книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfПри балластировке одиночными грузами
Тпр =/, G, +Ев + qncS
где S' - площадь поверхности контакта трубопровода и пригрузов с 1рунтом; Ев - пассивный отпор грунта в воде, определяемый по формуле:
(Г г р - Г Л * 2 •<Г 45° + - f \ +2C;p-t tg |
45° тц> |
(5.24) |
|
2 |
|
В формуле (5.24) значение сцепления грунта в воде < ^ . * = 0 , 0 5 для офутерованного трубопровода сгр в = 0 ,1 сгр.
По результатам расчетов выбирается максимальное усилие протаскивания. Если оно превышает технические возможности тяговых средств, его можно частично уменьшить в первой стадии за счет подъема » поддерживания конечного участка трубопровода трубоукладчиками. В этом случае общий вес G уменьшается на значение веса приподнятой части трубопровода.
Значительного уменьшения Тпр, можно добиться, используя рельсовую спусковую дорожку. В этом случае усилие протаскивания определяется по формуле:
7^ = [Ы Г 1+Г 2+7э)+Г4]£ |
(5.25) |
где кТл1 - коэффициент трогания трубопровода с места, равен 1,5 - 2,0; Т\ - сопротивление, создаваемое трением качения колеса тележки по рельсам; Т\ - сопротивление, создаваемое трением скольжения в подшипниках осей тележки; 7з - дополнительное сопротивление, создаваемое трением реборд колес о рельсы при движении; Г4 - сопротивление, создаваемое трением тягового каната о грунт. Значения Т]г Тъ Т3и Г4, рассчитываются по формулам:
Тг = |
(5.26) |
7*2 = |
(5.27) |
|
|
Г3 = 0,5(Г1 + Г2) |
(5.28) |
^4 Qt/к.н » |
(5.29) |
где qmp=qM + <7UJ+<?,/,; GT- вес тележки; G , т- грузоподъемность тележки; f K_ коэффициент трения качения;/ - коэффициент трения скольжения,/ = 0,05; Гт
-радиус оси тележки; Rr - радиус колеса тележки; qK- погонный вес тягового
ка н а т а - коэффициент трения каната о грунт,/ „ = 1,0 .
Возможен также вариант последовательного наращивания плетей на берегу, тогда уменьшается длина берегового участка протаскиваемого трубопровода, а расчет становится комбинированным, например, объединяются первая и четвертая стадии.
На третьей и четвертой стадиях протаскивания величину Тпр можно понизить за счет разгружающих понтонов, уменьшающих вес трубопровода в воде. Так, формула (5.23) примет вид:
Тпр = 0,8(ргр (G, - np„Gp„)+E + qmS ' |
(5.30) |
где пр.„ - число разгружающих понтонов; Gpn - грузоподъемность понтона. Номинальный ряд грузоподъемностей включает 15,30, 50 и 100 кН.
Если известно значение, до которого необходимо понизить значение Tnfn например, максимальное усилие 7 ^ создаваемое тяговой лебедкой, то, подставив его в формулу (5.30), определяют потребное число понтонов:
пр.п |
T ^ ~ E ' - q ncS' |
(5.31) |
|
Gp„ |
0.8 g<PspGpnt |
Расстояние между понтонами
tP.n = L/np.n |
(5.32) |
Подъемная сила на единицу длины трубопровода
qpn = G p jtpn |
(5.33) |
Расчетное тяговое усилие Тр определяется как:
Тр |
Тпр , |
(5.34) |
где Шщк - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,1 при протаскивании лебедкой и 1,2 при использовании тракторной тяги.
Максимальное тяговое усилие, развиваемое подобранными тяговыми средствами, должно отвечать условию:
Т |
<ГР |
(5.35) |
1 п |
|
Тяговый трос подбирается в зависимости от его разрывного усилия
™ r » ,
^od^TC
где mT- коэффициент условий работы, тт= 1,1 ; пт- коэффициент надежности по нагрузке от тягового усилия, пт= 2 при протаскивании по грунту и пт= 1,3 при протаскивании по специальным спусковым дорожкам; - коэффициент однородности, равный для нового троса 1,0 и для изношенного в пределах установленной нормы 0 ,8 ; /г< - коэффициент тросового соединения с трубопроводом, значение которого приведены в табл. 5.5.
Таблица 5.5
Значения коэффициента тросового соединения
Тип закрепления |
1т.с |
Тип закрепления |
tr.c |
на трубопроводе |
|
на трубопроводе |
|
Изгибом вокруг |
0,43 |
Оплеткой |
0,75 |
подвижного блока |
|
|
|
полиспаста |
|
|
|
Изгибом вокруг |
0,67 |
Сжимами |
0,7 |
коуша |
|
|
|
Продеванием в |
0,35 |
Простым, |
0,5 |
отверстия в |
|
двойным, |
|
планках |
|
задвижным |
|
|
|
штыковым узлами |
|
|
|
при установке не |
|
|
|
менее двух |
|
Через крюк |
|
сжимов |
0,4 |
0 ,2 0 |
Прямым узлом |
||
простой петлей |
|
восьмеркой на |
|
Расправленными |
|
металле |
|
0,50 |
- |
|
|
узлами |
|
|
|
Значения разрывных усилий для стальных канатов приведены в табл, (приложение Д).
В качестве тяговых средств наиболее эффективными являются тяговые лебедки ЛП-1, ЛП-1А, ЛП-151 и ЛП-301, основные техасские параметры которых приведены в табл. 5.6.
a - угол наклона тросовой оттяжки к горизонту; d - диаметр анкера (трубы, бревна, пакета из труб или бревен); h - глубина заложения анкера, считая от оси. Диаметр бревен должен не менее 20 см, труб - 25 см.
