книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfНа наиболее опасных в сейсмическом отношении участках трассы должна быть предусмотрена автоматическая система контроля и отключения аварийных участков трубопроводов.
Напряжения от сейсмических воздействий в подземных трубопроводах и трубопроводах, прокладываемых в насыпи, должны определяться как результат воздействия сейсмической волны, направленной вдоль продольной оси трубопровода.
Таблица 4.17
Значения коэффициентов защемления трубопровода в грунте та и скоростей распространения продольной сейсмической волны ср
Грунты |
Коэффициент защемления |
Скорость распространения |
трубопровода в грунте |
продольной сейсмической |
|
|
т„ |
волны |
Насыпные, рыхлые пески, |
0,50 |
С р, м/с |
120 |
||
супеси, суглинки и другие, |
|
|
кроме водонасыщенных |
|
|
Песчаные маловлажные |
0,50 |
150 |
Песчаные средней влажности |
0,45 |
250 |
Песчаные водонасыщенные |
0,45 |
350 |
Супеси и суглинки |
0,60 |
300 |
Глинистые влажные, |
0,35 |
500 |
пластичные |
|
|
Глинистые, полутвердые и |
0,70 |
2000 |
твердые |
|
|
Лесс и лессовидные |
0,50 |
400 |
Торф |
0,20 |
100 |
Низкотемпературные |
1,00 |
2200 |
мерзлые (песчаные, |
|
|
глинистые, насыпные) |
|
|
Высокотемпературные |
1,00 |
1500 |
мерзлые |
|
|
(песчаные,глинистые, |
|
|
насыпные) |
|
|
Гравий, щебень и галечник |
см.примеч.2 |
1100 |
Известняки, сланцы, |
то же |
1500 |
песчаники |
|
|
(слабовыветренные и сильно |
|
|
выветренные) |
|
|
Скальные породы |
То же |
2200 |
(монолиты) |
|
|
Примечание:
1 .В таблице приведены наименьшие значения срукоторые следует уточнять при изысканиях.
2.Значения коэффициентов защемления трубопроводов следует принимать по грунту засыпки
Величина этих напряжений должна определяться по формуле:
004т Л ^ Е ^ |
(4178) |
Значения коэффициентов ко и к„ должны приниматься по табл. 4.17, 4.18 и 4.19.
Значения величин сейсмического ускорения ас и скорости распространения продольной сейсмической волны ср должны приниматься по табл. 4.20 и 4.17.
Значение величины преобладающего периода сейсмических колебаний грунтового массива Тадолжны определяться при изысканиях.
Таблица 4.18
Значения коэффициентов степени ответственности трубопровода ко
Характеристика трубопровода |
h |
Газопроводы I и 11 класса, нефте-, продуктопроводы I класса |
1,5 |
Газопроводы 1 класса, нефте-, продуктопроводы II класса |
1,2 |
Газопроводы IV класса, нефте-, продуктопроводы III класса |
___________L2__________ |
Примечание: При сейсмичности 9 баллов и выше, коэффициент ка для трубопроводов, указанных в позЛ, умножается дополнительно на коэффициент 1,5.
|
|
|
|
Таблица 4.19 |
|
Значения коэффициентов повторяемости землетрясений кп |
|||||
Повторяемость |
100 лет |
в 1000 лет |
|
в 10000 лет |
|
землетрясений |
|
||||
1 раз |
1,15 |
|
|
0,9 |
|
Коэффициент |
1,0 |
|
|||
повторяемости к„ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.20 |
|
Значения расчетных сейсмических ускорений ас |
|
||||
Сила землетрясения, |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
баллы |
|||||
|
|
|
|
||
Сейсмическое |
1,0 |
2,0 |
4,0 |
8,0 |
|
ускорение, м/с2 |
|||||
|
|
|
|
||
|
Решение |
|
|
|
|
По формулам (4.10), (4.19) и (4.11 ) |
|
|
|
|
|
Л * |
= 3,89-103-550(s/'«40° - 0,3с<м40°) = 0,8036 MH; |
|
|||
|
сг= 0,8036/0,045 = 17,86 МПа; |
|
|
||
иmax |
3,89-103 -5002 , . |
„„ |
, Л. Ч |
, п-2 |
м. |
--------- (5ш 40 |
-0 ,З |
ссю40 ) = -5,146 -10 |
|||
2 |
• 2,1 -1011 -0,045 |
|
|
|
|
Пример 4.3'. Рассчитать максимальные напряжения и перемещения для случая çCff < сс„р при монтаже сверху вниз и следующих исходных данных: D„,
Ôm F, £,/взять из предыдущего примера,^ = 16°, ки = 2,0 МН/м3 ; Л = 0,25TTDh;
On=15°.
