Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte

Таким образом, максимальное тяговое усилие протаскивания рабочего трубопровода составляет 861,9 кН. Выбранная буровая установка, например Chtrrington 60/300R (США) или EG 3204 (Германия), вполне обеспечивает необходимое усилие протаскивания и подходят для производства работ по наклонно-направленному бурению при строительстве перехода заданных параметров, т.к. они могут обеспечить максимальное 1,5-кратное тяговое усилие, равное: 861,9 1,5 = 1292,9 кН.

11.Площадь поперечного сечения трубопровода по формуле (5.148)

100,51 МПа < 203,48 МПа.

Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации выполняется.

Пример 5.6. Рассмотреть возможность смятия трубопровода диаметром Dн= 1020 мм для двух расчетных случаев.

Решение

1. Диаметр трубопровода Dн= 1,02 м, толщина стенки δн=0,021 м. Плотность бурового раствора ρбр = 1200 кг/м3. Разность высот, в результате наличия которой создается давление бурового раствора, Н = 30 м.

С использованием формул (5.134) и (5.133) находим критическую величину столба бурового раствора

Проводим сопоставление критической и рабочей высот по формуле (5.135) 30<0,75 342,1 = 256,6 м,

что говорит о наличии значительного запаса по смятию данного трубопровода. 2. Толщина стенки δн = 0,011 м. Плотность бурового раствора

ρбр = 1800 кг/м3.

Находим hкр

559

30>0,75 32,8=24,6 м.

В этом случае требуется увеличение толщины стенки трубопровода, так как глубина его погружения превышает критическую величину.

Пример 5.7. При исходных данных примера 5.5 произвести расстановку опор и кранов-трубоукладчиков в стартовом положении рабочего трубопровода перед его протаскиванием в скважину. Уклон местности на которой находится трубная плеть составляет αм= 0°42′, при протаскивании используются роликовые опоры типа ОПР грузоподъемностью Роп = 100 кН.

Решение

1. Высота расположения оси трубопровода над уровнем земли по формуле (5.139)

Принимаем расстояние между опорами lоп = 18 м.

3. Момент инерции сечения трубопровода по формуле (5.141)

I= 64π (1,0204 −0,9784 ) = 0,0082256 м4 .

4.Прогиб трубопровода между опорами по формуле (5.141)

5. Осевой момент инерции сечения трубопровода по формуле (5.144)

560

6. Допустимая длина консоли по формуле (5.143)

Рис.5.47. Схема расстановки опор и трубоукладчиков для протаскивания трубопровода Dу 1000:

1 – рабочий трубопровод Dн×δн=1020×21 мм; 2 – роликовые опоры; 3 – приямок; 4 – оголовок для протаскивания с вертлюгом и долотом; 5 – штанги; 6 – дефектоскоп; 7 – инвентарная опора; 8 – троллейная подвеска (мягкие полотенца)

8. Расстояние от опоры до точки максимального подъема трубопровода на трубоукладчике по формуле (5.145)

Lmax = 3 6 2,1 1011 0,0082256 6 / 57,3 = 59,4 м. 5182,489

9. Максимальная высота подъема трубопровода на расстоянии Lmax по формуле (5.146)

561

6.Продольное усилие при нагревании трубопровода на ∆t=40° по формуле (5.151)

Ν= 0,3 286 0,045 −1,2 10−5 2,1 10+5 0,045 40 = −0,675 МН.

7.Критическая сжимающая сила по формуле (5.152)

Ν кр = −π 2 2,1 105 5,71 10−3 = −9,34 МН. (0,6 59,3)2

8.Коэффициент ξ по формуле (5.153)

ξ= -0,675/-9,34= 0,072.

9.Фактическая стрела прогиба по формуле (5.154)

fф = 0,143/(1-0,072) = 0,154м.

10. Изгибающий момент в опорном сечении от действия расчетной

нагрузки по формуле (5.155)

М1 = -5,337 10-3 59,3/12 = - 1,564 МН м.

11. Изгибающий момент от действия продольной силы по формуле

(5.156)

М2 = -0,675 0,154 = - 0,104 МН м.

12.Суммарный изгибающий момент по формуле (5.157)

М= -1,564 -0,104 = -1,668 МН м.

