3.5 Определение параметров балластировки

Принимаем чугунные грузы;

Диаметром 530 мм, масса груза , R₁ = 385 мм, R₂ = 320 мм, R255 мм, A=360 мм, М=500 мм.

Вес балластировки в воздухе:

где -расчетная нагрузка от веса продукта (;

;

Расстояние между грузами:

Количество грузов:

где L -длина участка ;

комплектов;

3.6 Расчет усилия протаскивания. Расчет тягового усилия и подбор тяговых средств

Исходные данные: грунт -суглинки, угол внутреннего трения грунта =25, удельный вес грунта в воздухе=1510³ Н/м, сцепление грунта =1010³ Н/м²; балластировка произведена кольцевыми чугунными пригрузами, длина протаскиваемого трубопровода L=280 м; удельный вес деревянной футеровки - . Основным параметром укладки трубопровода в проектное положение протаскиванием по дну траншеи с помощью заранее уложенного по дну тросса является усилие протаскивания .

Первая стадия: трогание трубопровода с места по грунтовой дорожке.

где f -коэффициент трения трубопровода о грунт при продольных перемещениях,

C –сопротивление трубопровода сдвигу, обусловленное сцеплением грунта;

G -общий вес офутерованного трубопровода в воздухе:

где L -длина протаскиваемого трубопровода, L=280 м,

-расчетная нагрузка от собственного веса футеровки,

где -удельный вес деревянной футеровки,

-наружный диаметр офутерованного трубопровода.

;

E -пассивный отпор грунта движению пригрузов:

где t=0,17 м -толщина пригруза [ ] ;

-удельный вес грунта в воздухе [ ];

- угол внутреннего трения грунта;

N -число пригрузов на трубопроводе;

I -длина хорды той части пригруза , которая погружена в грунт;

где -диаметр кольцевого утяжеляющего груза;

где =0,3D_н -длина части окружности трубы, резавшейся в грунт;

;

;

Вторая стадия: скольжение по грунтовой дорожке. Независимо от способа балластировки:

;

Третья стадия: скольжение по дну подводной траншеи. Независимо от способа балластировки:

где -общий вес протаскиваемого трубопровода в воде,

-коэффициент трения трубопровода о грунт в воде, ориентировочно:

;

Четвертая стадия: трогание трубопровода с места после временной (более одного часа) остановки протаскивания.

где -площадь поверхности контакта трубопровода и пригрузов с грунтом;

где L -длина перехода , -угол дуги опирания на грунт;

-интенсивность присоса трубопровода ко дну подводной траншеи

;

;

где -значение сцепления грунта в воде;

;

Расчётное тяговое усилие определяется:

где -коэффициент условий работы, принимаемый m_тяг=1,1 при протаскивании лебедками,

-максимальное усилие протаскивания;

Для уменьшения усилия протаскивания производим подъём конечного участка трубопровода трубоукладчиками. Используем 15 трубоукладчиков ТГ-321. Это позволяет уменьшить тяговое усилие на первой стадии. Расстояние от точки касания трубопроводом грунта до первого крана-трубоукладчика определяется:

где - безразмерный параметр [ ];

- высота подъёма трубопровода;

-нагрузка от собственного веса трубопровода;

, (9.6.16)

Расстояние между трубоукладчиками определяется:

(9.6.17)

Усилия на крюках кранов- трубоукладчиков от собственного веса трубопровода определяется:

где - безразмерные параметры [ ];

, (9.6.18)

; (9.6.19)

Изгибающие напряжения в трубопроводе в точках подъёма крайними трубоукладчиками определяются:

где - безразмерный параметр [ ];

(9.6.20)

Максимальные изгибающие напряжения в пролете определяются:

где - безразмерный параметр [ ];

(9.6.21)

Проверка прочности трубопровода производится по условию:

(9.6.22)

(9.6.23)

84,35<230,21;

95,26<230,1;

оба значений напряжений удовлетворяют условию прочности.

Определяем массу поднимаемого участка:

L=255м -длинна поднятого участка,

;

Усилие протаскивания при приподнятом участке трубопровода:

;

В качестве тягового средства используем лебедку ЛП -301, с тяговым усилием 3000 кН, с подвижным блоком. (Либо бульдозер с тяговым усилием 3000 кН)

Тяговый трос подбирается в зависимости от его разрывного усилия:

где -коэффициент условий работы, [ ];

-коэффициент надёжности по нагрузке от тягового усилия, при протаскивании по грунту [ ];

-коэффициент однородности троса, равный для нового троса 1,0 [ ];

-коэффициент тросового соединения с трубопроводом, [ ];

(9.6.24)

С учетом применения блока расчетный параметр стального каната для протаскивания трубопровода имеют следующее значение: при применение одношкивного подвижного блока о одношкивного неподвижного блока

Усилие S, создаваемое лебедкой на ходовом конце каната, определяется:

где n=2 суммарное число шкифов в блоках;

- коэффициент равный 10 для стального каната;

(9.6.25)

Учитывая значения разрывных усилий для стальных канатов, приведенных в сортаменте, в качестве тягового троса, выбираем стальной канат диаметром 48.5 мм маркировочной группы 1700 МПа по ГОСТ 3079-80.

Для закрепления лебедки используем анкер. Несущая способность анкера определяется с двух-трех кратным запасом по формуле:

где z - параметр определяемый по формуле:

(9.6.26),

где -угол наклона тросовой оттяжки к горизонту;

d -диаметр анкера;

h -глубина заложения анкера, считая от оси.

Диаметр бревен 20-25 см;

(9.6.27)

Длина анкера составляет 2м.