Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

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

Объемный нее взвешенною в воде грун.з „о (а7)

1 + 0,5

= 0,97-10-- Н.см.

Предельное сопротнвленпс гпхнтя

трубы по форму.!,е (9.5) Р"™ ертнка.тьным (вверх) перемешт

9пр.гр= 1.52-10 sfl20.142- i!i!!! , , . \

V -+ l45-l04j + 0,97.]0-2j

X П71 i9m ,-.0 . я • 142г 1

+ 1 [1.52-10-2.120 X

(171 ~ 120)-142-г - "- - 1,45-10*

X (2-171 - 120) tg (0,7-27)+0,97-10" X

X (I7J - J20i« tg (0.7 - 27) + -lilL - 396 Н.см.

cos (0,7-27) Сопротивление поперечным пере.мещенням

пр - п. т + «гр-Упр. гр - - 81.3 + 0.8-396 - 235.5 Н/см. Коэффициент разгрузки

gnp. гр 396

Иэгнбная жесткость грубы

1Ь 16

Принимая ро=р, находим расчетную длину волны выпучнвання по муле (5.47):

265-3,75-10«

кр •

250 000-235,5

1 + 1-J-.

Мд64 6.5)2 7

= 6,8-107 см»

80 3.75-103 (2.5-106-235.5) £кр== 8,13-108 см 81,3 м. Длина хорды упругой кривой

Lo = 2psin- = 2 2500sin--150,5 м. ,

2 2 :1

Так как £,о>-кр, то потеря устойчивости возможна на участке крнвой,И этому pt=.o и критическое продольное усилие, которое может воетрииМ .мать данный участок, определяется по форму,пе

ivkp = 0,3759npPo--0,375-235.5-2,5-10 = 2,210 Н.

Определяем действующее эквивалентное продольное сжимающее усй.пие Кольцевые напряжения

Окц =

PjDn 1.1-7,5-138,7

j:- 346,8 МПа.

\силие I

S = (аМЕ + 0,2окц) F = (12-10-8-58-2,1 • 10 + 0,2-346,8)-72-,5 = = 1.57-105 МПа-см2= 1.57-I0 Н. Проверяем предельное состояние по продольной устойчивосгн

5<тЛ/кр. 1,57.10!<0,9-2,2-10, 1,57-10< 1,98-10.

Таким образом, принятое конструктивное решение рассчитываемого под-se.wHOro участка обеспечивает продольную устойчивость трубопровода.

пример 5. Определить шаг анкеров диаметром 400 мм (/vai,K=53 кН) и- условия продольной устойчивости газопровода 1420X16,5 мм (9тр= г~5770 Н/м, /=1,79-10 см*), выполненного упругим изгибом р=4000 м с углом поворота aISO, проложенного на болоте, подстилаемою минеральным грунтом - песками (fcrp=2). Участок газопровода относится к III категории (т=0,9). Рабочее (нормативное) давление 7,5 ЛШа. телте-ратурный перепад Л/=60 "С.

Вес единицы длины газопровода с продуктом

1г. п-Чгр + «п- IOOPIh = 5770 -Ь 0.95-100-7.5-1.387 =

= 7150 Н/м = 7,15 кН/м. .

Допускаемая нагрузка на анкерное устройство по (9.14)

Банк 2-2-53-0,5= 106 кН.

Эквивалентное продольное сжимающее усилие

5:го,2-Ц-- -- -Ь 1210-6.2,MOs-ooy727= 160347МПа-см-V 2-1,65 ) I

1,6-10 Н.

Предельное сопротивление поперечным перемещениям газопровода, обеспечивающее его устойчивость, определяется из (5.48)

q =--lii!-119 Н/см = 11,9 кН/м.

0.375рот 0,375-4- lOS-0,9

Выталкивающая сила воды, действующая па трубопровод, по (9.3) = "JV 10500 16900 Нм = 16,9 кН/м.

Шаг анкеров из условий продольной устойчивости

106 I

= 4,8 м.

