Задача № 15 Расчет скорости протаскивания трубопровода с одновременным заливом воды
Скорость протаскивания трубопровода определяется из условия предотвращения всплытия протащенной части перехода. Уровень воды в трубе не должен опускаться ниже зеркала воды в водоеме более чем на h0=1м.
Секундный
расход воды, поступающей в трубопровод
через заливное отверстие диаметром d,
равен:
, (15.1)
где
- коэффициент расхода для круглого
отверстия с острыми краями;
- ускорение свободного падения.
С
учетом численных значений
и
,
имеем:
.
(15.2)
Расход
воды в трубопроводе с внутренним
диаметром
,
протаскиваемого со скоростью
,
составляет:
.
(15.3)
Из условия обеспечения устойчивости трубопровода в процессе протаскивания:
.
(15.4)
Откуда скорость протаскивания трубопровода:
.
(15.5)
При заданной скорости протаскивания трубопровода (например, исходя из характеристик лебедки) необходимый диаметр заливного отверстия:
.
(15.6)
Задача 15 (а). При известных значениях диаметра заливного отверстия d (см. табл. 15.1) и внутреннего диаметра трубопровода определить скорость протаскивания трубопровода.
Таблица 15.1.
Параметр |
Номер варианта |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
d, м |
0,35 |
0,45 |
0,20 |
0,15 |
0,12 |
0,11 |
0,30 |
0,22 |
0,18 |
0,40 |
Dвн, |
1,20 |
1,39 |
0,70 |
0,505 |
0,41 |
0,36 |
0,99 |
0,70 |
0,506 |
1,38 |
Решение. Скорость протаскивания трубопровода по формуле (15.5):
м/с.
Задача
15 (б). Определить
диаметр заливного отверстия в трубопроводе
с внутренним диаметром
,
протаскиваемым со скоростью
в интервале (0,05 – 0,5 м/с).
Необходимый диаметр заливного отверстия следует определять по формуле (15.6).
Задача № 16 Расчет числа оттяжек для удержания трубопровода в створе подводного перехода
Расстояние
между точками крепления оттяжек принимают
в зависимости от интенсивности
гидродинамического воздействия потока
воды
(см. задачу № 9) и характеристик трубы.
Длина пролета трубопровода:
При
одной оттяжке:
;
(16.1)
При
двух оттяжках:
;
(16.2)
При
трех оттяжках и более:
;
(16.3)
где R2 и W – расчетное сопротивление металла трубы по пределу текучести и момент сопротивления поперечного сечения трубы.
Наибольшая стрелка прогиба трубопровода
в
крайних
пролетах:
,
(16.4)
в
средних пролетах:
,
(16.5)
где
и
- модуль упругости и момент инерции
сечения трубы;
- допустимое отклонение оси трубы от оси траншеи.
Если
это условие не выполняется, следует
уменьшить значение
.
Необходимое
число оттяжек:
.
(16.6)
Исходные данные по вариантам
Рассчитать число оттяжек для удержания трубопровода в створе речного перехода в процессе его протаскивания трубопровода по исходным данным табл. 16.1.
Таблица 16.1
Пара-метр |
Ед. измерения |
Номер варианта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
Dн |
мм |
1220 |
1020 |
720 |
529 |
426 |
377 |
1020 |
720 |
529 |
1420 |
|
мм |
14 |
14 |
12 |
10 |
9 |
9 |
12 |
10 |
9 |
14 |
|
Н/м |
309 |
260 |
220 |
210 |
190 |
165 |
245 |
215 |
200 |
366 |
|
кг/мм2 |
46 |
42 |
38 |
36 |
36 |
36 |
42 |
40 |
38 |
52 |
|
м |
5 |
4,2 |
3,8 |
3,5 |
4,1 |
3,5 |
3,8 |
6,2 |
3,6 |
5,5 |
|
м |
405 |
800 |
215 |
600 |
350 |
800 |
900 |
800 |
800 |
700 |
При расчетах принять для всех вариантов:
Модуль
упругости материала трубы
МПа.
Для
определения момента инерции трубопровода
использовать формулу:
(м4).
При
определении момента сопротивления
сечения трубы:
(м3).
Решение.
Определяем допустимую длину прибрежных пролетов из условия укладки трубопровода на дно траншеи по формуле:
.
(16.7)
Аналогично для средних пролетов:
.
(16.8)
Сравним полученные значения пролетов с расчетными (из условия прочности) по формуле (16.2) и определяем необходимое количество оттяжек по формуле 16.6.