Решение
По формуле (4.7) предельный угол склона
а„ = arc/g0,3=16,7 «17, следовательно, условие а„ < <ХпР соблюдается. По формулам (4.16), (4.13), (4.19) и (4.15)
Р = |
0,25 - я - 1,02-2-106 = 0,013 |
1/м. |
||
|
2,1-10” -0,045 |
|
||
Pmta = " ’89 001з” 15 |
/А(0’92 |
10 2 500) = 77,44 ’,()3 Н = 77,44 кН; |
||
о= 77,44-10 70,045=1,72 МПа; |
|
|||
3,89 103«wl5° |
1 - |
= -0,6 -10"3 м. |
||
2,0-106 -0,25-я--1,02 |
||||
сА(о,92 • 10“2 • 500) |
||||
Пример 4.4. Рассчитать напряженное состояние трубопровода на поперечном оползневом склоне при следующих исходных данных.
Характеристика трубопровода: DM= 530 мм; <$, = 9 мм; F ~ 1,47*10"2 м2; W= 1,88-10’3 м3; / = 4,972-10“* м"; Е = 2,МО5 МПа; № = 3,087103МН; № 104,4 МН-м2; Я", = 520 МПа; Я“2= 360 МПа; Я2 = 281,7 МПа.
Характеристика грунта: yv = 19 кН/м3; c # = 0,01 МПа; q h p - 14 ; 77- МО6
МПа-c; *о=10 МН/м3; *„ = 4 МН/м3; г„ = 0,01947 МПа.
Г |
О |
Характеристика оползня: t - 40 м; Я = 5 м ;у = 3 м; |
= 26 . |
Ре ш е н и е
1.Скорость движения оползня по формуле (4.28)
и „ = f v '° |
3 -5 • 3 - — 1(яи26* - cos26’/gl4°) — |
. 3 = 1,2759 10 М/с . |
||
1/1-106 |
2 J |
ô |
М О 6 |
|
Если перевести величину скорости оползня в м/год, она составит 0,402
м/год.
2.Кинематическая вязкость грунта по формуле (4.27)
1 10* |
9,8 |
СС1^ 1л9 |
2, |
у - ---------- |
г- |
= 5,516-10 |
м /с. |
1910'3
3.Число Рейнольдса по формуле (4.26)
1.2759 .10 - ^ 3 = U 0 8 I0_,7 0,516-109
4. Силовое воздействие оползающего груша по формуле (4.25)
4к -1,2759-10'*-М О6
Чв я ~ г-Лгиов-ю"17 -=0,392-10“2 МН/м.
5.Параметр Р по формуле (438)
= I |
° f 3 4-° |
^ |
= 0,0464-!-. |
V2,1 -105 1.47 |
10'7 |
м |
|
6. Предельная величина усилия но формуле (437)
0.0464-2,1 10s -I.47-10*2
-0.01947 = 0.6972 МН-
4.0
|
|
а = i l — |
|
^ ° ’5 3 |
— |
= 0,3355-, |
|
|
||
|
|
|
V4-2.1-105 -4,972-Ю'4 |
|
м |
|
|
|||
|
8 . Зададимся несколькими значениями Р, равными 0,2; 0,4 и 0,6 МН и |
|||||||||
определим прогибы в середине пролета I. Пусть Р=0,2 МН. |
|
|
||||||||
|
9. Параметр к по формуле (4.32) |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0,2 |
= 4,376-10“2 - . |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Jiî~-105 • 4,972-10'4 |
|
|
|
|
|||
|
10. Изгибающий момент по формуле (4.31) |
|
|
|
||||||
|
0,392 10 2 - 40 |
0,33552 ■0,392• 10~2 • 40 |
0.392 |
10 2 |
, , |
1Л_2 |
40 |
|||
|
---------------------------------------------------------- 2 - 0,2 |
|
10 0,592 |
|
:------- |
------ |
х/М.376 |
10 |
■— |
|
м п = |
|
__ 4,376 • 10~2 0,2_____________ |
2 |
|||||||
|
4• 0.33553 |
4,376• 10“2 • 40 |
,4,376• 10“2 • 40 |
|
-0,38 МН -м. |
|||||
------- ---------- |
|
10 |
- + |
|
: |
Ш----------------- |
|
|
|
|
|
|
0,529 |
|
0,2 |
|
|
|
|
|
|
11. Граничное перемещение по формуле (4.34)
2 0,3355 0,392 10-2 -40 + 0,3355 0,38 = 0,027 м. 100,53
12. Прогиб трубопровода по середине пролета по формуле (4.29)
|
|
|
|
,4,376 10"2-40 |
, |
|
. 0,392 |
10~2 -402 |
( 0,38 |
0,392-10" |
сп—---------------- |
1 |
|
|
+ 0,027 = 0,398 м. |
|||||
8 |
0,2 |
[о,:),2 |
(4,376 10 2 )2 0,2 |
4,376 10"2-40 |
||
|
13. Учитывая, что принятое усилие Р = 0,2 МН меньше Р„р, равного 0,6972 МН, следовательно, связь между трубопроводом и грунтом упругая, продольные перемещения и0 определяем по формуле (4.35)
« „ = |
--------------- Щ -------------- |
= 1,4-1 0 -3 м. |
|
0,0464 - 2,1 -105 • 1,47-10-2 |
|
14.Прогиб трубопроводов по формуле (4.30)
/ = -■ |
------ ~ ’2 ' 4 ° 2----- |
- + 2-1,410~3 40 +1,5 |
10 2 -0 ,4 = 0,3 м. |
тс |
V2,1 • 105 -1,47 -10' 2 |
параметры при Р=0,4 МН и |
|
15. |
Аналогичным |
образом рассчитываем |
|
/М ),6 МН (табл. 4.21).
