книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов

Для закрепления грунтов в него добавляют вяжущее вещество ВМТ, представляющего собой остаток термического крекинга гудрона нефти с легким газойлем коксования и нефтяным битумом.

В качестве удерживающей способности одного погонного метра перемычки Руд принимается величина ее сопротивления поперечным вертикальным перемещениям трубопровода единичной длины Рс за вычетом выталкивающей силы воды qe:

а'

Рис.4.21. Расчетная дсема к определению удерживающей способности балластной перемычки

Расчетная схема и определение удерживающей способности перемычки Приведена на рис. 4.21. В соответствии с ним величина сопротивления грунта Перемычки Рс состоит из двух составляющих: веса грунта непосредственно над трубопроводом Ргр и результирующей сил сцепления грунта Рсцпо двум Носкостям среза, проекции которых представлены на схеме отрезками АВ и СД:

Здесь V - объем единицы длины перемычки, находящейся непосредственно над Трубой (ограничен фигурой АВСД, см.рис.4.21).

где FT - площадь поперечного сечения траншеи; Ус - объем грунта в боковом откосе перемычки

Величина Lu определяемая по формуле (4.94), не может быть произвольной, она ограничена допустимым значением, которое в свою очередь находится из условия прочности трубопровода, заключенного между двумя перемычками.

Максимальное расстояние между перемычками из условия прочности трубопровода определяется по формуле:

12 W cru

где W - момент сопротивления сечения трубы; аи - допустимое изгибающее напряжение; q - нагрузка, действующая на трубопровод

С учетом (4.96), расстояние между двумя соседними перемычками определяется по формуле:

Количество перемычек определяется отдельно на прямолинейных и криволинейных участках. При этом необходимо придерживаться следующих положений.

Если на прямолинейном участке последняя перемычка не попадает на границу его с криволинейным участком, т.е. число перемычек п„ дробное

L \

где L - длина прямолинейного участка, то она округляется в меньшую сторону до ближайшего целого и очередная перемычка устраивается на расстоянии, соответствующем криволинейному участку.

Соответственно при переходе с криволинейного на прямолинейный участок число перемычек округляется в большую сторону.

При балластировке трубопроводов анкерными устройствами основными техническими параметрами являются расчетная несущая способность Fans

(воспринимаемое ими усилие) и расстояние между ними £а, которые связаны между собой зависимостью:

«-ЮЗ)

Величина Бат определяется по формуле:

где Za - число анкеров в одном анкерном устройстве; танк - коэффициент условий работы анкерного устройства; при Za = 1 или Za> 2, но Д/Д™* > 3 танк = 1,0; при Za >2, но Д/Д,,* <3 таик определяется по формуле:

Банк ~ расчетная несущая способность анкера, равная:

В формулах (4.105), (4.106): Д, - наружный диаметр трубопровода; DaHK- максимальный линейный размер проекции одного анкера на горизонтальную плоскость; Фанк- несущая способность анкера; к„ - коэффициент надежности анкера, принимаемый равным 1,4 (если несущая способность анкера определена расчетом) или 1,25 (если несущая способность анкера определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой).

Расстояние £адолжно удовлетворять проверке трубопровода по деформациям (см.п.2.2), в которой изгибающие напряжения представлены как:

где М - максимальный изгибающий момент, имеющий место в точках закрепления трубопровода анкерными устройствами,

Число анкерных устройств, необходимых для балластировки участка трубопровода длиной определяют по формуле (4.68), приняв £г = £а •

Несущая способность анкера зависит от его конструкции и типа грунта, в который погружается анкер. По конструкции различают винтовые анкеры (ВАУ, АС, АЛ), раскрывающиеся анкеры (АР) и гарпунные (выстреливаемые) анкеры (АВ).

