2581

Qг × g -Vг × ρВ × g

НИ

lг =

,

(8.20)

qбалн

.в

где Qг – масса груза;

Г

Vг – объем груза, определяемый по формулам

А

Для железобетонных пригрузов объем рассчитывается по формуле

Vпр

é

× b - (a - 2d )

×h -

π × R2 ù

(8.21)

= êа

2

ú × c ,

ка

для чугунных

ë

û

» π (R12

- R22 )M .

(8.22)

Vпр

е

Размеры пригрузов даны в приложении 5.

т

8.2.11 Число пригрузов по формуле

о

N =

L

,

(8.23)

LГ

и

Пример

2.1

Рассчитать

устойчивость

в

всплытия

трубопровода,

прот

3

л

сооружаемого на болоте на вогнутом рельефе местности, если известно что

D

=530 мм; δ

=8 мм; D

б

=2,1·105

МПа; γ

=1100

Н

Н

н.и

0

в

кг/м ; γб=2300 кг/м. Балластировку предполагается производить утяжелителями

б

типа УТК 530-12-2 УБО-4. Длина балласт руемого участка: грузами УТК – L1

=100 м; грузами УБО - L2 =150 м.

и

Решение.

ая

1. Определяем вес балластировки в воде по формуле 8.1.

н

приходящаяся на единицу длины полностью

Выталкивающ я сила воды,

погруженного в воду трубопровода при отсутствии течения воды, определяется

по формуле 8.2

о

н

р

;

qв =

3,14

2

= 2479 Н/м.

т

×

0,541

×1100×9,81

4

Расче ная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном

изгибе

рубопровода определяется по формуле 8.4

л

к

qизг

=

32 × 2,1×1011 × 4,46×10−4

= 159,3 Н/м,

9 × 0,129312 × 5003

71

Э

гдеемомент инерции определяется по формуле

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

J =

π × (D4

- D4

)

=

3,14 × (0,534

- 0,514

4 )

= 0,000446 м4

НИ

н

вн

64

64

Г

1

;

qбалн

.в =

(1,1× 2479 +159,3 -1100,5) = 1984,1 Н/м.

0,9

А

2. Определяем вес балластировки в воздухе по формуле 8.5

ка

LГ =

658×9,81 = 1,54

м.

qбалн

= 1984,1×

2300

= 4186,6

Н/м.

2300

-1100 ×

1,1

3. Рассчитываем расстояние между грузами по формуле 8.6

для утяжелителей типа УТК:

т

е

о

4186,6

Принимаем шаг утяжелителя LГ=1,60 м.

Для утяжелителя типа УБО: LГ

=

1725× 9,81

= 4,04

м.

л

и

4186,6

Принимаем шаг утяжелителя LГ=4,1 м.

б

4. Определяем необходимое число пригрузов по формуле 8.7

Для утяжелителя типа УТК:

и

N = 100/1,6 = 62,5 ≈ 63 комплектов.

Для утяжелителя типа УБО:

N = 150/4,1б

= 36,5 ≈ 37 комплекта.

Пример 2.2 Рассчитать

устойчивости трубопровода на водном переходе,

н

длиной 150 м. Исходные д нные принять из примера 8.1.

Решение.

н

ая

1. На подводном переходе применяется усиленная изоляция. Для изоляции

о

трубопров да выбираем битумную изоляцию толщиной δ=6мм, тогда диаметр

р

трубоп овода будет равен

к

т

Dн.ф. = Dн + 2×δи.п.

+ 2×δ

ф.

= 530 + 2×6 + 2×25 = 592 мм.

2. Расче ная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод по

е

формуле 2.9

Э

л

qВ =

3,14×0,5922

72

×9,81 = 2968,8 Н/м

×1100

4

НИ

3. Рассчитываем число Рейнольдса по формуле 8.12, приняв скорость течения

реки 0,85 м/с и вязкость воды 1,31х10-6 м2/с

Г

Re =

0,85× 0,592

= 3,8 ×105

А

1,31×10−6

Для офутерованного трубопровода и 105<Re<107 коэффициент Сх=1

ка

4. Горизонтальная составляющая гидродинамического воздействия потока по

формуле 8.11 составит

е

Н/м.

Рх = 0,5×1,0 ×1100× 0,852 × 0,592 = 235,2

5. Величина пригруза,

необходимая

для

т

горизонтальной Рх

компенсации

о

составляющей гидродинамического воздействия по ока на единицу длины

трубопровода составит

и

Рx

qгор =

=

235,2

= 588

Н/м

кгр

л

0,4

б

6. Вертикальная составляющая гидродинамического воздействия потока

определяется по формуле 8.13

б

и

qверт

×1100×0,852 ×0,592 =129,4 Н/м.

= Ру = 0,5×0,55

ая

7. Нормативная нагрузка от собственного веса металла трубы определяется по

формуле 8.15

н

qмн

3,14

2 - 0,5142 ) = 1029,3 Н/м,

= 78500 ×

× (0,53

4

н

8. Нормативная агрузка от собственного веса футеровки определяется по

формуле 8.16

о

т

р

qфутн = 600 ×9,81×

3,14× (0,5922

- 0,5412 )

= 267 Н/м,

к

4

9. Норма ивная нагрузка от собственного веса изоляции определяется по

е

формуле 8.17

л

73

Э

qизн

= 1050× 9,81×

3,14× (0,5412 - 0,532 )

= 95,2 Н/м,

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

10. Расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода определяется по

НИ

формуле 8.14

Г

qтр = 0,95(1029,3+95,2+267)=1321,9 Н/м.

11. Осевой момент инерции поперечного сечения трубы и дополнительная

выталкивающая сила за счет изгиба трубопровода определяются по формулам

2.18 и 8.19 соответственно

ка

А

J =

3,14

(0,534

- 0,5144 )= 4,46×10−4 м4

е

64

т

о

32 × 2,1×1011 × 4,46 ×10−4

q

=

= 87,5

Н

изг

9 × (17,45×10−2 )2 × 5003

м

12. Величина пригрузки трубопровода в воде определяется по формуле 8.8

qбалн

.в =

б

л

- 0) = 2748,7

Н/м.

1(1,1× 2968,8 + 87,5 + 588 +129,4 -1321,9и

1

13. Определим расстояние между пригрузами и их число. Для балластировки

б

трубопровода выбираем чугунные кольцевые грузы массой 450 кг, объемом

0,075 м3 (приложение 32).

и

ая

Расстояние между пригрузами определяется по формуле 8.20

н

lг =

Qг × g -Vг × ρВ × g

=

450×9,81- 0,075×1100×9,81

= 1,311м ,

н

qбал.в