Главная Переработка нефти и газа обводненной части грунта. Коэффициент пористости грунта должен отра-. жать не только результаты изысканий, но и способ и время обратной за- сыпки траншеи грунтом. Прн проектировании трубопроводов на участках, сложенных грунтами,.! которые могут перейти в жидкопластическое состояние, при определении выталкивающей силы следует вместо объемного веса воды принимать объ- емный вес разжиженного грунта, определяемый по данным инженерных изысканий. Сопротивление грунта продольным перемещениям трубы зависит от уровня воды и относительной глубины заложения трубопровода. Пре-, дельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубы иа еди- ницу ее длины можно определить по следующей формуле; пp.гp = 2">A(Yгp- +yb3b--)tg«P.p + 0,6TtD„c. (9.8)] При расчетах по формуле (9.8) следует учитывать, что если Лв> то необходимо принимать h=ho. Коэффициент Сл, учитывающий образош ние свода естественного равновесия при продольных перемещениях трубн определяется по следующи.м зависимостям, аппроксимирующим экспериме!] тальные кривые: для песчаных грунтов Сй= 0,416---0,056 -f- 0,095; для глинистых грунтов Ch= 0,367 -0,046 4-0,06. (9.9) (9.\ § 3. Сопротивление перемещениям трубы при наличии балластировки трубопровода При определении сопротивления поперечным перемещениям трубы необходимо учитывать не только сопротивление грунта, ио и сопротивлепне, оказываемое дополнительными закрепляющими устройствами. Расчетное предельное сопротивление поперечным перемещениям трубы вверх можно записать в виде 9пр = «п. т + "грпр. гр. (94) где qn. т - положительная плавучесть трубопровода; Пгр коэффициент перегрузки для грунта, принимаемый согласно СНиП П-45-75 равным 0,8; Qnp. гр - предельное сопротивление грунта. Расчетная положительная плавучесть трубопровода определяется по формуле п. т тр I доп Чвъпг {9.12У где тр - расчетный вес единицы длины трубопровода; выт - расчетная выталкивающая сила иа единицу длины трубопровода. Под 9доп следует понимать величину прнгрузки иа единицу длины трубопровода. При расчете на эксплуатационный период в доп вк!тючается расчетный вес продукта. Если балластировка осуществляется с помощью грузов, то при вычислении (7д„п следует учитывать выталкивающую силу воды, действующую иа данную конструкцию. При вычислении расчетной положительной плавучести по формуле (9.12) необходимо нормативные значения всех составляющих умножать на коэффициент перегрузки, который R соответствии с нормами следует принимать: для собственного веса тру- бопровода равным единице; выталкивающей силы воды -1,05-1,1о; для веса железобетонных грузов -0,95; для сплошного обетонировапия - 0,9.3- 0,9; для веса продукта - 0,95. Если трубопровод закрепляется анкерами, •to величина Чдоп вычисляется по формуле 9доп = BanJl, (9.13) где Бавк - расчетное усилие (допускаемая нагрузка) на анкерное устройство; Z - расстояние между анкерами. Для винтовых анкеров согласно СНиП П-45-75 расчетное усилие (£анк) определяется по формуле Баяк = zferplvahklaHKi (9.14) где Z - число анкеров в одном анкерном устройстве; ferp - коэффициент несущей способности грунта, в котором находятся лопасти анкеров: Группа грунта Грунты *гр Мягкопластичные глины и суглинки, пластичные супеси 1 Пески мелкие, плотные и средней плотности, маловлажные, влажные и водонасыщенные; полутвердые тугопластнчные глины и суглинки 2 Пески гравелистые, крупные и средней зернистости, маловлажные, влажные и водонасыщенные; твердые супеси, глины и суглинки NaHK-максимальная (критическая) нагрузка иа одни винтовой анкер, завинченный в грунт 1 группы на глубину не менее шести днаметров лопасти: Диаметр анкера, мм 100 150 200 250 6 500 7 500 13500 21000 Диаметр анкера, мм 300 400 500 600 30 000 53 000 83000 120000 /Панк - коэффициент условий рвботы анксрпого устройства, принимаемый равным 0,5 при z<2 и 0,4 -при z>2. В последнее время стали использоваться свайные анкера раскрывающегося типа АР 401, обладающие повышенной несущей способностью. .