Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование трубопроводов при реконструкции. Учебно-методическое пособие
.pdf
71
5) далее производится подсчет суммарных напряжений Σσө:
Σσө = 13,49 – 4,188 + 62,82 + 0,8823 = 73,004 МПа
и проверка: 73,004 МПа < 270 МПА.
Полученные результаты удовлетворяют требованиям прочности
конструкции. Таким образом, выбранная толщина стенки многослойной
трубы (см. задачу 4) позволяет рассматривать восстановленный трубопровод как самонесущую конструкцию при воздействии нагрузок от
веса трубы, грунтовых вод, горного давления и внутреннего давления.
Задача 6. Прочностной расчет многослойной трубы (сталь + полимерный рукав) по предельным деформациям (прогибам) свода трубопровода от собственного веса трубы, внутреннего давления вод, давления
грунтовых вод, горного давления при наличии колесной нагрузки, деформации земной поверхности.
1. Производится расчет деформаций в своде трубопровода от соб-
ственного веса трубы по формуле (73):
. (73)
2. Производится расчет деформаций от величины внешнего давле-
ния грунтовых вод по формуле (74):
. (74)
3. Производится расчет деформаций от внутреннего давления транс-
портируемых вод с учетом наличия грунтовой воды по формуле (75):
. (75)
4. Производится расчет деформаций от горного давления при нали-
чии колесной нагрузки по формуле (76):
22
4 1 1
2
1
4
3
RR
U q S
Ed
d
. (76)
72
Промежуточные расчеты производятся по формулам (77-83):
; (77)
; (78)
; (79)
μ
1
*
= μ1 / (1 – μ1) = 0,3 / (1 – 0,3) = 0,42857 и
μ
2
*
= μ2 / (1 – μ2) = 0,35 / (1 – 0,35) = 0,5385; (80)
; (81)
; (82)
. (83)
Тогда, подставляя промежуточные расчетные данные, получим:
.
5. Определяются предельно допустимые деформации от наклона и
деформации земной поверхности при подработке в зависимости от глубины залегания трубопровода до лотка трубы Н (м):
;
73
.
6. Производится подсчет суммарного значения ΣU:
ΣU = 0,00002284 + 0,000025262 – 0,00035390 +
+ 0,00245263 = 0,002147 м
и проверка соблюдения неравенств:
ΣU = 0,002147 < 0,008 м;
ΣU = 0,002147 < 0,0212 м.
Таким образом, выбранная толщина стенки многослойной трубы
позволяет рассматривать трубопровод как самонесущую конструкцию,
т. е. не подвергающуюся деформациям (прогибам) свода трубы от собственного веса, внутреннего давления вод, давления грунтовых вод, горного давления при наличии колесной нагрузки, а также деформации земной поверхности.
Задача 7. Прочностной расчет многослойной трубы «асбестоцемент +
полимерный рукав».
1. Производится расчет толщины стенки d (после нанесения рукава),
приведенной к толщине стенки асбестоцементной трубы da при предварительно назначаемой по условию задачи толщине стенки полимерного
рукава dn = 0,01 м и принимаемом модуле его деформации, например,
En = 25 × 104 т/м2 по формуле (84):
. (84)
2. Рассчитывается нормировочный множитель, учитывающий
нагрузки от горного давления и транспорта (85):
19
3
рН
Н
=+
+
= 4 + 19 / (3 + 4) = 6,714 т/м2. (85)
74
3. Рассчитывается параметр α3 по формуле (86):
α3 = 2d/D = 2 × 0,024 / 0,4 = 0,12. (86)
4. Рассчитывается безразмерный параметр напряженного состоя-
ния трубной конструкции по формуле (87):
*
= 220,37e
–11,272α
3
= 220,37 × 2,7
–11,272 × 0,12
= 0,000363. (87)
5. Проверяется условие:
;
.
Полученная величина 500,0024 т/м2 меньше 600 т/м2.
Таким образом, выбранные величины толщины и модуля деформации полимерного рукава обеспечивают условия прочности асбестоцементной трубы.
Задача 8. Прочностной расчет многослойной трубы «железобетон +
полимерный рукав».
1. Производится расчет толщины стенки d (после нанесения рукава),
приведенной к толщине стенки железобетонной трубы da при предварительно назначаемой по условию задачи толщине стенки полимерного
рукава dn = 0,01 м и принимаемом модуле его деформации, например,
En = 25 × 104 т/м2 по формуле (88):
. (88)
2. Рассчитывается нормировочный множитель, учитывающий
нагрузки от горного давления и транспорта по формуле (89):
19
3
рН
Н
=+
+
= 4 + 19 / (3 + 4) = 6,714 т/м2. (89)
75
3. Рассчитывается параметр α3 по формуле (90):
α3 = 2d/D = 2 × 0,076 / 0,8 = 0,19. (90)
4. Рассчитывается безразмерный параметр напряженного состояния
трубной конструкции по формуле (91):
*
= 176,24e
–10,035 a
3
= 176,24 × 2,7
–11,272 × 0,19
= 0,000459. (91)
5. Проверяется условие:
.
