1470

опасности. Поэтому в конце перегона эпюра разрешенных напоров имеет скачок вниз (рис. 4.1). Точно такой же скачок будет на эпюре и в начале перегона, т.е. произойдет пересечение с пьезометричес­ кой линией падения напора.

Поэтому в начале перегона применяют трубу с большей толщи­ ной стенки, или используют более прочную сталь. Значение новой толщины стенки трубы вычисляется по формуле

g, n . D . H ^ p g

Затем оно округляется до ближайшего большего стандартного значения

При вычислении 8’ значение Н ’,^ принимается равным макси­ мальному напору по пьезометрической линии на участке пересече­ ния ее с первоначальной эпюрой разрешенных напоров. Оконча­ тельно для полученного значения 8, по формуле (4.10) определяется максимально допустимый напор и корректируется эпюра раз­ решенных напоров.

§4.3. Проверка прочности и устойчивости подземных и наземных трубопроводов

Подземные и наземные (в насыпи) трубопро­ воды проверяют на прочность, деформацию и общую устойчивость в продольном направлении, а также против всплытия.

Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи) трубо­ проводов в продольном направлении производят по условию

| <*„pN | * V 2 R , . <4 Л З )

где c npN — продольное осевое напряжение от расчетных нагру­ зок и воздействий; \у2 ~ коэффициент, учитывающий двухосное на­ пряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых про­ дольных напряжениях ( a npN > 0) принимаемый равным единице, при сжимающих ( a npN < 0) —определяемый по формуле

109

CT.III

Рис. 4.1 Пример построения эпюры разрешенных напоров

a,^ - кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления:

Проверку на отсутствие недопустимых пластических деформаций

подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов производят по условиям

где ст"р — максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий

Rmjn - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода; ~ коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состоя­ ние металла труб, при растягивающих продольных напряжениях ( ст“р > 0) принимается равным единице, а при сжимающих ( стЦр < 0)

определяется по формуле (4.8).

Проверку общей устойчивости трубопровода в продольном направ­ лении в плоскости наименьшей жесткости системы производят по неравенству

где S —эквивалентное продольное осевое усилие в сечении тру­ бопровода:

критическое усилие, при котором наступает потеря продольной ус­ тойчивости трубопровода.

Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в слу­ чае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие находится по формуле

111

где P0 - сопротивление грунта продольным перемещениям от­ резка трубопровода единичной длины; qBepr - сопротивление верти­ кальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом тру­ бопровода, отнесенное к единице длины.

Величина Р0 определяется следующим образом:

где Сф - коэффициент сцепления грунта (табл.4.3); Рф - сред­ нее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопро­ вода с грунтом; (рф - угол внутреннего трения грунта (табл. 4.3).

Таблица 4.3.

Расчетные характеристики уплотненных влажных грунтов средней полосы России

7tD..

где пф — коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8; уф —удельный вес грунта; —высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до поверхности грунта (табл. 4.4); яф —расчетная нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода (qM+q„) с перекачиваемым продуктом qnp, т.е.

112

Рекомендуемые величины заглубления трубопроводов

Нагрузка от собственного веса металла трубы

где пс в - коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса, равный 1,1, а при расчете на продольную ус­ тойчивость и устойчивость положения равный 0,95; ум - удельный вес металла, из которого изготовлены трубы, для стали ум = 78500 Н /м 3; D H, d - соответственно наружный и внутренний диаметры трубы.

Нагрузка от собственного веса изоляции для подземных трубо­ проводов

где Кип, Коб - коэффициент, учитывающий величину нахлеста, для мастичной изоляции К ип = 1; при однослойной изоляции (обер­ тке) К ип (К ^) = 1,09; при двухслойной изоляции (обертке) К ип (К^) = 2,30; 5ИП, рип - соответственно толщина и плотность изоляции; 5^, Роб - то же для оберточных материалов (табл. 4.5).

113

Плотность мастичной изоляции может быть принята равной 1050 кг/м3.

Конструкция защитных покрытий применяется по ГОСТ Р 51164-98 «Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии».

Для ориентировочных расчетов вес пленочного изоляционного покрытия и различных устройств, которые могут быть установлены на трубопроводе, можно принять равным 10% от собственного веса металла трубы, т.е.

114

Нагрузка от веса нефти (нефтепродукта), находящегося в трубо­ проводе единичной длины,

Входящая в формулу (4.21) величина сопротивления грунта про­ дольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины

Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи с грунтом

где к0 —коэффициент нормального сопротивления грунта, или коэффициент постели грунта при сжатии (табл. 4.6).

Таблица 4.6

Величины коэффициента постели грунта при сжатии

Если характер связи трубопровода с грунтом не определен, то из двух значений N Kp, найденных по формулам (4.20) и (4.29), необхо­ димо принимать меньшее.

Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выпол­ ненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с грун­ том критическое усилие

где PN — коэффициент, определяемый по номограмме, приве­ денной на рис. 4.2, в зависимости от параметров 0Ьи 7^:

115

PoF

Rp - радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий ре­ льефу дна траншеи.

Из двух значений N ^, вычисленных по формулам (4.30) и (4.31), выбирают меньшее.

Продольную устойчивость для криволинейных участков прове­ ряют в плоскости изгиба трубопровода, а для прямолинейных учас­ тков подземных трубопроводов - в вертикальной плоскости с ради­ усом начальной кривизны 5000 м.

§4.4. Расчет устойчивости трубопроводов против всплытия

Устойчивость против всплытия трубопроводов, прокладываемых на периодически обводняемых участках трассы, а также на болотах, обеспечивается применением балластировки с по­ мощью пригрузов и анкеров.

Нормативный вес балластировки в воде рассчитывается по формуле

где п5 - коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным: для железобетонных грузов - 0,9, для чугунных - 1; кнв - коэффициент надежности устойчивости против всплытия, прини­ маемый по табл. 4.7; qB—расчетная выталкивающая сила воды, дей­ ствующая на единицу длины трубопровода; qHir - расчетная интен­ сивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода; q^ - расчетная нагрузка от 1 п.м. трубы, заполненной продуктом, если в процессе эксплуатации невозможно ее опорожне­ ние и замещение продукта воздухом.

116

Рис. 4.2. Номограмма для определения ко­ эффициента PN при проверке устойчивос­ ти криволинейного трубопровода (стрел­ ками показано, как определяется PN=20 при Zp= 150 и 6g=0,04)

Z P

Таблица 4.7

Величины коэффициента кнв

117

Параметры, входящие в формулу (4.33), рассчитываются по за­ висимостям

где рв - плотность воды, с учетом содержания солей и мехпримесей, рв= 1100... 1150 кг/м3; Оф - наружный диаметр футеровки; kq - постоянный коэффициент: для выпуклых кривых kq = 8, для вогну­ тых kq = 32; р - угол поворота оси трубопровода, рад; R - радиус кривизны рельефа дна траншеи, который должен быть больше или равен минимальному радиусу упругого изгиба оси трубопровода из условия прочности.

Нормативный вес балластировки в воздухе

где р6 - плотность материала балластировки: для бетонных гру­ зов р6 = 2300 кг/м3, для чугунных - рб = 7450 кг/м3.

Расстояние между центрами одиночных грузов, используемых для балластировки, определяется по формуле

где т г - масса одного груза, (табл. 4.8).

Таблица 4.8

Масса грузов, используемых для балластировки

118