Методика по определению максимальной критической нагрузки для таких анкеров учитывающая как глубину заложения свайных анкеров, так и физико-механические характеристики грунта, изложена в 126]. Предельное сопротивление такого анкера определяется по формулам: при Ланп/авк5 прн Лалк/авк>5 Wa„K = VrpV f SCrp; (9.15) (9.16) где Ланк - глубина заложения лопасти от дна траншеи; анк - диаметр лопасти анкера угр - средневзвешенный объемный вес грунтов, залегающих от дна траншеи до отметки заложения анкера, определяется с учетом уровня обводнения; V-объем конуса выпирания. W [0,75d2 -f A„„,tg>,p (1.5аяк + Л,„„18ф)]; (9.17) S - боковая поверхность конуса выпирания, cos Фгр (9.18), Фгр -угол внутреннего трения; Сгр - сцеплеине грунта; овк -суммарная площадь лопастей анкера; коэффициенты А и В определяются в зави. симости от угла внутреннего трения фгр:
Прн определенни предельного сопротивлення продольным перемещения также необходимо учитывать положительную плавучесть трубы. Однако пр этом необходимо учитывать, что анкера практически не препятствуют про-] дольным перемещениям трубы, т. е. предельное сопротивление должно вы- числиться по формуле пр "гр [ т-9анк)*ё Фгр+ Wrp. (»»9l В этой формуле предельное сопротивление грунта продольным переме щениям трубы определяется по (9.8). § 4. Определение пригрузки для упругого изгиба трубопровода Равномерную нагрузку, необходимую для изгиба трубопровода по за-1 данному радиусу обычно определяют нз условия, при котором прогиб балки: посередине пролета, равного расстоянию между началом и концом дуги кривой (хорде), равнялся стрелке кривой. Тогда пригрузка определяется по формуле Стрелка прогиба / и длина хорды кривой L (пролет) определяются, пгходя нз принятой формы кривой в виде окружности: L = 2psinp/2, (9.21) (9.22), где р - радиус окружности; р - угол поворота. Коэффициент k отражает граничные условия. Напрн.мер, для погнутых] кривых значение k принимается равным 5/384, т. е. концы балки счита-J ются щарнирнымн. Если считать, что одни конец балки защемлен, а дрзгс" шарнирный, то fe= 1/185. Н. А Кухтернным и автором предложен иной подход к определени пригрузки для изгиба трубопровода. Будем исходить нз условия, что нам необходимо обеспечить заданный угол поворота трубопровода прн ограни- чеинях по изгибным напряжеиням трубы. Пренебрегая, нз-за малости углов ] поворота, иеснмметрнчностью системы, для рассматриваемой балки можно: принять, что углы поворота оси балки по концам равны ио абсолютной ве- личине половине угла поворота трассы. На рис. 47, а изображена принятая расчетная схема для вогнутой кривой, причем, как и ранее для дуги окружности; расстояние от места поворота трубопровода до условной вершины названо тангенсом Т, а от оси трубы до условной вершины - биссектри- fin 0
Рис. 47. Расчетная схема поворота трубопровода с помощью упругого нзгнба сой в Из решения уравнения поперечного изгиба балки при принятых граничных условиях: Eld*y;dxE,; (9.23) у = dy/dx = 0; dyJdx=±f,/2 прн х=0, L. (9.24) находится форма упругой липни трубы рх Б 12Е1 24£/ (9.25) где EI-изгнбная жесткость трубы; Биаг - интенсивность поперечной нагрузки; р -угол поворота; L-длина волны изгиба. Отметим, что решение дифференциального уравнения (9.23) содержит четыре произвольных постоянных, в то время как граничных условий у нас шесть. Дополнительное граничное условие служит для определения длины вачны изгиба, которая определяется по формуле 12£/р (9.26) Так как обычно в практике проектировапня принято характеризовать упругий изгиб минимальным радиусом оси трубопровода, то на основании (9.25) и (9.26) находим минимальный радиус Отсюда искомая поперечная распрсдсюниая нагрузка £„яг--• (9.28) Таким образом, на основании формулы (9.28) нри заданном угле поворота оси траншеи и мнннмальном радиусе упругого изгиба трубопровода, определяющих максимальное напряжение в стенках трубы при изгибе, вычисляется необходимая равномерно распределенная нагрузка. С использованием формулы (9.28) можно также определить тот минимальный угол Поворота, который можно осуществить за счет нзгнба трубопровода под Собственным весом при укладке его в пеобводнеиную траншею прн задан- rwc£f*" "««и-альный радиус при заданном угле поворота. В этом случае величина £„зг принимается равной весу единицы длин трубы: 2£/ 9трР (9.29» (9.