Полученные расчетные данные 315,7925 т/м2 меньше, чем 420 т/м2.
Таким образом, выбранные величины толщины и модуля деформации полимерного рукава обеспечивают условия прочности железобетонной трубы.
2.5. ВОПРОСЫ (ТЕСТЫ) ПО УСВОЕНИЮ МАТЕРИАЛА,
ПРЕДСТАВЛЕННОГО НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ
Вопросы по усвоению материала, изложенного на Занятии 1:
«Расчет ресурса стального трубопровода по остаточной толщине его стенки»
Выбирается один правильный ответ из трех-четырех.
1. Что понимается под остаточным ресурсом старого (ветхого)
стального трубопровода?
а) величина напора, который в состоянии обеспечить трубопровод
при последующей эксплуатации;
б) срок службы трубопровода, который определяется скоростью его
коррозии;
в) величина расхода, который может быть пропущен через остаточ-
ное живое сечение трубопровода;
г) срок использования трубопровода до момента появления первого
существенного дефекта, требующего полной его реконструкции.
76
2. Что необходимо учитывать для продления ресурса стального тру-
бопровода?
а) качественные характеристики транспортируемой воды;
б) воздействие на стенки трубопровода наружной почвенной коррозии;
в) степень интенсивности (кратности) обмена воды на участках во-
допроводной сети;
г) проведение регулярной диагностики и фиксации технического со-
стояния трубопровода.
3. Какие методы позволяют предотвратить коррозионные явления
на наружных стенках трубопроводов?
а) нанесение цементно-песчаных покрытий на внутренние стенки
трубопровода;
б) нанесение на трубы битумных и лакокрасочных покрытий в за-
водских условиях;
в) прокладка трубопроводов в грунтах выше уровня подземных вод;
г) использование для засыпки прокладываемых трубопроводов не-
агрессивных и интенсивно фильтрующих воду грунтов.
4. Что можно предпринять при нулевом ресурсе стального трубо-
провода?
а) оперативно провести восстановительные работы путем нанесения
цементно-песчаного покрытия;
б) восстановить работоспособность трубопровода путем протаски-
вания в него защитных покрытий, обеспечивающих требуемую несущую
способность;
в) оперативно заменить трубопровод традиционными способами от-
крытой прокладки;
г) не предпринимать действий до проявления аварийной ситуации.
Вопросы по усвоению материала, изложенного на Занятии 2:
«Определение минимальной толщины стенки участка
проектируемого стального трубопровода»
1. Какие обстоятельства не оказывают влияния на определение тол-
щины стенки?
а) горное давление (глубина залегания трубы);
б) скорости течения воды в трубопроводе;
в) наличие внутренних и внешних защитных покрытий;
г) наличие горизонта подземных вод над трубопроводом.
77
2. Учитывается ли влияние скученности подземных коммуникаций
и близко расположенных строений на толщину стенки проектируемого
трубопровода?
а) не учитывается;
б) учитывается, так как подземные коммуникации над трубопрово-
дом и строения рядом с трубопроводом могут рассматриваться в качестве постоянных и временных статических и динамических нагрузок;
в) учитывается только в случае наличия переувлажненных грунтов
вокруг трубопровода.
3. Почему при определении толщины стенки необходимы данные о
наличии подземной воды и ее солевого состава (пресные, слабоминерализованные, сильноминерализованные)?
а) для предотвращения возможного негативного воздействия сте-
пени минерализации на процессы коррозии стенок трубопровода;
б) для обеспечения противодействия гидростатическому давлению
в случае прокладки трубопровода под горизонтом грунтовых вод;
в) для выбора соответствующих наружных защитных покрытий тру-
бопровода.
Вопросы по усвоению материала, изложенного на Занятии 3:
«Оценка энергосбережения при реновации стального трубопровода
бестраншейными технологиями»
1. Что понимается под обеспечением относительного потенциала
энергосбережения в приложении к трубопроводным сетям и их ремонту?
а) возможность снизить затраты электроэнергии за счет применения
более дешевого варианта проектирования;
б) возможность обеспечить снижение энергопотребления на дей-
ствующем участке сети после реализации ремонтно-восстановительных работ с использованием защитных покрытий с меньшей шероховатостью;
в) возможность обеспечить снижение энергопотребления на действующем участке сети после реализации ремонтно-восстановительных работ
с использованием защитных покрытий с большей шероховатостью.
2. Какими методами реновации возможно достижение эффекта
энергосбережения?
а) любым бестраншейным методом ремонта, позволяющим восста-
новить пропускную способность трубопровода;
78
б) бестраншейным методом, обеспечивающим снижение коэффици-
ента гидравлического трения внутренних стенок трубопровода по сравнению с действующим;
в) традиционным методом замены старого трубопровода на новый с
отрытием траншей и использованием труб с меньшей степенью шероховатости стенок.
