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 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

Основными же нагрузками для опор почти всегда являются горизонтальные усилия. Горизонтальные усилия от трубопровода приложены на уровне опорных частей.

Вдоль оси трубопровода па подвижных опорах при его смепени: возникнут горизонтальные силы

Л г п = ЭтахЛв = Этахполн прав ц2 О)

В случае жесткого крепления трубопровода к гибкой опоро последняя должна быть проверена на величину возмонного продольного смещения трубопровода от изменения температуры и внутреннего давления

iJon - -Ьоп (.tnp. р "Г •пр. (/ - оп JT-- I И-" <-*/

где е„р р и Епр. ( - продольные относительные деформации от внутреннего давления в трубах ц от изменения температуры стенок труб; Окц и Спр. ( - кольцевые напряженш. от внутреннего давлс ння и продольные напряжения от изменен\1Я температуры, определяемые по формулам (2. 31) и (2.37); Lga - расстояние от неподви;!;-ной опоры до рассчитываемой подвиншоп опоры; Е - модуль упругости металла труб.

На неподвижных опорах с учетом того, что величипп трения на примыкающих к опоре левом и правом участках трубопровода могут несколько отличаться (до 20%), усилие будт равно

-4г„- (2i-lr.n + AKi) -0,8 (22-4r.n-f-.V.,,). (12.4)

где Si-r. ц U 2i4r. п -сумма продольных горизонтальных уси ЛИЙ, действующухх на промежуточные подвижные опоры на участках от неподвижной опоры до компенсаторов слева и справа. Индекс ] относится к большей величине (24 г, п + слева илп справа от рассчитываемой неподвижной опоры; YVki и Л<., - отпоры компенсаторов на соответствующих участках трубопроводов слева я сиравг от неподвижной опоры; Этах - максимальное значение коэффициента трения. Прп трении стали ,по-стали, на скользящих опорах Йтах = 0,3. При Катковых опорах 10 = 0,05/г, где /• - радиус катка.

Перпендику;[ярно осп трубопровода, когда нет поперечного смещения к каждой 113 опор (подвижной и рсподвижнон), приложено горизонтя.чьпое усилие от дакленн.ч ветра

Л,,,, == 1в = Zb

.-ев+ ирав

(12. 5)

Р;< чет:гу,ю 1сгроиую нагрузку на трубопровод г/в определяют \ -, фор.муле (2. Си;, iia пеподпижные опоры при укладке «змейкой- 11Д1)л:о>ч 1рубоиро1!ода пере/аотся горизонтальная составляюшач . I01JW-,; 1-акции ,..!м,!печая телшературы, внутреннего давления ii Bcri !. ла"рузки.

Как и в случае прямолинейной прокладки с компенсаторами, наибольшие деформации будут при нагреве труб, когда относительные удлинения от изменения температуры = Е аА t и от внутреннего давления ер = суммируются. С увеличением длины трубопровода, закрепленного на неподвижных опорах, произойдет его поперечное смещение на подвижных опорах, отчего увеличится стрелка «змейки». Увеличенне стрелки повлечет за собой язгиб труб в вершинах полуволн «змейки» я передачу продольного усилия (распора) на неподвижные опоры.

Поперечнод[у смещению трубопровода на подвижных опорах будут препятствовать силы трения, которые равны вертикальному давлению на опору от веса трубопровода, умноженному на коэффициент трения.

Рассматривая трубопровод как ломаный ригель, можно получить следующие выражения для определения усилий, передающихся на неподвижные опоры от изменения температуры стенок труб и внутреннего давления в трубопроводе:

при скользнщих промежуточных опорах

А , 3co.sV (Дад<Ч-0,2сТкд) , 9полн ОтахАоп* Jltp-------\--- •

при подвесных промежуточных опорах

---1

(12. G)

(12. 7)

Ветровая нагрузка действует как равномерно распределенная по всей длине трубопровода. В отличие от сил трения, влияние которых одинаково во всех пролетах «змейки», ветровая нагрузка препятствует поперечному смещению трубопровода в полуволнах, изогнутых навстречу направлению ветра, и наоборот, помогает смещаться трубопроводу в соседних полуволнах «змейки», где он изогнут в противоположную сторону.

