Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

−

силового и деформационного нагружения. Значение R в этом случае принимают R1н.

Для трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащие продукты, R принимают равным R по формуле (2.43).

В кривых трубах наряду с повышенной гибкостью возникают значительные продольные и кольцевые напряжения под влиянием сил, сплющивающих поперечное сечение, при этом максимальная величина продольных напряжений

где σпр - продольные напряжения в прямой трубе, подсчитанные по общей

теории изгиба;

ms - коэффициент интенсификации продольных напряжений в кривых трубах.

Значения коэффициентов интенсификации продольных напряжений, принимаются:

•для прямой трубы – 1;

•для отводов - m*s

•для магистральной части тройникового соединения

•для ответвления тройникового соединения ms = m*s .

Значения m*s для отводов принимают по рис. 2.5 в зависимости от параметров λb и wb , определяемых формулами (2.52) и (2.53).

Значение m*s для магистральной части и ответвления тройникового

соединения принимают по рис. 2.5 в зависимости от параметров тройникового соединения, определяемых по формулам:

99

2.3.Устойчивость подземных трубопроводов

Под устойчивостью трубопровода будем понимать его способность сохранять начальное прямолинейное или упругоискривленное положение при воздействии сжимающих сил, направленных вдоль оси. При расчете продольной устойчивости важно правильно назначить расчетную модель грунта.

К настоящему времени в механике грунтов наиболее полно разработаны две расчетные модели грунтовой среды: модель пластичного тела ПрандтляКулона и модель упругого грунта, соответствующая основным предпосылкам так называемого коэффициента постели (рис. 2.6). Модель пластичного тела Прандтля-Кулона используется при расчетах устойчивости сооружений на сдвиг. При значительных перемещениях, когда в грунте возникает предельное напряженное состояние, применение этой модели считается вполне оправданным. Однако при перемещениях, которые меньше предельных, ее использование искажает действительную картину работы грунтовой среды.

Рис.2.6. Схемы искривления трубопровода в жестко пластичной (а) и упругой (б) грунтовой среде

Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении выполняется по СНиП 2.05.06-85* [114] в плоскости наименьшей жесткости системы в соответствии с условием:

где S - эквивалентное продольное осевое усилие сжатия в прямолинейном или упругоизогнутом трубопроводе, возникающее от действия двух расчетных нагрузок и воздействий: внутреннего давления и положительного перепада температур, равное:

101

где m - коэффициент условий работы трубопровода; Ν кр - продольное

критическое усилие, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода.

2.3.1. Устойчивость трубопровода в жесткопластичной грунтовой среде

2.3.1.1. Прямолинейный участок подземного трубопровода

Условно прямолинейным считается такой участок трубопровода, который на длине в 100 м имеет максимальный прогиб 40 см, т.е. радиус ρ ≥ 3000 м.

При использовании такой расчетной модели (рис.2.6,а) принимается, что грунт при любых, даже самых незначительных деформациях, оказывает равномерное по длине сопротивление, достигающее предельного значения q и, кроме того, грунт оказывает сопротивление в продольном направлении в месте контакта с трубой интенсивностью ро.

Продольное критическое усилие, при котором происходит потеря

трубопровода единичной длины; qв – сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины.

где τпр - предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом

здесь pгр - среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом; ϕгр -угол внутреннего трения грунта; cгр - сцепление грунта (табл.2.12).

102

2.3.1.2. Упругоизогнутый криволинейный участок подземного трубопровода

Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выполненных упругим изгибом, в случае пластичной связи трубы с грунтом критическое усилие подсчитывается как [142]:

или [2]

где β - коэффициент, который находится по номограмме (рис. 2.7) в зависимости от параметров θ и Ζ

Рис.2.7. Номограмма для определения коэффициента β при проверке устойчивости криволинейного трубопровода

104

ΕI

В формулах (2.56) и (2.57) ρ - радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий рельефу дна траншеи. В любом случае ρ должен быть больше значения ρmin , определяемого по табл. 2.10 или специальными

расчетами.

Из двух значений Ν кр , определенных по формулам (2.68) и (2.69), рекомендуется принять меньшее.

2.3.1.3. Проверка общей устойчивости наземных трубопроводов в насыпи

Продольная устойчивость прямолинейных наземных трубопроводов в насыпях проверяется по условию (2.60) с учетом размеров и геометрической формы насыпи, предварительно назначаемых из конструктивных соображений и тепловых расчетов. После проверки устойчивости размеры насыпи уточняются в зависимости от соотношения величин S и mΝ кр . При этом в случае пластической связи трубопровода с

грунтом критическую силу будем определять как [142]:

касательные напряжения τпр определяем по формулам (2.63) и (2.64). Значение сопротивления горизонтальным перемещениям трубы равно:

где Ε1 - предельное сопротивление грунта насыпи поперечному перемещению трубопровода (пассивный отпор грунта),

105

Ε2 - сила трения трубы о грунт при горизонтальном поперечном перемещении трубопровода, равная

Рис.2.8. Расчетная схема проверки на общую устойчивость трубопровода в насыпи

В формулах (2.74) и (2.75) величина h1 представляет расстояние от

Среднее давление грунта в насыпи на уровне верхней образующей трубопровода равно:

αн - угол откоса насыпи, учитывая, что по СНиП 2.05.06-85* [114] откос должен быть не менее 1:1,25, αн ≤ 39°.

106

Рекомендуемая [129] конструкция и параметры обвалования при наземной прокладке трубопровода приведены на рис.2.9 и в табл.2.13.

Рис.2.9. Конструкция валика при наземной прокладки трубопровода по поверхности болота:

1 – минеральная обсыпка; 2 – уплотненный торф; 3 – хворостяная выстилка; а – степень разложения торфа более 30 %; б – степень разложения торфа менее 30 %

Таблица 2.13

Конструктивные параметры валика

107