|
16. |
На основании построенных графиков зависимости продольного |
||||||
растягивающего |
усилия |
Р от |
прогиба / |
(рис.4.40) находим фактические |
||||
значения = 033 МН |
= 0*38 м. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.21 |
|
Параметры напряженно-деформированного состояния трубопровода на |
||||||||
|
|
поперечном склоне в оползне |
|
|
||||
P |
ы о 2. |
|
|
|
A4 |
|
/(п о |
/(п о |
MH |
1/и |
W 2 |
с к ц а п ) |
Щ к И 2) |
МН-м |
|
формуле |
формуле |
|
43766 |
0,8753 |
1,4082 |
0,7041 |
0,4 |
0,027 |
(4.29),м |
(430)j- |
0 3 |
0398 |
030 |
||||||
0,4 |
6,1895 |
13379 |
1,8691 |
0,8449 |
03689 |
0,0256 |
0365 |
0,42 |
0.6 |
73605 |
13161 |
2387 |
0,9080 |
03413 |
0,0244 |
0338 |
*031 |
о зз |
53877 |
1,1171 |
1,6922 |
0,8067 |
03798 |
0,0261 |
0376 |
038 |
Рвс.4.40. График для определения расчетных величин Р* ^
17.Параметр* по формуле (432)
:= Г |
о зз |
V zj |
= 5 3 8 7 7 -1 0 '* -. |
lO5 4.972 1 0 “ |
|
0,392 • 10~2 • 40 |
0,33552 • 0,392 • 10~2 • 40 |
0,392 *10~2 |
X |
|
М, |
|
10-0,53 |
5,5877*10"2 -0,33 |
||
|
2-0,33 |
|
|||
|
|
|
? 40 |
|
|
|
|
/А5.5877-10-2 • — |
|
|
|
X |
___________________ 2__________ _ = 0,3798 МНм . |
|
|||
|
4-0.33553 5,5877-10-2 , 5,5877-1<Г2 -40 |
|
|
||
|
10*0,53 |
0,33 |
2 |
|
|
19.Изгибающий момент по формуле (4.39)
М = |
0,3798 + |
0,392*10г-2 |
1 |
0,392-Ю '2 |
||
(5,5877-КГ2/ |
ch 5,5877 -10 '2 -40 (5,5877 -КГ2 ) 2 |
|||||
|
|
|||||
= -0,288 МН-м. |
|
|
|
|||
2 0 . |
Дополнительные |
продольные |
напряжения, вызванные действием |
|||
оползня, по формуле (4.40) |
|
|
||||
• в сечениях х = 0 и х = £ |
|
|
||||
|
<Упп = |
0,33 |
0,3798 = 224,5 МПа, |
|||
|
|
|
1,47-10-2 |
1,88-10-3 |
|
|
• в сечении х = 1/2 |
|
|
|
|||
|
|
|
0,33 |
0,288 |
. . . . х>ггт |
|
|
<уп„ —-----------—л------------ —= 175,5 МПа. |
|||||
|
|
|
1,47-10-2 |
1,88-10-2 |
|
|
Пример 4.5. Рассчитать параметры буровзрывных работ при разработке траншеи длиной 100 м в скальных грунтах. Исходные данные: DH= 1,02 м, грунт - мергель, вид ВВ - зерногранулит 50/50-В.
Решение
1. В соответствии со СНиП Ш-42-80* [123] ширина траншеи по дну В = 1,5 м, глубина траншеи 2,0 м. В скальных грунтах рекомендуется перебор глубины на 15-20%, поэтому окончательно Ит= 2,4 м. Тогда длина шпура L =
1,2/?г” 1,2*2,4 = 2,88 м; l Jup= L/3-0,96 м.
2. Определяем плотность сухого ВВ рл = 940 кг/м3, поправочный коэффициент е=1,11 (см.табл. 4.2). Удельный расход на рыхление Ар =
0,45*1,11=0,4995 кг/м3 « 0,5 кг/м3 (см.табл. 4.1). |
_ |
3 _ |
3. Величина заряда в шпуре по формуле (4.43) £?мР ” |
*2,4 = 6,9 кг. |
|
4. Диаметр скважины по формуле (4.46) |
|
|