Как в предыдущем случае, рассматривая трубопровод как ломаный ригель, найдем горизонтальную составляющую от ветровой иагруз1-.и:

при скользящих промежуточных опорах

Лв -

при подвесных, промежуточных опорах

Лв =

(12. 8)

(12.9)

Из сказанного следует, что передаваемые на иеж.п-ь-пу) >nopv усилия в смежных полуволнах от ветровой нагрузки Л., и Л. действуют в одну и ту же сторону, а усилия от г й<лвепяя т«.\[пературы и внутреннего давления Л tpi и Л /р., - а ра n стороны.

Расчетное продольное усилие, действующее иа неподвижную опору, можно выразить формулой

>1г.н-У1в1 + 1в. + ((Р1-0,8.4,р,). . (12.10)

В формуле индекс 1 относится к большей длине полуволны «змейки». Это выражение справедливо и тогда, когда соседние полуволны имеют одинаковую длину. Коэффициент 0,8 перед последним членом формулы (12. 10) учитывает возможную разницу в величине трения опорных частей в соседних полуволнах «змейки».

Продольные и поперечные горизонтальные усилия, действующие на скользящие промежуточные (подвижные) опоры, при зигзагообразной прокладке определяют по формуле

(12.11)

а г, лев-Ьпрап Лг. п = Огпах чполн 2

В формулах (12. 6)-(12. И) приняты следующие обозначения: Ф - угол между осью трубопровода около неподвижной опоры и прямой, соединяющий неподвижные опоры; L - расстояние между неподвижными опорами по прямой - длина полуволны «змейки»; / - расчетная (начальная) стрелка «змейки», равная расстоянию от вершины полуволны (места изгиба трубопровода при ломаном очертании) до прямой, соединяющей неподвижные опоры; / - мо-.мент инерции поперечного сечения трубопровода; дполн -- полная вертикальная расчетная нагрузка от собственного веса, веса продукта и обледенения; - расчетная ветровая нагрузка на трубопровод; /лев и /прав - размеры пролетов, примыкающих к рассчитываемой подвижной опоре; s - поперечное горизонтальное перемещение трубопровода на средней угловой опоре (отклонение от. вертикали), вызываемое внутренним давлением в трубопроводе и изменением температуры стенок труб; h - расстояние от места крепления подвески на средней опоре до оси трубопровода, s i - .тангенс угла отклоненпя от вертикали подвески на средней - углр-вой опоре; 6 max - максимальное значение коэффициентов трения (при трении стали по стали принимается 0,3)J cщJкoэффи ци eнf, учитывающий при скользящих опорах передачу части нагрузки, на промежуточные опоры.

Чем больше число опор, тем меньшая часть суммарного продольного усилия от ветра, пзменения температуры и внутреннего, давления Лр. „ дойдет до неподвижной опоры, так как в восприятии этих нагрузок будут участвовать и подвижные скользящие опоры. Значения коэффициента ка принимаются равными: при одной промежуточной опоре 0,8, при трех промежуточных опорах 0,6, при пяти промежуточных опорах 05 и при семи промежуточных опорах 0j4

На подвесных промежуточных опорах возникают горизонтальные составляющие вследствие отклонения подвесок от вертикали на величину s

л левЧ- прав

Лт,о -Чполи 2 h

(12.12)

Ветровая нагрузка передается полностью на неподвижные опоры. Для уменьшения на них нагрузок расстояния между опорами следует принимать одинаковыми.

Перпендикулярно распору (оси, соединяющей неподвижные опоры) на неподвижные, а также на промежуточные опоры действует сила ветра, определяемая по формуле (12. 5).

Для того чтобы в месте крепления трубопровода к неподвижной опоре в трубах не возникло опорных моментов в горизонтальной плоскости, трубопровод к опорам лучше крепить посредством вращающихся шарниров.

Когда трубопроводы укладывают прямолинейно, без компенсации продольных деформаций, вертикальную нагрузку на промежуточные опоры определяют, так же как и при прокладке трубопровода с компенсацией продольных деформаций, по формуле (12. 1). На прямолинейных переходах без компенсации продольных деформаций чаще всего специальных береговых опор не делают или устраивают их в виде подкладываемых под трубопровод железобетонных плит. Давление на плиту принимают равным нагрузке от половины примыкающего пролета длиной кр плюс нагрузки от небольшого участка трубопровода, находящегося в грунте. Если принять последний равным 5 давление на крайнюю опору будет

Ак. р = д,

полн

(12.13)

Горизонтальную нагрузку, действующую на промежуточные опоры прямолинейных переходов без компенсаторов вдоль оси трубопровода, при подвижных опорных частях определяют, как и при наличии компенсаторов, по формуле (12. 2), поскольку возможен небольшой сдвиг трубопровода в продольном направлении. При жестком креплении трубопровода к промежуточным опорам их прове-ояют на возможное продольное смещение трубопровода от изменения внутреннего давления и температуры стенок труб, которое может произойти из-за разницы в степени защемления концов трубопровода грунтом.