13.Продольные напряжения по формуле (5.158)

14. При определении коэффициента ψ4 по формуле (5.160) отношение σкц/R2 оказалось больше единицы, что не имеет физического смысла. Воспользуемся допущением СНиП 2.05.06-85* и вместо ψ4 введем коэффициент ψ3 (формула (2.50)

15. Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по формуле (5.159)

|-211|>0,38 279 = 102,6 МПа.

563

Как видно, условие прочности не выполняется.

16. Устанавливаем в середине пролета неподвижную опору, разделив его

на два, равных 30 м. Тогда fq = 0,094 м; Nкр=-26,8 МН; ξ= 0,025; fф = 0,096 м;

М1 =-0,4 МН м; М2 =-0,065МН м; М =-0,465 МН м; σпр = -63,5 МПа, Теперь условие прочности (5.159) выполняется, |-69,5| < 102,6 МПа.

17. Повторим расчет, начиная с выражения (5.151) для случая охлаждения трубопровода (∆t=-30°); N= 7,263 МН; ξ =-0,271; fф=0,074 м; М1 =

0,4 МН м; М2 =-0,537 МН м; М =0,137 МН м; σпр = 177,5 МПа.

18. Учитывая, что продольное усилие N>0, проверку прочности производим по формуле (5.159) при ψ3 = 1,0;

77,5 < 270 МПа.

Как видно, при охлаждении трубопровода условие прочности также сохраняется.

Заключение: овраг шириной 55 м можно перекрыть двухпролетным балочным переходом без компенсации продольных деформаций.

Пример 5.9. Рассчитать балочный однопролетный двухконсольный переход с компенсаторами. Исходные данные взять из предыдущего примера. Допустимый прогиб принять равным [f]=0,2 м.

Решение

1. Продольные напряжения от внутреннего давления по формуле (2.11)

564

6. Допускаемая длина пролета по формуле (5.166)

7.Из двух значений lmax выбираем меньшее lmax =54,2 м,

соответствующая длина консоли а = 0,354 54,2 = 19,2 м. 8. Изгибающие моменты по формуле (5.167)

Пример 5.10. Рассчитать рабочую длину компенсатора, обслуживающего участок надземного трубопровода длиной L=100 м.

Исходные данные: Dн×δн = 1020×14,3 мм; σкц = 286 МПа; R2= 270 МПа;

∆t = ±40°.

Решение

1. Продольные перемещения трубопровода по формулам (5.176) и (5.177)

∆к2 = - 100 1,2 10-5 40 = -4,8 10-2 м.

2.Амплитуда отклонения начальной длины в обе стороны по формуле

(5.178)

А= (7,52 + 4,8) 10-2 = 12,32 10-2 м.

3.Допускаемое напряжение в компенсаторе по формуле (5.173)

[σкомп] = 270 – 0,5 286 = 127 МПа.

4. Рабочая длина компенсатора по формуле (5.175)

565

Пример 5.11. Показать возможность прокладки через водную преграду балочного трубопроводного перехода с поддерживающим элементом в виде фермы, исключающей использование промежуточных опор.

Исходные данные для расчета: газопровод диаметром 530 мм;

толщина стенки δ = 9 мм; Lпер = 102 м; qтр= 2061,9 Н/м; материал трубы – сталь 17ГС; R2= 276,26 МПа; Ртр = 72,261 кН; а = 45°; I = 4,99971×10-4 м4;

Е = 2,06×1011 Па; lp = 4.242 м; ln = 6 м; рабочее давление р = 5,5 МПа; высота поддерживающей фермы 3 м; ширина 2,02 м; материалы фермы Ст 3.

Решение

1. Примем, что трубопровод на ферму опирается в четырех точках – в граничных сечениях и на две упруго-податливые опоры с жесткостями β1 и β2 в

пролете (рис. 5.48, 5.49).

Здесь Р – внешняя узловая нагрузка, действующая на одну половину поддерживающей фермы, т.е. Р = Р2тр = 72,2261 = 36,1305 кН.

2. Используя формулу (5.193) находим прогибы фермы в табличной форме (табл. 5.36).

Грузовая и единичная расчетные схемы фермы представлены на рис.

5.49 .

Рис.5.48. Расчетная схема трубопроводного перехода

566

568