Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

трубопровода при его нагреве в период эксплуатации. Если при эксплуатации возникают сжимающие продольные напряжения, то минимальное продольное усилие предварительного напряжения следует определять по формуле

где Fmp – площадь поперечного сечения стенки трубопровода.

Принимаемое усилие предварительного напряжения Nпн должно учитывать суммарную силу трения в опорах Fтр, а также ряд факторов (разброс температур эксплуатации и «замыкания», несоосность стыкуемых труб, возможное заклинивание трубопровода на опорах и др.), которые учитываются введением коэффициента запаса Кзап:

должны удовлетворять условиям прочности и деформативности норм проектирования:

где, кроме упомянутых ранее, используется изгибное напряжение (в растянутой зоне) σпрМ. В случае многопролетного тоннельного перехода изгибные напряжения определяются в опорных сечениях как в неразрезной балке.

Диаграмма изменения продольных осевых напряжений во времени, начиная с этапа предварительного напряжения и заканчивая периодом нормальной эксплуатации, показана на рис. 4.13. Таким образом, основная цель предварительного напряжения – избежать появления сжимающих осевых напряжений в период эксплуатации трубопровода.

359

II – болота, целиком заполненные торфом, на них допускаются работа и передвижение строительной техники только по щитам, сланям или дорогам, снижающим удельное давление на поверхность залежи до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2);

III – болота, заполненные растекающимся торфом и водой с плавающей торфяной коркой. Здесь допускаются работа только специальной техники на понтонах или обычной техники с плавучих средств.

На болотах и заболоченных участках должна, как правило, предусматриваться подземная прокладка трубопроводов и, как исключение, при соответствующем обосновании – укладка трубопровода по поверхности болота в теле насыпи (наземная прокладка) или на опорах (надземная прокладка).

При соответствующем обосновании в случае подземной прокладки трубопроводов через болота II и I типов длиной свыше 500 м допускается предусматривать прокладку резервной нитки.

Подземная прокладка трубопроводов в зависимости от времени года, методов производства работ, степени обводненности, несущей способности грунта и оснащенности строительного участка оборудованием осуществляется следующими способами:

•укладкой с бермы траншеи или лежневой дороги (как в нормальных условиях);

•в специально создаваемую в пределах болота насыпь;

•сплавом;

•протаскиванием по дну траншеи (аналог строительства подводных переходов).

4.2.1.Расчет устойчивости трубопровода против всплытия на болотах при различных способах балластировки

Участки трубопроводов, прокладываемых в траншее через болота или заливные поймы, а также в обводненных районах, необходимо рассчитывать на устойчивость положения против всплытия по условию [114]:

где Qакт – суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх (включая упругий отпор при прокладке свободным изгибом), Н; Qпас – суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз (включая собственный вес),Н; kн.в – коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным для участков перехода через болота,

361

поймы, водоемы при отсутствии течения, обводненные и заливаемые участки в пределах ГВВ 1%-й обеспеченности – 1,05.

В частном случае, при укладке трубопровода свободным изгибом и равномерной балластировке по длине величина нормативной интенсивности балластировки – вес в воде, Н/м, - определяется из условия:

где nб – коэффициент надежности по нагрузке (0,9 – для железобетонных грузов; 1,0 – для чугунных пригрузов); kн.в – обозначение то же, что в формуле (4.59); qв – расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, равная:

qизг – расчетная нагрузка, обеспечивающая упругий изгиб трубопровода соответственно рельефу дна траншеи и определяемая:

qmр – расчетный вес единицы длины трубопровода в воздухе с учетом изоляции при коэффициенте надежности по нагрузке nс.в = 0,95 (см. п.2.1); qmр = qм + qиз; qдоп – нагрузка от веса перекачиваемого продукта.

