книги / Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов
..pdf
|
|
д-1,0203 |
( 0,978V |
|
|
|
JV = |
32 |
1 - |
11,020J |
= 0,0161 м3. |
6 . Допустимая длина консоли по формуле (5.143) |
|||||
|
< = J 2 .0 .6 - 39 0 ;10 « _ 0 .0 ) 6 !,38||3 м. |
||||
|
,= ( - |
5182,489 |
|
||
7. Расстояние прямолинейного участка от точки входа в скважину до |
|||||
роликовой опоры: |
|
|
|
|
|
|
Л —■ |
|
|
U |
= 11,85м *12 м. |
|
|
£ ( 6 * -0*42') |
|||
|
'£ ( « „ - « „ ) |
|
|||
^ |
|
ось трубоукладчик! I |
|
||
--- gfa-l 1- Ич -—iis |
-- dauZ^L- - - -^ |
-4*------ A ds |
|||
т 5
Рис.5.47. Схема расстановки опор и трубоукладчиков для протаскивания
трубопровода Dy 1000:
1- рабочий трубопровод D„xô„=1020x21 мм; 2 - роликовые опоры; 3 - приямок; 4 - оголовок для протаскивания с вертлюгом и долотом; 5 - штанги; 6 - дефектоскоп; 7 - инвентарная опора; 8 - троллейная подвеска (мягкие полотенца)
8 . |
Расстояние от опоры до точки максимального подъема трубопровода |
на трубоукладчике по формуле (5.145) |
|
|
10й -0,0082256-6/57,3 = 59,4 м. |
|
5182,489 |
9. |
Максимальная высота подъема трубопровода на расстоянии Lmax по |
формуле (5.146)
5182,489-59,44__ Лтат=1.1 + 24-2,1-10-0,0082256 = 2 ,6 6 м.
Схема расстановки опор и кранов-трубоукладчиков в стартовом положении рабочего трубопровода перед его протаскиванием в скважину показана на рис. 5.47.
При протаскивании трубопровода Dy = 1000 мм в грунтовую скважину из опыта работы целесообразно использовать 6 кранов-трубоукладчиков: 5 из них - для поддержки трубопровода при входе в грунтовую скважину под проектным углом и 1 трубоукладчик - для поддержки «хвоста» трубопровода.
Пример 5.8. Оценить возможность использования конструкции однопролетного балочного перехода без компенсации продольных деформаций
для пересечения оврага шириной 55 м. |
|
||
|
Исходные данные: участок категории III; D„xSlt = 1020x14,3 мм; # 2"=363 |
||
МПа; |
R2= 270 МПа; qv= 3890 Н/м; |
q„pod= 737 Н/м; qCH = 490 Н/м; qaeà - 220 |
|
Н/м; |
F= 0,045 м2; |
W= 8,51610'3 м3; |
/= 5,71 1 0'V ; р = 7,5 МПа; At = 40" при |
нагревании At = -30 |
при охлаждении трубопровода. |
||
Решение
1. Продольные напряжения от внутреннего давления по формуле (2.10)
а прр = 0,3 • ^ |
7’^*5 0 ' " 14 = 8 6 МПа. |
прр |
2-0,0143 |
2.Нагрузка от собственного веса трубопровода qmp - qu + qnpod + qCH+ qied
=3890 + 737 + 490 + 220 - 5337 Н/м.
3.Величина перекрываемого пролета по формуле (5.149)
12-8,516-103 (270-86) = 59,3 м.
' i |
5,337 -КГ3 |
4. Стрела прогиба от расчетной нагрузки по формуле (5.150) 1 5,337-103 -59,44 = 0,143 м.
3842,1-10 -5,71-10-з
5.Кольцевые напряжения от внутреннего давления но формуле (2.9)
1,1-7,5-0,9914 = 286 МПа.
2-0,0143
N = 0,3 • 286 • 0,045 -1,2 • 10 ~ 5 • 2,1 • 105 • 0,045 • 40 = -0,675 МН.
