книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdf\T |
~ |
t лев +PnPae |
|
~ Яmp |
2 |
где ^лев и ^прав длина левого и правого пролетов, примыкающих к рассчитываемой подвижной опоре.
Основными же нагрузками для опор почти всегда являются горизонтальные усилия от трубопровода, которые приложены на уровне опорных частей.
Перпендикулярно оси трубопровода, когда нет поперечного смещения, к каждой из опор (продольно подвижной и неподвижной) приложено горизонтальное усилие от давления ветра
Н в =Чеет- ^ ~ ^ |
(5.205) |
Расчетную ветровую нагрузку на трубопровод qeem определяют по формуле (2.24).
Горизонтальные усилия вдоль оси, действующие на верхний конец промежуточной опоры при прокладке одиночного трубопровода, определяют следующим путем:
а) |
для промежуточных двухшарнирных опор горизонтальное усилие вдоль |
трассы равно нулю; |
|
б) |
для гибких промежуточных опор это усилие определяется как упругая |
реакция верхнего конца опоры, возникающая вследствие его горизонтального смещения на заданную величину, соответствующую температурной деформации трубопровода; таким образом, гибкая стойка рассчитывается как
консольная балка, загруженная заданным смещением конца; |
|
||
в) |
для жестких |
промежуточных опор со скользящими |
или Катковыми |
опорными устройствами, а также поперек оси трубопровода на |
|||
свободноподвижные опоры при его смещении |
|
||
|
N , = © - N e = & - q mf Me+^ pae |
(5.206) |
|
где <9- максимальное значение коэффициента трения. При трении стали о сталь |
|||
на скользящих опорах |
<9=0,3 0,5. Для уменьшения коэффициента трения в |
||
последнее время между трущимися поверхностями устанавливают антифрикционные материалы (фторопласт, тефлон и др.). При Катковых опорах <9=0,05/г , где г - радиус катка.
Следует иметь в виду, что катковые опорные части иногда заклиниваются, при этом 0 может резко возрасти и даже превысить коэффициент трения стали по стали. Поэтому в последнее время стали применять более надежные — роликовые (на оси) опорные части.
_ 0,\de + 2 fK
0 =f n——«-- ^ +/
гд е/, - коэффициент, учитывающий перенос катка (для катков с коническим ободом f n ~ 1,2; с цилиндрическим ободом на подшипникам скольжения /,=1,5 и на подшипниках качения /,=2,3); *4 - диаметр вала на месте насадки подшипников, см; dK- диаметр катка, см; /- расчетный уклон направляющей Катковой опоры (можно принять 1=0,01);/к - коэффициент трения качения в см (принимается по табл. 5.13).
Применение роликовых опорных частей значительно снижает нагрузки на опоры и позволяет проектировать их более легкими, что особенно важно для трубопроводов больших диаметров (более 720 мм).
Расчетные горизонтальные усилия вдоль оси, действующие на разгруженные анкерные опоры при прокладке одного трубопровода (рис. 5.32) определяются следующим путем:
|
|
|
|
|
Таблица 5.13 |
|
Значения коэффициента трения качения |
|
|||
Форма |
|
Коэффициент/^ при диаметре ролика, см |
|||
стального |
20-30 |
40-50 |
60-70 |
80 |
90-100 |
ролика |
|
|
|
|
|
Цилиндрическая |
0,03 |
0,05 |
0,06 |
0,06 |
0,07 |
Коническая |
0,04 |
0,06 |
0,08 |
0,10 |
0,12 |
Примечание, Для чугунных роликов диаметром от 20 до 70 см табличные значения коэффициента / увеличиваются на 0,01, а диаметром от 80 до 100 см
-на 0,02.
•при отсутствии в смежных пролетах задвижек (рис. 5.32,а) горизонтальное усилие находят как разность усилий, включающих распор компенсатора и силы трения, или упругие реакции на промежуточных опорах, действующих слева и справа от рассматриваемой анкерной опоры; при этом меньшее по величине усилие умножается на коэффициент, равный 0,8.
Таким образом, усилие, действующее на опору Р.А, определяется по следующим формулам:
- при двухшарнирных промежуточных опорах
= |
; |
(5.208) |
- при жестких промежуточных опорах
K = ( N i +Ятр<& |)-0,8(ЛГ2 +qmp© i2) |
(5.210) |
Рис.5.32. Возможные схемы участка трубопровода
В этих формулах принято, что суммарное усилие слева больше, чем справа: под £/?i и ZR2 подразумеваются суммы упругих реакций промежуточных гибких опор, расположенных слева и справа от опоры Р.А. (отпоры компенсаторов на соответствующих участках трубопровода от неподвижной опоры, горизонтальные усилия от вертикальной нагрузки при прокладке трубопровода под углом наклона к горизонтальной плоскости.
