книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdfb |
(5.63) |
где R - реакция грунта в точке касания трубопроводом дна водоема (траншеи),
R = ^2q{a aW |
(5.64) |
а
Г.В.
Рис.5.11. К онечны й этап П01р у ж ен и я трубопровода:
а - схема ширужения; б - расчетная схема
Здесь суа- максимальные напряжений изгиба на участке а. Приняв в качестве ста расчетное сопротивление стали /?2» можно определить максимальное значение реакции наибольшие значения расстояний с, Ь, а, а также высоты h, используя уравнение прогибов:
Elh = Rc3/ 6 - q ,c 4/2 4 + (оЬ*/2 4 |
(5.65) |
Тогда максимальная глубина водоема
К = h + Д, |
(5.66) |
Технология укладки трубопровода с поверхности воды предусматривает установку подготовленного участка на плаву в исходное положение в створе перехода и последующее его затопление на проектные отметки. На реках
трубопровод подвержен воздействию гидродинамического потока воды и отклоняется от створа перехода, прогибаясь в горизонтальной плоскости. Условия его прочности и допустимого отклонения от линии створа записываются в виде:
|
|
(5.67) |
5 |
PXL |
\ B |
J 384 |
E l |
(5.68) |
2 |
где Px - интенсивность воздействия гидродинамического потока на трубопровод, в самом неблагоприятном случае при полном погружении трубопровода в воду определяемая по формуле (5.1), где в качестве о принимается поверхностная скорость течения и„ов, а в качестве DHU- усредненная проекция смоченной поверхности зафутерованного забалластированного трубопровода на вертикальную плоскость, отнесенная к одному погонному метру; В - ширина подводной траншеи по дну.
Когда условие (5.67) или (5.68) не выполняется, устанавливаются оттяжки. При двухпролетной схеме (т.е. одной оттяжке посередине), значение пролетов £пдолжно удовлетворять условиям:
|
I9J5R2W |
(5.69) |
||
” |
V |
р* |
||
|
||||
|
L*2£„ ; |
(5.70) |
||
|
2,5 |
P J A„ < В |
||
J |
384 |
El |
(5-71) |
|
2 |
||||
При трех и боЛее пролетах значение £п должно удовлетворять условиям:
|
|
|
(5.72) |
|
1 |
р Л к в |
(5.73) |
||
J 384 |
El |
2 |
||
|
||||
Число оттяжек принимается равным: |
|
(5.74) |
||
Мот |
~ У£п |
|
||
Высоту наката судовой волны на откос необходимо определять по формуле:
К и |
Xy W sh+№tg<pB |
(5.79) |
|
1 - 0,05ctg<pB |
|||
|
|
где hsh - высота судовой волны, м; <рв~угол наклона грани берегоукрепления к горизонту, град.
Нижняя граница берегоукрепления должна назначаться из условия неразмываемости грунта максимальными данными скоростями при минимальном уровне воды. При этом должно выполняться условие:
UbaJm > Vbjnax- |
(5.80) |
где оьтах - максимальная скорость на заданной глубине от минимального уровня воды, м/с; Obadm ~ допускаемая неразмывающая скорость, м/с, значение которой принимается в зависимости от крупности фракций грунта dw, мм по рис. 5.13. или по табл. 5.9.
Таблица 5.9.
Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения воды для несвязных грунтов, м/с
Грунт |
|
Средняя глубина потока, м |
|
|
|
2 |
3 |
5 |
1 0 и более |
Пыль и ил |
0,25-0,40 |
0,30-0,45 |
0,40-0,55 |
0,45-0,65 |
Песок |
0,40-0,55 |
0,45-0,60 |
0,55-0,70 |
0,65-0,80 |
мелкий |
||||
средний |
0,55-0,70 |
0,60-0,75 |
0,70-0,85 |
0,80-0,95 |
крупный |
0,70-0,80 |
0,75-0,90 |
0,85-1,00 |
0,95-1 ДО |
Гравий |
|
0,90-1,10 |
1,0 0 -1,2 0 |
1,20-1,50 |
мелкий |
0,80-1,00 |
|||
средний |
1,00-1,15 |
1,10-1,30 |
1,20-1,45 |
1,50-1,75 |
крупный |
1,15-1,35 |
1,30-1,50 |
1,45-1,65 |
1,75-2,00 |
Галька |
1,35-1,55 |
1,50-1,85 |
1,65-2,00 |
2,00-2,30 |
мелкая |
||||
средняя |
1,65-2,10 |
1,85-2,30 |
2,00-2,45 |
2,30-2,79 |
крупная |
1,10-2,75 |
2,30-3,10 |
2,45-3,30 |
2,70-3,60 |
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0 Л |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0J0,4 0,60,8 1 |
2 |
3 |
4 56 8 |
10 |
20 |
30406080100 |
0,2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
d10, мм |
Рис.5.13. График допускаемых значений неразмывающих скоростей
Допускаемые (неразмывающие) средние скорости течения воды для связных и других грунтов равны, м/с:
• глины мелкие - 0,70, нормальны - 1,20-1,40, плотные - 1,50-1,80;
•илистые грунты - 0,50-0,60;
•дерн свежий плашмя - 0,90-1,00, в стенку - 2 ,0 0 -2 ,2 0 .
Нижняя граница покрытия из закрепленных грунтов должна назначаться на удалении не менее 3 м от уреза воды в период производства берегоукрепительных работ.