1,2 м
5.1.3.2. Параметры укладки подводных трубопроводов с поверхности воды
Различают три этапа укладки трубопровода в проектное положение: начальный, промежуточный и конечный, каждому из которых соответствуют своя расчетная схема и метод расчета. Учитывая, что трубопровод является тонкостенной конструкцией, для упрощения расчетов принимается допущение о равенстве выталкивающей силы qe и веса воды в единице длины трубопровода.
Начальный этап. Схема начального этапа приведена на рис. 5.6. Трубопровод испытывает консольный изгиб, и наибольшие напряжения возникают в нем в момент касания трубопроводом дна траншеи (водоема).
При имеющихся исходных значениях расчетных нагрузок <71 и </2 (см. приложение В - последний и предпоследний столбцы) определяются параметры т и р:
т = чЛ Ч\ + Яг) = Чг!со |
(5.39) |
Рис.5.7. Зависимость y 0/D„ от q?/qmp
Здесь R2 - расчетное сопротивление металла трубы; W - момент сопротивления поперечного сечения металла трубопровода.
Безразмерную величину поперечной силы Q0 в начале координат и безразмерные максимальные напряжения изгиба на прилегающем участке трубопровода (тп найдем из выражений:
Q0 = тс - а |
(5.44) |
I——----------------------— -a r c tg ------ з |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
а т с |
|
|
|
â n = Vm2 + 2 т(тс - â) + 2 (тс - â ) 2 |
е |
”**-')-* |
|
(5 .4 5 ) |
|||||
Если Qo > 0, то â h > а пи по выражению |
|
|
|
|
|
|
|||
|
(тс - а } [с 2 - .1 |
f |
i l |
- * |
- , |
' |
- |
1 |
|
т |
\ |
А |
[12 |
12 |
К |
|
|||
|
I 3 |
/) |
12с |
|
|||||
|
|
J |
|
|
|
|
|
|
|
определяется безразмерная допустимая глубина укладки трубопровода. Если 0о<0у то a h <а п> и расчет выполняется методом последовательных приближений, уменьшая сгЛ до тех пор, пока не начнет выполняться условие
В заключение расчета осуществляется перевод безразмерных линейных параметров а и с в линейные:
а
(5.47)
P
и определяется допустимая глубина погружения: |
|
К = yah + D„ |
(5.49) |
Распределенные нагрузки q\ и q2 для трубопроводов, имеющих |
|
положительную плавучесть, рассчитываются как: |
|
Я\ = Ятр+ Ябая |
(5.50) |
Я2 ~Я«~~Ятр“ Ябая ? |
(5.51 ) |
а для трубопроводов, имеющих отрицательную плавучесть, удерживаемых на плаву за счет понтонов и погружающихся за счет отстроповки,
Я\ = Ятр+ Ябал-Яе |
(5-52) |
Я2 = Яри Я* ~~Ятр ~ Ябая |
(5.53) |
Промежуточный этап. Схема промежуточного этапа приведена на рис. 5.8. Трубопровод рассматривается как однопролетная балка с нулевыми граничными условиями на обоих концах для угла поворота и изгибающего момента. Наибольшие значения изгибающих моментов для участков а и b определяются по формулам:
д, |
fehEIœ |
Ч'а |
(5-54) |
||
М а = ^ — ^ — |
|||||
|
/3hEIo) |
'Уь |
(5-55) |
||
м ь = ^ ~ — |
|||||
где у/а и щ - безразмерные функции, зависящие от отношения |
q\ /q2 |
и |
|||
определяемые по графику (рис. 5.9); |
со - сумма нагрузок со = Я\ |
+ Яъ h |
- |
||
глубина погружения трубопровода, при известной глубине водоема Ав, |
|
|
|||
h = he - DH + у0. При отношении |
Я\ |
^Яг > 1 максимальным изгибающим |
|||
моментом будет Мал при отношении Я\ /<?2 < 1 максимальным будет изгибающий момент Mi,.
Максимальные напряжения в трубопроводе от изгиба рассчитываются по формуле:
(TfHax M n x u J W |
(5.56) |
и сравниваются с допустимыми, равными R2. Если e w < R2, то погружение трубопровода возможно.
а
Рис.5.8. Погружение трубопровода в промежуточной стадии:
а - схема погружения; б - расчетная схема
Рис.5.9. Зависимость коэффициентов \|/а и \|/б от отношения qj/q2
Далее определяются расстояния a, b и с по формулам:
/ |
6 hEJ |
|
(5.57) |
а\ о)(п - 0,5) 2 - 0,25«4<72
с = п а |
; |
(5.58) |
b = с - а |
, |
(5.59) |
где п —коэффициент, определяемый по графикам (рис. 5.10) в зависимости от величины отношения qx /q2. Если t w > R2, принимают меры к уменьшению сТтахизменением отношения q} /q2.
Рис.5.10. Зависимость п от qi/q2: а - 0<qi/q2<5 ; б- 5< qi/q2<50
Максимально возможную глубину погружения трубопровода можно рассчитать по эмпирической зависимости:
(5.60)
157W2Dcp
где у/ - коэффициент, принимаемый равным у/а при <71 /q$> 1 и у/в при q\ /qi< 1. Dcp=DH-SH- средний диаметр трубопровода.
Соответствующая максимальная глубина водоема (см. рис. 5.8) |
|
hmax^~DH~y0 |
(5.61) |
гдеу0 - величина, определяемая по графику (см. рис. 5.7). |
|
Конечный этап. Схема конечного этапа приведена на рис. 5.11. |
|
Длины участков a, b и с вычисляются с помощью зависимостей: |
|
с = * f i +± |
(5.62) |