7. Критическая сжимающая сила по формуле (5.152)
Р |
£ 1 ^ 0 1 ^ 7 1 ^ = |
4 м н . |
(0,6-59,3) 2 |
|
8 . Коэффициент £по формуле (5.153)
£= -0,675/-9,34= 0,072.
9.Фактическая стрела прогиба по формуле (5.154)
/ф= 0,143/(1-0,072) = 0,154м.
10.Изгибающий момент в опорном сечении от действия расчетной нагрузки по формуле (5.155)
М] = -5,337- 10'3 -59,3/12 = - 1,564 МН- м.
11. Изгибающий момент от действия продольной силы по формуле
(5.156)
М2= -0,675- 0,154 = - 0,104 МН- м.
12. Суммарный изгибающий момент по формуле (5.157)
М= -1,564 -0,104 = -1,668 МН- м. 13. Продольные напряжения по формуле (5.158)
сг„_ = |
- 0,675 |
+ |
- l f6 6 8 |
011XjrTT |
---------0,045 |
------------- 7 |
= -211 МПа. |
||
”р |
|
8,516-10-3 |
|
14. При определении коэффициента щ по формуле (5.160) отношение (JnJR2 оказалось больше единицы, что не имеет физического смысла. Воспользуемся допущением СНиП 2.05.06-85* и вместо щ введем коэффициент щ (формула (2.50)
г |
\ |
|
|
|
|
260 |
|
|
- 0 ,5 - |
260 |
= 0,38. |
= 1-0,75 |
|
|
0,9 |
||
-0'9— |
363 |
|
|
-363 |
|
|
|
0,9-1,05 |
|||
1,0,9-1,05 |
J |
|
|
|
|
15. Проверяем прочность трубопровода в продольном направлении по |
|||||
формуле (5.159) |
|
|
|
|
|
|-211|>0,38- 279 |
- |
102,6 |
МПа. |
|
|
Как видно, условие прочности не выполняется.
16. Устанавливаем в середине пролета неподвижную опору, разделив его на два, равных 30 м. Тогдаf q = 0,094 м; NKp=-26,8 МН; ^ 0 , 0 2 5 = 0,096 м;
Л/, =-0,4 МН- м; М2 =-0,065МН- м; М =-0,465 МН- м; апр = -63,5 МПа, Теперь условие прочности (5.159) выполняется, |-69,5| < 102,6 МПа.
17. Повторим расчет, начиная с выражения (5.151) для случая охлаждения трубопровода (At=-30°); N= 7,263 МН; £ =-0,271;7^=0,074 м; М\ = 0,4 МН- м; М2=-0,537 МН- м; М = 0,137 МН- м; апр= 177,5 МПа.
18. Учитывая, что продольное усилие N>0, проверку прочности производим по формуле (5.159) при у/ъ= 1,0;
77,5 < 270 МПа.
Как видно, при охлаждении трубопровода условие прочности также сохраняется.
Заключение: овраг шириной 55 м можно перекрыть двухпролетным балочным переходом без компенсации продольных деформаций.
Пример 5.9: Рассчитать балочный однопролетный двухконсольный переход с компенсаторами. Исходные данные взять из предыдущего примера. Допустимый прогиб принять равным [Д=0,2 м.
Решение
1. Продольные напряжения от внутреннего давления по формуле (2 .1 1 )
|
а пп =-1,1-7,5-0,9914 = 143 МПа. |
|
|
пр |
4-О.ОМЗ |
2. |
Допустимые напряжения от изгиба по формуле (5.164) |
|
|
[<тпрм] = 270 - 143 = 127 МПа. |
|
3. |
Допускаемый изгибающий момент по формуле (5.162) |
|
|
[М\ = 8,516 • 10 3-127 = 1,08 МН- м. |
|
4. Допускаемый пролет по формуле (5.161) |
||
£тт =п щ =56.9 м .