Рис.4.22. Схема закрепления трубопровода винтовым анкерным устройством:

1 - трубопровод; 2 - силовой пояс; 3 - футеровочный мат; 4 - штанга анкерная; 5 - винтовая лопасть

Винтовые анкеры ВАУ-1(рис.4.22) предназначены для закрепления от всплытия трубопроводов диаметром от 273 до 1420 мм, прокладываемых в условиях обводненной и заболоченной местности [22]. Несущая способность анкера Фаикобеспечивается винтовой лопастью и определяется как:

где та- коэффициент условий работы (табл.4.7); Рпр- предельное (критическое) сопротивление анкера, определяемое экспериментальным путем или по формуле:

где А, 3 - коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне лопасти винта (табл.4.8); сгр - сцепление грунта в рабочей зоне лопасти винта (табл.4.9); угр- средневзвешенный удельный вес грунтов, залегающих от дна траншеи до отметки заложения лопастей анкера (см.табл. 4.9); h0 - глубина заложения лопастей от дна траншеи; Fj, - площадь лопастей анкера, равная:

где Dam- диаметр винтовой лопасти.

Промышленностью выпускаются винтовые анкеры с диаметрами лопастей 0,2; 0,3; 0,4; 045; 0,5 м (табл. 4.10).

Экспериментальные значения Рпр, полученные путем выдергивания винтовых анкеров, завинченных в мягкопластичные глины и суглинки, а также в пластичные супеси на глубину не менее шести диаметров лопасти, представлены в табл. 4.10.

Раскрывающиеся анкеры типа АР предназначены для закрепления от всплытия трубопроводов диаметром 1020-1420 мм в условиях обводненной и заболоченной местности, болот всех типов, на сезонно обводняемых поймах рек, на руслах малых рек и ручьев [22;56]. Несущая способность анкера обеспечивается лопастями 1рапецеидальной формы, шарнирно закрепленными на штанге. Анкер погружается в грунт под действием ударной нагрузки и раскрывается обратным частичным выдергиванием на 1,2-1,5 м. Разработаны

Таблица 4.9

Физико-механические характеристики грунтов Западной Сибири

двухпластные модификации анкеров АР-401-2А, АР-401-2Л-У, АР-401-2Л-УМ и четырехлопастные модификации с лопастями в одном уровне АР-403-Л, АР- 403-АМ, АР-403, АР-403-А и в двух уровнях АР-401, АР-404. Общий вид одного из анкеров АР-401 показан на рис. 4.23.

Анкер в сложенном состоянии

Рис.4.23. Конструкция раскрывающегося анкера АР-401 ;

1 - анкер; 2 - силовой пояс; 3 - мат (прокладка) для защиты изоляции; 4 - труба

Несущая способность раскрывающегося анкера и его предельное сопротивление определяются по формулам (4.110) и (4.111), при этом в качестве Fa принимается суммарная площадь проекций лопастей на горизонтальную плоскость. Значения Fa для различных модификаций анкеров приведены в табл.4.11.

Результаты экспериментального определения Рпр представлены в табл. 4.12. Минеральные грунты разбиты на группы по следующему признаку:

группа I - мягкопластичные глины и суглинки, пластичные супеси; группа II - пески мелкие, плотные и средней плотности, маловлажные,

влажные и водонасыщенные, полутвердые тугопластичные глины и суглинки; группа III - пески гравелистые, крупные и средней зернистости,

маловлажные, влажные и водонасыщенные, твердые супеси, глины и суглинки. Трубопроводы диаметром до 820 мм можно закреплять выстреливаемыми

анкерами АВ [56] (см.табл. 4.12).

Таблица 4.12

Технические параметры анкеров АВ

Рис.4.24. Способ балластировки трубопровода анкер-инъекторами:

1 - инъектируемый вяжущий продукт “ корень анкера” ; 2 - трубопровод; 3 - силовой пояс; 4 - защитный коврик и футсровочный мат; 5 - штуцер для подачи вяжущего; 6 -

корпус сменного оголовка; 7 -- штуцер для подачи вяжущего; 8 - траншея трубопровода; 9 - тяга анкера; 10 - минеральный грунт