Величина пригрузки трубопровода в воде согласно формуле (2.1) будет равняться

Определим расстояние между пригрузами и их число.

Для балластировки трубопровода выбираем чугунные одиночные кольцевые пригрузы со следующими характеристиками: масса 1100 кг, объем 0.185 м³, наружный диаметр 1.26 м, толщина груза 0.07 м, ширина 0.705 м.

Расстояние между пригрузами определяется по формуле (2.14).

(2.14)

где Q_г – масса груза, кг;

V_г – объем груза, м³.

Подставляя значения в формулу (2.14), получаем

_{Получаем, что число пригрузов будет равняться}

N_г=L/l_г=1200/3.027=396.43.

Принимаем количество пригрузов N_г=397 штук.

3. Расчет тягового усилия, подбор троса и тягового механизма

При протаскивании трубопровода или отдельных его плетей по дну водоема (траншеи), расчёт производится следующим образом:

Расчет тягового усилия ведем из условия (3.1).

(3.1)

где Т_р – расчетное тяговое усилие, Н;

m_тяг – коэффициент условий работы тягового устройства, m_тяг=1,1 при протаскивании лебедкой;

Т_пр – предельное сопротивление трубопровода на сдвиг, Н.

Расчет предельного сопротивления трубопровода на сдвиг можно разбить на три этапа.

Первый этап – трогание трубопровода с места на берегу.

Усилие протаскивания определяется по формуле (3.2).

Tпр=qi ×f × L + C + Eпас ,

(3.2)

где q_i–вес полностью снаряженного трубопровода единичной длины в воздухе (металл трубы, изоляция, футеровка, балластировка), Н/м, величина которого определяется по формуле (3.3).

qi =nсв (qмн +qизн + qфутн) +nсв qбалн.

(3.3)

f–коэффициент трения трубопровода о грунт при продольных перемещениях, который можно в первом приближении принять равным тангенсу угла внутреннего трения грунта, для глины tg j_гр=0,268 [1];

С–сопротивление трубопровода сдвигу, обусловленное сцеплением грунта, Н;

Е_пас – пассивный отпор грунта, Н.

Нормативный вес балластировки в воздухе определяется по формуле (3.4).

,

(3.4)

где ρ_ч– плотность чугуна. Берём ρ_ч=7500 кг/м³, тогда нормальный вес балластировки в воздухе будет равняться

Вес единицы длины трубопровода в воздухе равняется

q_i= 0.95×(1478.94+3191.8234+300.33315)+1.15×3496.344=8743.3357 Н/м.

Сопротивление трубопровода сдвигу определяется по формуле (3.5).

С=L×cгр×iтр ,

(3.5)

где c_гр – сцепление грунта, для глины c_гр=12 кПа;

i_тр – длина части окружности трубы, врезавшейся в грунт, м, величина которой составляет

i_тр=0,3×D_н.ф= 0.3×894.54=268.362 мм.

Тогда сопротивление трубопровода сдвигу будет равняться

С=1200×12000×0.268362=3864412.8 Н.

Пассивный отпор грунта находится по формуле (3.6).

(3.6)

где i_г–длина хорды той части пригруза, которая погружена в грунт, м;

–плотность грунта, принимаем для глины=1750 кг/м³;

t_г–толщина пригруза, м.

j_гр–угол внутреннего трения грунта. Для глины принимаем j_гр=15⁰.

Длина хорды той части пригруза, которая погружена в грунт определяется по формуле (3.7).

,

(3.7)

где D_н.г – наружный диаметр груза.

Тогда получаем, что длина хорды той части пригруза, которая погружена в грунт будет равняться

Подставляя полученные значения в формулу (3.6), получаем