3. Какой базовый критерий положен в основу определения потенци-
ала энергосбережения?
а) расход транспортируемой по трубопроводу воды;
б) скорости течения воды на участках трубопровода;
в) разность удельных сопротивлений восстанавливаемого и восста-
новленного участков трубопроводов;
г) величины коэффициентов полезного действия насосов и электро-
двигателей.
Вопросы по усвоению материала, изложенного на Занятиях 4-8:
«Методика прочностного расчета для определения толщины стенки
многослойной трубы («сталь + полимерный рукав»)
как самостоятельной несущей конструкции (Занятие 4)»;
«Методика прочностного расчета многослойной трубы («сталь +
полимерный рукав») по предельным состояниям на растяжение
лотковой части трубопровода (воздействие веса трубы, грунтовых
вод, горного давления и внутреннего давления) (Занятие 5)»;
«Методика прочностного расчета многослойной трубы («сталь +
полимерный рукав») по предельным деформациям (прогибам) свода
трубопровода от собственного веса трубы, внутреннего давления вод,
давления грунтовых вод, горного давления при наличии колесной
нагрузки, деформации земной поверхности (Занятие 6)»;
«Методика прочностного расчета многослойной трубы
«асбестоцемент + полимерный рукав» (Занятие 7)»;
«Методика прочностного расчета многослойной трубы «железобетон +
полимерный рукав» (Занятие 8)»
1. Что понимается под модулем упругости трубопровода?
а) предельная нагрузка, приводящая к появлению пластических де-
формаций трубопровода и не позволяющая восстановить его начальное
состояние;
79
б) предельная нагрузка, приводящая к появлению упругих дефор-
маций трубопровода и не позволяющая восстановить его начальное состояние;
в) предельная нагрузка, при которой трубопровод полностью вхо-
дит из строя.
2. В чем заключается прочностной расчет многослойных трубных
конструкций?
а) учет растяжения лотковой части трубопровода;
б) учет растяжения сводной части трубопровода;
в) учет собственного веса конструкции.
3. Что понимается под параметром приведенное к металлу значение
объемного веса многослойного трубопровода «сталь + полимерный рукав»?
а) усредненный параметр, учитывающий объемный вес материалов
многослойного трубопровода и величины их модулей упругости;
б) усредненный параметр, учитывающий объемный вес материалов
многослойного трубопровода и пределы их текучести;
в) усредненный параметр, учитывающий объемный вес материалов
многослойного трубопровода и толщины их стенок.
4. Какие нагрузки воспринимает временно опорожненный трубо-
провод, проложенный в земле выше уровня грунтовых вод?
а) горное давление;
б) давление грунтовых вод;
в) колесную нагрузку от транспорта;
г) внутреннее давление транспортируемой воды.
5. Какая роль отводится внутреннему давлению воды при прочност-
ном расчете напорных многослойных трубных конструкций «старый
трубопровод + полимерный рукав»?
а) содействует образованию противодавления в трубопроводе, что в ко-
нечном итоге позволяет уменьшить толщину стенки полимерного рукава;
б) содействует образованию противодавления, что не позволяет
уменьшить толщину стенки полимерного рукава;
в) не влияет на расчет прочностных характеристик многослойного
трубопровода.
80
6. Какие внутренние защитные покрытия не обеспечивают несущую
способность восстанавливаемой системы «старый трубопровод + защитное покрытие»?
а) полимерные покрытия;
б) цементно-песчаная облицовка;
в) сплошные покрытия в виде протаскиваемых труб.
2.6. ВОПРОСЫ (ТЕСТЫ) ПО УСВОЕНИЮ МАТЕРИАЛА,
ИЗЛОЖЕННОГО НА ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЯХ
И В ПЕРИОД САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
Выбирается один правильный вариант ответа.
1. Какие обстоятельства приводят к преждевременному выходу из строя
водопроводных сетей и к немедленной их замене или восстановлению?
а) сужение сечения трубы за счет образования наростов ржавчины, био-
обрастаний, отложений песка и т. д., что снижает их пропускную способность;
б) появление трещин в трубах, одиночных или множественных
сквозных отверстий, нарушений в местах стыков, оголение арматуры;
в) местная деформация труб под воздействием смещения грунта, из-
менения внешних статических и динамических нагрузок.
2. Какими приборами измеряется состояние внутренних стенок тру-
бопроводов, подлежащих реновации?
а) профилометрами;
б) нефелометрами;
в) дифманометрами.
3. Какие показатели являются базовыми для проектировщиков при
гидравлическом расчете стальных водопроводных сетей?
а) коэффициенты удельного сопротивления и гидравлического трения;
б) модуль упругости и предел текучести;
в) коэффициенты теплового и объемного удлинения.
4. С помощью какого параметра осуществляется оценка степени
шероховатости напорных и самотечных трубопроводов систем водоснабжения?
а) числа Рейнольдса;
б) коэффициента Шези;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]