При отсутствии компенсаторов смещение принимают равным

Доп = 0,2 L (бпр р -f епр <) = 0,2 L "2""+"р . (12.14) Обозначения те же, что в формуле (12. 3).

Выполняя расчеты на продольное усилие при подвижных опорных частях по формуле (12. 2), нужно иметь в виду, что смещение от прикладываемой силы не дожет быть больше Доп, определяемого по формуле (12. 14). Если смещение от усилия получается больше, то расчет опоры производят на деформацию Дрп.

При прямолинейной прокладке без компенсации продольных ДеЛормаций опоры конструируют так, чтобы не происходило смещение трубопровода перпендикулярно его оси. Перпендикулярно оси

трубопровода опоры рассчитывают иа нагрузку от ветра и составляющую продольных усилий при возможном отклонении трубопровода от прямой линии в плане. Величина возможного максимального отклонения от прямой, т. е. стрелки изгиба трубопровода в плане на участке любой длины L, принимается / = О,OIL. Суммарное усилие, действующее на опору, будет

/1г.о= Лв + Лг/ = Чъ-

прав

0,01 Кр р + Опр ,), (12.15)

где F - площадь поперечного сеченпя трубы.

Очень важно, чтобы промежуточные опоры были достаточно жесткими в направлении, перпендикулярном оси трубопровода, так как с увеличением отклонения оси трубопровода от прямой возрастает усилие, передающееся на эти опоры.

§ 3. КОНСТРУКЦИИ ОПОР

Плитные опоры Когда под трубопровод, в местах его опирания на грунт, положены плиты, опорное давление распределяется на значительную площадь, четко фиксируется величина пролета. Устройство плитных опор может потребоваться при несущей способности грунтов

U-i)

l~l 0S23~iO2O

Сходы (2/5

, Скоба Qilo

-300-1500-

150А 250

-800-1600-

150-250

Рис. 12. 1. Плитная опора с ложем для укладки трубопровода.

менее 1,5-2 кПсм-, прп больших опорных давленпях п иеустой-чпйых откосах. Размер плит определяют, исходя пз условия передачи давления на грунт, однако длина стороны их должна быть не менее 0,4 vtt. Плиты выполняют из железобетона, но в северных за-.есенных районах могут делать и из дерева в впде двух рядов перекрестно уложенных коротышей.

Плитные опоры можно применять на крайних опорах в местах выхода трубопровода из грунта, а также на промежуточных грунтовых опорах. В мостах выхода трубопровода из грунта, а также на ироме;куточнь;\ грунтовых опорах с обсыпкой трубопровода грунтом уцобно применять п.чоскио плнты. Трубопровод укладывают на слон

песка толщиной 12-18 сл. Можно применять н плиты с ложем, соответствующим диаметру трубопровода (рис. 12. 1).

Железобетонные плиты с соответствующими опорными частями применяют при открытой прокладке трубопроводов по грунтовым опорам.

Свайные опоры При надземной прокладке трубопроводов свайные опоры применяют очень часто. СвайнЫе опоры не требуют трудоемких земляных работ, которые на переходах приходится выполнять с интенсивным

Рис. 12. 2. Железобетонные свайные опоры.

. vLiVXil.

4 - промежуточная скользящая; б - неподвижная с вращающимся шарниром; i - металлическая опорная подкладка; 2 - сборная желеаобетонная насадка; i - глухари; * - рельс;

5 - влектроизолирующая подкладка; 6 - алектроизолирующие пробки; 7 - металлическая ось опоры; S - металлические соединительные косынки; 9 - жепсзобетоиные сборные сваи.

водоотливом. Сваи помимо вертикального давления могут воспринимать и значительные горизонтальные нагрузки. Проектируются свайные опоры согласно СНиП главы И-Б, 5-62, специальных ука-ааний и инструкций.

15 Заказ 2185