Задача №11 Расчет тягового усилия при протаскивании трубопровода

При трогании трубопровода с места по грунту усилие протаскивания равно:

(11.1)

где - вес единицы длины снаряженного (забалластированного) трубопровода;

и с¹ – угол внутреннего трения и восстанавливающаяся часть сцепления грунта (с¹ принимается равной 0,1 структурного сцепления грунта с);

а – длина части окружности трубы, врезающейся в грунт;

L – длина протаскиваемой плети;

Е_пас – пассивный отпор грунта врезающимся в него утяжеляющим грузом (при сплошном обетонировании Е_пас=0);

, (11.2)

где N_гр – число балластирующих грузов;

- объемный вес грунта;

t_гр – толщина выступающих элементов.

При установившемся движении трубопровода усилие протаскивания определяется по формуле:

; (11.3)

при вынужденных остановках (продолжительностью более 2,5-3 ч)

(11.4)

где - удельное усилие присоса, для плотных глин и суглинков для вязких

Подбор тягового средства производится по величине расчетного тягового усилия:

(11.5)

где m₀ – коэффициент условий работы тяговых средств (m₀ =1,1 – при протаскивании лебедкой; m₀=1,2 – при протаскивании тягачами).

Характеристики тяговых средств, применяемых для протаскивания трубопроводов, приведены в табл. 11.1 и 11.2 .

В тех случаях, когда Т_р значительно превышает максимальное тяговое усилие лебедки или тягача, протаскивание осуществляется с одновременным подъемом трубопровода трубоукладчиками и (или) применением полиспастов.

При использовании полиспаста усилие на ходовом конце троса при сбегании с подвижного блока имеет вид:

(11.6)

неподвижного блока: , (11.7)

где а – число работающих шкивов в блоках;

в – коэффициент, для стального троса, равный 10.

Таблица 11.1. Основные характеристики тяговых лебедок

Максимальное тяговое усилие, кН:	ЛП-1	ЛП-1А	ЛП-151	ЛП-301
При работе без полиспаста со скоростью движения каната v=6,3м/мин	490,5	706,3	1471,5	1471,5
При работе с полиспастом и v=3,15м/мин	981	1412,6	2943	2943
Канатоемкость, м	1500	1600	800	1000
Диаметр тягового каната, мм	39	41	62,5	60,5
Масса с канатом, т	43	44	45	39,5

Таблица 11.2. Тяговое усилие и грузоподъемность трубоукладчиков

Тип трубоукладчика	Максимальное тяговое усилие на форкопе,кН	Максимальная грузо-подъем-ность, кН	Тип трубоукладчика	Максимальное тяговое усилие на форкопе,кН	Максимальная грузо-подъем-ность, кН
Т15-30	122,6	147,1	ТГ-634	539,5	618
ТГ-201	215,8	196,2	ТГ-502	725,9	490,5
Т35-60	223,7	343,3	Кат-594	569	889,8

Постановка задачи.

Определить усилие протаскивания и выбрать тяговое средство для прокладки подводного перехода. Исходные данные приведены в таблице 11.3.

Порядок расчета.

1. Находим пассивный отпор грунта утяжеляющим кольцевым грузом по формуле (11.2).

2. По формуле (11.1) пределяем усилие трогания с места трубопровода, оснащенного чугунными грузами (1) и сплошным обетонированием (П), приняв для последнего случая Е_пас=0 и а¹=а+30 мм.

3. Для двух случаев определяем усилие протаскивания при установившемся движении по формуле (11.3).

4. При трогании трубопровода после вынужденной остановки (для двух случаев) по формуле (11.4).

5. Определяем расчетное тяговое усилие – Т_р (для двух случаев):

• при трогании с места (формула 11.1);

• при установившемся движении (формула 11.3);

• при трогании после вынужденной остановке (формула 11.4).

6. По величине расчетного тягового усилия Т_р и данным табл. 11.1 подбирается лебедка, а также потребность в трубоукладчиках в наиболее сложные моменты (трогание с места и особенно после вынужденной остановки.

7. Приняв (для всех вариантов) число блоков а=3 для случая сбегания свободного конца троса с подвижного блока, определяем по формуле (11.7) значение Т_рп и для этого случая производится выбор тяговой лебедки.

Таблица 11.3

Параметр	Номер варианта
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Число утяжеляющих кольцевых грузов, Nгр	20	25	30	40	50	40	40	20	30	50
а, (мм)	152	127	96	77	63	61	53	61	63	77
tгр, (мм)	250	230	170	130	130	130	125	130	130	130
, (н/м)	20000	17000	15000	12000	12000	12000	10000	12000	12000	12000
L, (м)	400	300	500	400	300	400	500	400	300	500
, кН/м3	19,1	19,9	20,8	21,1	20,7	18,4	21,7	22,6	23,1	22,1
, град	19	24	22	24	21	19	26	19	23	17
С, кПа	18,2	20,1	17,4	19,9	19,3	20,7	16,9	20,4	15,6	18,4
Состояние грунта (1 – плотный; 2 – вязкий)	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2