В формулах (4.61), (4.62), (4.63): Dн.и – наружный диаметр трубопровода с учетом изоляции; γв – удельный вес воды с учетом растворенных в ней молей, принимаемый равным (1,1-1,15)104 Н/м3; β - угол поворота оси трубопровода в вертикальной плоскости на выпуклом и вогнутом рельефе (в радианах); ρ - радиус кривизны рельефа дна траншеи, который должен быть больше или равным минимальному радиусу упругого изгиба оси трубопровода из условия прочности (см. п.2.6).

Рассчитав вес балластировки в воде qнбал.в, можно определить вес балластировки в воздухе:

362

При балластировке одиночными пригрузами основными параметрами

являются расстояния между ними (точнее, между их центрами) lГ и количество пригрузов N, необходимое для балластировки данного участка трубопровода.

Расстояние lГ рассчитывается по формуле:

где QГ – средняя масса одного груза.

Средние массы и объемы пригрузов типа ЖГ и УБО приведены в табл.4.5, 4.6.

Рис.4.14. Железобетонный седловидный груз:

1 – груз; 2 – трубопровод; 3 – прокладка из нескольких слоев бризола

Рис4.15. Утяжелитель бетонный обхватывающий УБО:

1 – блок железобетонный; 2 – трубопровод; 3 – стальной соединительный пояс; 4 – монтажная петля; 5 – скоба

Средние объемы грузов также могут быть рассчитаны по формулам:

• для седловидных грузов (рис.4.14)

364

•для утяжелителей бетонных охватывающих, конструкция которых включает два бетонных блока (рис.4.15).

Таблица 4.5

Характеристика железобетонных седловидных грузов

Число пригрузов, необходимое для балластировки участка трубопровода длиной L, определяется по формуле:

365

Дробное число N округляется в большую сторону до ближайшего целого

числа.

В приложении Н приводится характеристика трубопровода при различных способах его балластировки.

Групповая балластировка железобетонными пригрузами предусматривает их навешивание на трубопровод с помощью самоходных гусеничных или колесных подъемных кранов. Зона обслуживания подъемного крана Z, т.е. длина участка трубопровода, в пределах которого навеска пригрузов производится с одной стоянки, зависит от вылета стрелы R и расстояния от оси поворота крана до оси трубопровода Sк (рис. 4.16). Величина R определяется технической характеристикой крана (рис.4.17), а величина Sк – шириной траншеи поверху Вв, безопасным расстоянием подъемного крана от бровки К = 1 м (см. СНиП 12-04-2002 [120] и расстоянием от края гусеницы до центра вращения a:

Рис.4.16. Расчетная схема для определения зоны обслуживания крана Зона обслуживания

Число грузов в группе

366

где с – ширина пригрузов (см.табл. 4.5 и 4.6); mТ – технологический зазор между пригрузами в группе, предназначенный для предотвращения соударений пригрузов при навешивании и принимаемый равным 0,15 м.

Рассчитанная по формуле (4.71) величина nГ округляется в меньшую сторону до целых чисел.

Рис.4.17. Грузовая характеристика крана КС-4561 при длине стрелы 14 м

1 – грузоподъемность; 2 – высота подъема

Рис.4.18. Расчетная схема при групповой установке грузов на трубопровод

367

Групповая пригрузка предусматривает наличие участков трубопровода значительной протяженности, свободных от пригрузов. Под действием выталкивающей силы воды эти участки прогибаются вверх (рис. 4.18).

Задавшись величиной допустимого прогиба у в середине свободного от грузов участка трубопровода, определим предельную длину группы грузов:

q1 – распределенная нагрузка на забалластированном участке трубопровода, равная:

Длина свободного от грузов участка трубопровода определяется как произведение ηl, а число пригрузов – по формуле:

с округлением в большую сторону до целых чисел.

Из двух значений nГ, рассчитанных по формулам (4.71) и (4.72), выбирается после округления наименьшее nГ min и окончательно устанавливается длина группы пригрузов:

а также длина свободного от грузов участка трубопровода ηl. Расстояние между центрами соседних групп

368