•на концевую неразгруженную анкерную опору, а также если в одном из смежных пролетов имеется задвижка (рис.5.32,б) для определения усилия на опору имеем:
-при двухшарнирных опорах
NZ = N] |
(5.211) |
- при гибких опорах |
|
^ г = ^ 1 + 1 л1 |
<5-212) |
- при жестких опорах |
|
N i = N l +qmp&(et -0 ,8 (2) |
(5.213) |
При укладке трубопровода «змейкой» или прямолинейно со слабоизогнутыми компенсационными участками выражения для определения усилий, передающихся на неподвижные опоры от изменения температуры стенок труб и внутреннего давления в трубопроводе:
- при скользящих и роликовых промежуточных опорах
ЗЬcos <pl(Ea,àt + 0,2а |
) |
qmp0 |
k„„LK |
(5.214) |
|
|
8/ |
||
|
|
|
||
- при подвесных промежуточных опорах |
|
|
|
|
3bcos<pl(Ea,At + 0,2сгкц) |
2 |
$ |
||
4mpLK^ |
||||
f 2 |
|
|
12/ |
(5.215) |
|
|
|
||
В формулах (5.214) и (5.215) |
h |
- коэффициент, зависящий от |
||
конструктивной схемы (для «змейки» b = 1, а для прямолинейной прокладки со
слабоизогнутыми участками в виде треугольников b = — ; здесь L - расстояние
LK
между неподвижными опорами при прямолинейной прокладке со слабоизогнутыми участками); (р угол между осью трубопровода около неподвижной опоры и прямой, соединяющей неподвижные опоры «змейки», или угол между прямой, соединяющей прямолинейные участки, и осью прямолинейной части слабоизогнутого участка; LK расстояние между неподвижными опорами по прямой - длина полуволны «змейки» или длина слабоизогнутого участка; / - расчетная (начальная) стрелка «змейки» или слабоизогнутого участка, равная расстоянию от места изгиба трубопровода при ломаном очертании до прямой, соединяющей неподвижные опоры “змейки» или прямолинейные участки, примыкающие к слабоизогнутому участку; I момент инерции поперечного сечения трубопровода; коп - коэффициент, учитывающий при скользящих и роликовых опорах передачу части нагрузки на промежуточные опоры; s - максимальное поперечное горизонтальное перемещение трубопровода (отклонение от вертикали), вызываемое внутренним давлением в трубопроводе и изменением температуры стенок труб (для систем «змейки» и прямолинейной прокладки со слабоизогнутыми участками принимается для средней угловой опоры или примыкающей к слабоизогнутому участку); h - расстояние от места крепления подвески до оси трубопровода, s/h - тангенс угла отклонения подвески от вертикали.
Чем больше число опор, гем меньшая часть суммарного продольного усилия от ветра, изменения температуры и внутреннего давления дойдет до неподвижной опоры, так как в восприятии этих нагрузок будут участвовать и подвижные опоры. Значения коэффициента коп принимаются равными: при
2 |
2 J |
где qmp - расчетная нагрузка от действия собственного веса трубопровода; £прал,
£.и'в - пролеты трубопровода, примыкающие к точке подвески ванты справа и слева.
ГТри £ррав £.1си £ имеем
|
(5.226) |
Продольное растягивающее усилие в ванте Ne\ находится из выражения |
|
NeI = P Jsinai |
(5.227) |
Геометрические размеры и усилия в остальных вантах определяются аналогично. Так, а 2 = arctgh/2£; £в1 = h/cosa2 и т.д.
Угол наклона оттяжки к горизонту <а^т определяется из условия его равенства углу наклона равнодействующей продольных усилий в вантах, сходящихся на одной опоре.
Равнодействующую Np найдем, разложив растягивающие усилия в вантах
на вертикальную Neeepmи горизонтальную N /opсоставляющие: |
|
К €рт=Рй ; |
(5.228) |
tga |
(5.229) |
|
|
Тогда |
|
|
(5.230) |
Угол наклона равнодействующей к горизонту |
|
|
(5.231) |
соответственно, угол наклона оттяжки |
|
&от Ûp |
(5.232) |
Отсюда вытекает, что продольное растягивающее усилие в оттяжке
Рис.5.34. Расчетная схема гибкого висячего надземного перехода:
I - трубопровод; 2 - пилон; 3 - несущие канаты; 4 - подвески; 5 - оттяжки; 6 - фундаменты под пилон; 7 - анкеры под оттяжки несущих канатов; 8 - ветровые канаты; 9 - ветровые растяжки; 10 - анкеры под оттяжки вантовых канатов; So™, S0T.n - длина левой и правой
оттяжек; SOT.B..„ S OT.B.II - длина левой и правой ветровых оттяжек; taJl, £а.п- расстояние от пилонов до левого и правого анкеров; £а.вл, ^.в.п - расстояние от консольных выносов до левых и правых анкеров под ветровые оттяжки
2.Длина каната между пилонами
$ r = i l + ^i
3.Угол наклона тросовой оттяжки
L
(5.240)
4. Расстояние между пилоном и анкерной опорой, расположенной на одном уровне с основанием пилона,
на различных уровнях
(5.242)
где А„ - высота пилона; Az - разность высотных отметок анкерной опоры и основания пилона.
Высота пилона включает три составляющих:
Ая = / + Ai + А2 , |
(5.243) |
где Ар расстояние между несущим тросом и настилом пешеходного мостика в середине пролета L, принимаемое конструктивно; А2 расстояние между настилом пешеходного мостика и основанием пилона, принимаемое конструктивно в зависимости от диаметра трубопровода, требуемого уровня его расположения.
5. Длина правой и левой тросовых оттяжек определяется по общей формуле:
*5om |
/cOS(po |
(5.244) |
6. Полная длина каната: |
|
|
• при симметричной схеме |
|
|
S —5* |
+ ISorr, ; |
(5.245) |