«гпр - <?т. п + <7в 11,90 - 7,15+16,90

Проверяем условие возможности образования волны выпучивания на д.пиие упругой кривой, ириишая в (5.47) Ср=0:

4 = 265-2,1.10-1,79-10« ,

2-11,9-4-105

Up = 102,4 м;

а 1,5°

Lo 2р sin - = 2.4000 sin-= 104 is;

. Lo>Lp: 104 > 102,4. TaKH.v образом, необходимый шаг анкеров равен 4.8 м.

Пример 6. В качестве иллюстрации применения программы «Дога) пода» приведен пример расчета подземного трубопровода с криволинейнр н вертнкальной плоскости осью, проложенного п обводненной траншее.

Трубопровод рассчитывается на виутреинес давление р=7,Ъ МПа температурный перепад Д<50°С. Рассчитываемый участок выполнен труб 1420X17,5 мм за исключением криволинейной вставки с углом 9", то! шина стеики которой 6=19,5 мм. Угол поворота (вогнутый) равный 4°, bi гюлиен упругим изгибом р=2500 м. Физико-мехаШ!ческие характеристики талла трубы следующие: /?" = 570 МПа, ? 2 = 470 МПа; иа участках 2а 28 R" = 420 МПа. Высота засыпки над трубой меняется по длине труб провода в пределах 100-140 см, объемный вес грунта Yrii==15; 17 кН/: угол Енутреияего трения фгр = 1Э; 30°, сцепление Сгр=0,003; 0,012 Л1Г модуль деформации грунта засыпки frp яас=25; 38 МПа, модуль д, формации грунта осиоваиня £гр. ося35; 48 МПа, коэффициент Пуассон грунта ргр=0.12; 0,22, коэффициент касательного сопротивления Схо=-0,С 0,033 .МПа/см. несущая способностъ грунта i?rp=0,12; 0,15 МПа, коэф пиент пористости е=0,75. Расстояние от верха засыпки до уровня воды иястся по длине рассчитываемого участка в интервале 50-2.50 см. Для об печения устойчивости положения трубопровода предусмотрена его бал. стировка утяжеляющими грузами и закрепление анкерными устройства! Интенсивность дополнительной нагрузки изменяется от О до 140 Н/см (п закреп.яснии анкерами в столбце «вес дополиительно1о груза» условно с вится знак минус)

Разбивка рассчитываемого участка на элементы изображена иа рис. 48. Длины элементов и углы между ними приведены и форме представлени* исходных данных. Исходные данные для контролн ввода распечатываютс (см. результаты, выдаваемые с 3B.V\).

На определенном расстоянии от крайних углов поворота считается, > тгрубонровод «защемлен». Алгоритмом программы это условие реализуете в виде значений усилий по концам Поэтому контролем правильности вы-<>ора сечения, которое можно считать «заще.м.ченным». служат перемешення. В приведенном примере расчета в начале участка поперечное перемещение имеет -22 порядок, продо-чьнос -6, в конце участка соответетпенно -21 и -6 порядок, т. е. перемещения равны нулю. Это показывает пра-внлыюсть принятых граничных условий. Из анализа распределения продольных и поперечных перемещений и трубопровода по длине следует, что общая ,ч.лнна рассчитываемого участка в данном примере может быть уменьшена.

-Характер распределения перемещений ио длине, полученный на оено-вапин расчета, показывает, что на первом угле поворота поперечные перемещения направлены вниз и их максимальная ве-чичииа равна 2,46 с на BTopovi - поперечные перемещения направлены вверх и равны 4,2 с . на третьем - поперечные перемещения незначительны и не превышают 0,7 см. Отметим, что хотя первый угол попорота, равный 9", больше второго, рапного 6°, поперечные перемещения па пос.чедием большие, что объ-

PoSepxmcmb зеили

10200 £0г Ось трубепробсда

Рнс. 48 Схема рассчитываемого участка трубопровода с разбивкой на эле-]

ясняется меньшей жесткостью грунта засыпки по сравнению с оскова-iuic>«

Из рассмотрения результатов прочиостиого расчета следует, что наибольшие напряжения в растяпу-тон зоне П!кеют место в 14 элементе, принадлежащем второму уг.лу поворота, и равны 96,6 .МПа. Напбольипш нппряжсиия в сжатой зоне сечения имеют место на стыке 10 и 11 элемента, т. е. на участке первого угла поворота, н равны 129,1 МПа, допу-гк.чемые напряжения в сжатой зоне равны 227,3 МПа.