V5,337-10" 3
5. Максимальный прогиб в середине пролета по формуле (5.165)
^ |
2 |
5,337-10 '3-56,94 |
. . . |
||
/ |
= — |
■........... |
s |
.,- з |
=°>24 м- |
|
384 |
2,М О '5-2,71-10 |
|
||
_ J 384-2,1-105-5,71- 1 0 - 0 , 2 = 54,2 м.
V2-5,337-10
7.Из двух значений £тах выбираем меньшее £тах=54,2 м,
соответствующая длина консоли а = 0,354 -54,2 = 19,2 м. 8 . Изгибающие моменты по формуле (5.167)
м# |
, 5.337 10-3 -54,22 ппо |
„„„ |
М хтах =\Моп\ = ----------—--------- = 0,98 |
МН-М. |
|
Jo
Пример 5.10. Рассчитать рабочую длину компенсатора, обслуживающего участок надземного трубопровода длиной L= 1 0 0 м.
Исходные данные: D„xS„ = 1020x14,3 мм; <гщ = 286 МПа; R2= 270 МПа; At = ±40°.
Решение
1. Продольные перемещения трубопровода по формулам (5.176) и (5.177)
4-1=юо ( 0 ,2 •286- - + 1,2-10" 5 -1-40 |
= 7,52-1(Г2 м. |
Ъ , 1 -10 э |
|
Лк1= - 100 -1,2 1 0 '5 40 = -4,8 |
10 '2 м. |
2. Амплитуда отклонения начальной длины в обе стороны по формуле (5.178)
А = (7,52 + 4,8) 10'2 =12,3210'2 м.
3. Допускаемое напряжение в компенсаторе по формуле (5.173)
[< W | = 270 - 0,5 -286 = 127 МПа.
4. Рабочая длина компенсатора по формуле (5.175)
„ |
/3-2,1105 1,02-6,16 1 0 ~ = 12,5 м. |
f* ~ v |
2 .127 |
Пример 5.11. Показать возможность прокладки через водную преграду балочного трубопроводного перехода с поддерживающим элементом в виде фермы, исключающей использование промежуточных опор.
Исходные данные для расчета: газопровод диаметром 530 мм; толщина стенки 5 = 9 мм; Lntp = 102 м; qmp= 2061,9 Н/м; материал трубы - сталь 17ГС; R2= 276,26 МПа; Ртр = 72,261 кН; а = 45°; 1 = 4,99971 * 1 0 '4 м4; Е = 2,06x10" Па; 1Р = 4.242 м;£„ = 6 м; рабочее давление р = 5,5 МПа; высота поддерживающей фермы 3 м; ширина 2,02 м; материалы фермы Ст 3.
Решение
1. Примем, что трубопровод на ферму опирается в четырех точках - в граничных сечениях и на две упруго-податливые опоры с жесткостями Д и ^ в пролете (рис. 5.48, 5.49).
Здесь Р - внешняя узловая нагрузка, действующая на одну половину
р |
у2 261 |
поддерживающей фермы, т.е. Р = |
— = 36,1305 кН. |
2. Используя формулу (5.193) находим прогибы фермы в табличной форме (табл. 5.36).
Грузовая и единичная расчетные схемы фермы представлены на рис.
5.49.
Рис.5.48. Расчетная схема трубопроводного перехода
35
Рис.5.49. Расчетные схемы фермы
3. Поперечное сечение нижнего пояса по формуле (5.194) с учетом максимального усилия из табл. 5.36:
А„ = |
12 |
P |
cîga |
12 - 36130,5c/g45° ппп1004- т 2 |
1 в в , Л 1 |
2 |
----- |
г |
,■- —= |
----------------т—-----= 0,00188507м |
=18,8507 см |
|
М230 10°
По сортаменту выбираем трубы стальные горячедеформированные (по ГОСТ 8732-78) D„xSH= 114x6 мм, для которых А„ = 20,36 см2; / = 3,82 см.
4.Приведенная длина стержня пояса по формуле (5.197)
£пр = 1-6 = 6 м.
5.Гибкость элемента по формуле (5.196)
Л= ----- -— =- = 157,07 3,82 10 " 2