ и l₂:

; (7.7)

(7.8)

Для определения значения l₃ воспользуемся формулой:

. (7.9)

Пролет .

Нагрузки на группы трубоукладчиков следует определять из выражений:

, (7.10)

, (7.11)

, (7.12)

где Q_из и Q_оч – соответственно, масса изоляционной и очистной машин.

Рис.7.2. Диаграмма для определения рациональной расстановки групп трубоукладчиков в изоляционно-укладочной колонне.

Исходные данные по вариантам приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

№ варианта	х , мм х мм	, см	, см	, см	, кг	,кг
2	720х8	150	100	180	2800	4000
3	529х6	130	80	160	2300	3100
4	720х10	140	90	170	2800	4000
5	820х11	160	110	190	2800	4000
6	630х8	130	80	160	2800	4000
7	325х6	120	70	150	2300	1650
8	273х5	110	60	140	2300	1650
9	820х12	150	110	180	2800	4000
10	630х9	125	75	155	2800	4000

Наряду с вышеприведенной методикой расстановки кранов-трубоукладчиков имеет место и чисто аналитический метод расчета. Основные расчетные формулы приведены в табл.7.2.

Рассмотрим пример.

Применительно к совмещенному способу укладки трубопровода диаметром и толщиной стенки: ; принимаем следующие исходные данные: По данным и определяем, что ; (при этом принят ). Модуль упругости для стали – .

Напряжения в опасных сечениях трубопровода определяем по формуле (7.3):

Находим безразмерные параметры для отыскания эллиптических кривых на диаграмме по (7.5) и (7.6):

(сплошная кривая);

(пунктирная кривая).

Пересечение этих кривых происходит в двух точках:

1. ;

2. (найдено методом интерполяции).

Длина пролета определяется по формуле (7.7):

.

Далее по формулам (7.8) и (7.9) отыскиваем расстояния и :

I)

П)

Расстояние между точками подвеса трубопровода:

1. 

2. 

Пролет , составляющий , имеет длину 46 м.

Нагрузки К₁, К₂, К₃ находим по формулам (7.10), (7.11) и (7.12):

1. К₁=10600 кг, К₂=3900 кг, К₃=9950 кг;

2. К₁=10950 кг, К₂=5820 кг, К₃=11510 кг.

Из двух вариантов выбираем первый, как более оптимальный ввиду того, что нагрузки К₁, К₂, К₃ в этом случае меньше, чем во втором варианте. Исходя из полученных результатов принимаем, что для укладки трубопровода 720 х 8, необходимо иметь три крана-трубоукладчика Т-1530, грузоподъемность которого 15 т (с расстановкой их по первому варианту).

Таблица 7.2