Ширина покрытия из закрепленных грунтов В, м, определяется по формуле
в = Л м _ |
(5.81) |
sin<pB |
|
где hBM- разность отметок верха и низа покрытия из закрепленных грунтов, м. Толщина берегоукрепительного покрытия из закрепленных грунтов
должна определяться по формуле:
11Р |
(5.82) |
, = 7 ---- ---------------- |
|
IГзгр-Гв)С°*(РБ |
|
где Рс,тах - максимальное волновое противодавление, Па; у%гр - |
удельный вес |
закрепленных грунтов, Н/м3 |
|
Значение /, определенное по формуле (5.83), должно округляться в большую сторону с точностью до 0,05 м.
Максимальное волновое противодавление ветровых волн определяется по формуле [115]:
|
Pc.max %Yeh5% |
(5.83) |
где |
параметр, значение которого определяется по табл. 5.8. |
|
|
Максимальное волновое противодавление судовых волн определяется по |
|
формуле [115]: |
|
|
|
P c m a x ^ Y s K h |
( 5 8 4 ) |
Следует* производить проверку устойчивости берегоукрептельного покрытия против сползания по откосу. При этом должно выполняться неравенство:
Ъз.гр ~Гв)-‘В COS<РВ- Р С\ tgPtp +<уВ-Ю 6
(5.85)
( Г з .г р - Г в ) - ‘В*1П<Р1
где (ргр - угол внутреннего трения грунта основания; с^, - сцепление грунта основания, МПа; Рс- нагрузка от волнового противодавления, Н/м.
Нагрузка от волнового противодавления ветровых волн определяется по формуле:
0>99А„АЦ+КЛ Р =Р.. (5.86)
sinpf
где h a ~ глубина до нижней отметки берегоукрепительного покрытия, м. Нагрузка от волнового противодавления судовых волн определяется по
формуле:
Pc=0,3yhs„ в - 0,35 K + h t |
(5.87) |
sin <рв |
|
Следует производить проверку прочности берегоукрепительного покрытия на действие ледовых нагрузок. При этом должны выполняться неравенства (5.88) и (5.89):
0,975/, s in ^ ^ R
(5.88)
0,217/у siny)t ^ с
(5.89)
где hmax - максимальная толщина льда обеспеченностью 1%, м ;/У- нормальная составляющая равнодействующей ледовых нагрузок, МН/м, принимается согласно СНиП 2.06.04 - 82 [115]; Rn и С - временное сопротивление изгибу и сцепление закрепленных грунтов, МПа.
При невыполнении неравенств (5.88), (5.89) для сооружения берегоукрепительного покрытия следует применять закрепленные грунты со следующими значениями физико-механических характеристик:
0,975/wsin?s
(5.90)
* • - |
А„ |
c 0,217/ws in ^
(5.91)
Л
Следует производить проверку устойчивости берегоукрепительного покрытия на сдвиг под действием ледовых нагрузок. При этом должно выполниться условие:
*9,мВ- >1,1 |
(5.92) |
f d sm<Ps
где RgpM - расчетное сопротивление сдвигу грунта основания в мерзлом состоянии, МПа; fd - вертикальная нагрузка от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды, МН/м, принимается согласно СНиП 2.06.04-82 [115].
Следует производить проверку устойчивости берегоукрепительного покрытия на отрыв под действием ледовых нагрузок. При этом должно выполняться неравенство:
|
М уд |
(5.93) |
|
> 1,1 |
|
|
м ,отр |
|
w |
МН • м |
|
где Myt - |
момент сил, удерживающих покрытие на откосе,--------- ; |
|
|
м |
|
Мотр- момент сил, стремящихся вывести покрытие из состояния равновесия МН • м
м
Момент сил, удерживающих покрытие на откосе, принимается равным наименьшему из значений, определенных по формулам:
т. |
0,375/9,, |
h1 |
Y |
(5.97) |
|
|
|
£^ - - \ J l +ctgtpl
Г.J
где pm- плотность камня, кг/м3, принимается равной 3200 кг/м3; h - расчетная высота волны, м.
Средний размер камня Z>OT, м, определяется по формуле:
А |
(5.98) |
\ПРт
Толщина каменной наброски определяется по формуле:
/» = ЗА . |
(5.99) |
Полученное значение tmокругляется в большую сторону с точностью до 0,1 м. При толщине более 1 м покрытие из закрепленных грунтов становится
неэкономичным и в этом случае целесообразно его заменить на покрытие из железобетонных плит. Толщина плит определяется по формуле [115]:
t - 0,23 (1,17-0,05ctgq>B)y4h |
(5.100) |
cos <рв{у6- г . ) |
|
где ye - удельный вес бетона, Н/м3
Полученная величина tnn округляется в большую сторону с точностью до 0,05 м.
5.1.5. Расчеты параметров укладки трубопроводов при наклонно-направленном бурении
Существующие траншейные способы сооружения подводных переходов трубопроводов наряду с их достоинствами имеют ряд существенных недостатков и в полной мере не отвечают современным требованиям - необходимому уровню конструктивной надежности и защите окружающей среды. Основными недостатками траншейного способа являются большой объем земляных и трудоемких водолазных работ, необходимость громоздких, утяжеляющих пригрузов или других средств, удерживающих трубопровод в проектном положении в обводненной траншее. Механизированная разработка нижних слоев грунта береговых и русловых участков переходов, особенно в сочетании с взрывными работами, наносит ущерб экологическому состоянию водоемов. Значительный ущерб наносится