С „япяпп, п*"" формулы для определения пеоблодимых геометрпческн параметров. Длина волны изгиба определяется по (9 26)" ее также можнп! ocTSa "Р" ""Р "Р и минимальны! ради"" Расстояние от начала кривой до вершины поворота (см. рис. 47, а) (9.31 cos р,2 * 0.75pp. Расстояние от низа кривой до вершины поворота (см. рис. 47, а) =-g4-Pp(3.2tgp.2-p)ffe 0,141р2р. (9.32) (9.33) ?панХТ г ZI f ™°б™Д«о вычислить про.меж}точяые отметки д„а1 траншеи. В связи с этим запишем уравнения изогнутой оси тоубопоовопа в системе координат, приведенной на рис 47, а- труоопровода) (9.34) нГя абшисГ?очТи."" W*- "О (9-31); =х/1 - безразмер.] выпЛпПпJ™ "Р-етров упругого изгиба трубопровода по lZJ предпосылками расчета, как и ранее Все обо- значения принимаем аналогичными предыдущим (рис. 49,6) Приведем без вывода необходимые расчетные формулы- 11риведем оез длина волны изгиба минимальный радиус упругого изгиба Р = 2] 3£-/р Зизг (9.35)j (9.36) mnlSvfv? упругого изгиба трубопровода с углом поворота Э и минимальным радиусом оси изгиба р < л» онзг ----, (9.37 9PV мини.мальный уго.ч поворота при изгибе трубопровода под действием собственного веса трубы Pmin - -г- Л -~ > 3 V .УтрР* (9.38) минн.мальиый радиус оси изгиба трубы под действием собственного веса при заданном угле поворота Pmin-2 l/-(9.39) V 99рР2 • длина волны изгиба, выраженная через угол поворота и минимальный радиус оси изгиба: 1 = зрр: расстояние от начала кривой до вершины поворота Г = Л. % 1.5Рр; 2 cos р/2 (9.40) (9.41) расстояние от вершины кривой до вершины угла поворота £ = Рр tgp.2 - р) 0,188pp; (9.42) уравнение упругой линии в системе координат, приведенной на рис. 47,6: f (x) = p/(-~l-Y8-b-j-*), (9.43) где р - угол поворота; /=L/2 - половина длины волны изгиба; =хД -безразмерная абсцисса точки. § 5. Устойчивость положения и продольная устойчивость подземного трубопровода Расчет трубопровода, как и любой другой строительной конструкции, должен производиться на нагрузки и воздействие в условиях строительства н эксплуатации. В процессе строительства должно обеспечиваться проектное положение подземного трубопровода. Не касаясь техпологни нропзподства работ по укладке трубопровода на дно траншеи, рассмотрим те нагрузки и воздействия, которые действуют прн это.м, а также условия обеспечения проектного положения трубопровода. Укладка трубопровода па дно траншей может производиться при от-сутсгБнн обводнения траншеи, причем обводнение может быть уже носче засыпки трубопровода грунтом. Укладка трубопровода в некоторых случаях может производиться и в обводненную траншею. В связи с этим в различный период действуют и различные сочетания нагрузок. В общем случае будем исходить из того, что обводненный грунт обладает определенной удерживающей способностью против поперечных вертикальных (вверх) нсре-мещелий трубы. Удерживающая способность определяется расчетом на основании данных гидрогеологических изысканий и прогноза изменения физико-механических свойств грунтов, В ряде случаев, исходя нз возможной недостоверности исходных данных по грунтам, а также с целью обеспечения надежности трубопроводов больших днаметров, сошасно нормам, «балла-стиропка грунтом» не учитывается. Прн укладке трубопровода на дно пеобводненной траншеи необхмимо обеспечить проектное положение трубопровода, т. е. соответствующие углы 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 [ 28 ] 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||