Построив эпюры перемещении, усилий и напряжений, моЖ1ю судить о характере работы рассчитываемого участка трубопровода

Выводы, полученные в результате расчета (см. пример), свидетельствуют о том, что принятое конструктивное решение удовлетворяет пре-.1е.1ьиым состояниям, устагювленным нормами. Рациональное конструктивное решение можно выбрать методом вариантного проектирования различных, схем прокладки н балластировки.

Пример 7. В качестве иллюстрации применения программы «Шаг - поДа» рассмотрим расчет участка трубопровода типа шлейфа компрессорной станции, конфигурация которого в плане изображена иа рис. 49. Левая точка рассчитываемой системы принята иепадвижион, т. е. полагливо-сти ее трех связей - угловой, поперечной и продо-чьиой - приняты равны.мн нулю. Справа рассчитываемый участок трубопровода примыкает к основ-поп магистрали. Подат.ливостн э70й связи вычисляются программно в соответствии с приведенными в гл. 6 расчетными формулами. В связи с этим введены исходные данные основной магистрали: трубопровод размаром 1020X16 мм, высота засыпки над трубой 100 см, расстояние от трубы д»

стенки тракшеи 24 см.

Шлейф характеризуется следующилН! параметрами. Трубопровод размером 1420x26 мм, углы новорота выпо.чнены из отводов радиусом ЬЗДс.м. cлoDИo принято, что но длине рассчитываемого участка применены труби с pa3.™4HVAMH предстамн текучести металла (Rf = 400 МПа, ЗоО.МПа). Гсмнературный перепад и виутрениее давление одинаково по длине и со-став.чяет Л<=56,5С, р=7,5 МПа.

Грунты по длине рассчитываемого участка различны: песок и суглл нок. Физико-механические характеристики песчаного грунта: объемный вес Угр = 19 кН/м\ угол внутреннего трення фгр=35, сцсп.ченне с,р=0,001 МПа. модуль деформации грунта £=30 .МПа, коэффициент Пуассона грунта 1гр=0,25, обобщенный коэффициент касательного сопротивления ipynrs

58 HJ]**"

мепты

Рис. 49. Схема рассчитываемого участка

185-

Выходная информация

Отдел: Заказ: Вариант: Дата:

Расчет подземного участка трубопровода на прочность и устойчивость в вертикальной плоскости

Исходные данные; Количество разбиений Левый конец защемлен Правый конец защемлен Нормативное давление, МПа Температурный перепад, °С Наружный диаметр трубы, см Коэффициент линейного расширения Модуль упругости металла, МПа Коэффициент, отражающий условия участка

с учетом обводнения ( «Дога - вода» ) 27

работы

142 .000012 210 000

1.00

Коэффициент Пуассона металла Удельный вес металла, кН/м Коэффициент условия работы Коэффициент безопасности по материалу

Коэффициент надежности Коэффициент перегрузки грунта

0.3 78,5 .90 1.34

1.10 0.80

\1 р о л I» л 1

Номер

участка

I. см

у. градусы

1200.

1200.

4350.

4350.

4350,

4350.

1000.

2000.

4000.

6000.

6000.

6000.

6000.

6000.

0.0 I

-0.30 -1.00 -1.00 ! -1.00 I -0.50 0.0 0.0 -0.0 0.0 < 0.0

0.0 0.0 0.0

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

1.75

140. 140.

100. 100. 100. 100. 100. 100, 100. 100. 100. 100. 100.

.012

.012

.012

.012

.003

.003

.003

.003

.003

.003

.003

.003

.003

.003