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

Если подвески между цепями растянуть, то величина ЛЛ должна iiNfeTb также знак плюс.

При укорочении цепей и подвесок величины ASo, ASb, AS и AN должны иметь обратные знаки.

При отсутствии подвесок между цепями расчет упрощается. Верхние цепи становятся прямолинейными оттяжками нижних цепей (если пренебречь провисанием их от собственного веса троса).

Нижняя цепь в каждом нолупролете может быть рассчитана, «ак указано выше.

Величина общего распора

8/

Прогиб будет зависеть почти исключительно от понижения среднего узла:

Cf-lS-i (То S(, ctg

\ sm Ог

cos do

(14. 65)

где - длина прямолинейной верхней цепи в пределах полупролета; Ог - напряжения в верхней цепи; So - длина оттяжки; Оо - напряжения в оттяжках; щ - угол наклона верхних цепей (вант) к горизонту; Со - угол наклона оттяжек к горизонту; - модуль упругости верхних цепей и оттяжек (тросов); / - стрела до среднего узла.

§ 4. РАСЧЕТ НЕСУЩИХ КАНАТОВ В ВАНТОВЫХ ФЕРМАХ

В простейших вантовых фермах с прямыми наклонными вантами (рис. 14. 4, а и б) при гибкой балке жесткости (как это имеет место на переходах трубонроводов) каждый наклонный канат (вант) воспринимает нагрузку, находящуюся на примыкающих участках между точками подвески или опирания трубопровода, т. е. на двух соседних пролетах. Передачу нагрузки можно считать, как в простых балках, разрезанных в точках подвески или опирания.

Если расстояние между точками подвески или опирания трубопровода на опоры равно с, то вертикальное усилие, приложенное к канату (ванту),

P. = q,c, (14.66)

где сум - суммарная расчетная нагрузка с учетом временной эксплуатационной.

При расчете оттяжек, пилонов и опор влияние эксплуатационной временной нагрузки обычно будет невелико и ее можно не учитывать. Растягивающее усилие в наклонном канате (ванте) (рис. 14. %

Nb =

(14.67)

и горизонтальная сила, приложенная к трубопроводу в месте крепления каждой ванты, -j г «j с

(14. 68).

где Оа - наклон рассчитываемого каната к горизонту.

Рис. 14. 4. Схемы вантовых переходов.

а - простейшая вантоваа с двумя вантами; б - вантовая с четырьмя вавтами; < - вантовая, с дополнительными нижними тросами.

Усилие в оттяжке будет равняться сумме горизонтальных составляющих усилий, возникающих во всех вантах полупролета, поделенной на косинус угла наклона оттяжки к горизонту, т. е.

cos QoT

COSOoT

(14. 69)

где Qg,, - угол наклона оттяжки к горизонту.

cnpi перехода с наклонными вантами, прикрепленными непо-

в пп?°""° " трубопроводу, будет зависеть от удлинения вантов ределах пролета и удлинения оттяжек.

Удлинение вантов

удлинение оттяжек

А5в =

Рв Sb

(Тот Sot Ей

(14. 70)

(14.71)

Прогиб трубопровода в месте крепления данного ванта будет складываться из прогиба от удлинения ванта и прогиба от удлинения оттяжки. При качающихся или гибких пилонах от возникающих в вантах и оттяжках напряжений прогиб

Орт gpT ctg ав ,,,, „„,

При жестко заделанных пилонах и свободном перемещении канатов на их вершинах

От изменений длины вант и оттяжек под влиянием колебаний температуры прогиб будет равен

А/, = + A.?oTiCtgaB М4.74)

" зшав cosooT

при свободном перемещении канатов на вершинах жестких пилонов

ASBi + hSot И4.75)

А/.=

Температурные удлинения вант и оттяжек:

А5в ( = аА<5,; ASoT ( = аА« 5от.

(14.76) (14.77)

В выражениях (14. 70)-(14. 77) приняты следующие обозначения: ав и ffoT - напряжения в вантах и оттяжках; и 5от - длины наклонных вант и оттяжек; Е„ - модуль упругости вант и оттяжек; и а,, - углы наклона к горизонту вант и оттяжек; а - коэффициент линейного расширения вант и оттяжек (для стали а = 0,000012); At - расчетное изменение температуры вант и оттяжек.

При непосредственном креплении вант к трубопроводу изменения, длины последнего под воздействием внутреннего давления скажутся на вертикальных смещениях точек крепления (прогибах трубопровода).

Изменение длины трубопровода ASrp на участке от середи! пролета до места крепления данной ванты от внутреннегодавлег AS. - " ----"

тр .в.д,

изменения температуры стенок трубы ASpt "

дольных сил, передаваемых на трубопровод в местах крепления вант AS., равняется

= гр. в. д + А,р., + А5р . (14. 78)

При наличии компенсаторов по концам трубопровода (рис. 14. 4):

где Е - модуль упругости стали, равный 2,1 • 10" кГ/см; Др - длина участка трубопровода от середины пролета до места крепления ванты, где определяется прогиб, в см; Zp.k - длина участка трубопровода, на котором действует продольное усилие 7V„ в пределах полупролета в кг; - продольное усилие в трубопроводе от натяжения вант, действующих на рассматриваемом участке; F - площадь поперечного сечения трубы в см.

Остальные обозначения те же, что и выше.

Вертикальное перемещение трубопровода в месте крепления любой ванты будет равняться

А/тр = А5тр ctg ав. . (14.82)

Суммарный прогиб трубопровода в местах крепления вант

А/= А/„ + АД + АДр. (14.83.)

Сечение вант и оттяжек подбирается, как и в других системах, из условия

fid/cimimj/cK > iVSiax, (14.84)

где Nx - максимальное усилие в тросе от расчетных нагрузок.

Остальные обозначения даны в формулах (14. 15) и (14. 32).

При расчете трубопровода (определения расстояния между вантами) нужно учитывать все факторы. При передаче усилий от вант на трубопровод не вдоль оси последнего нужно учесть эксцентрп-сятет приложения усилий Лтр.

Передачи усилий от вант на трубопровод можно избежать, еслп применить систему с дополнительными нижнилш тросами (рис. 14. 4, в). В такой системе суммарный распор определяется от сосредоточенных грузов Рв, приложенных в местах подвесок. Суль «арный распор, приложенный к верху пилонов при К = - и длине чанелн с (из загружения линии влияния Н),

(14. 85)

Усилие в оттяжке определяют подобно другим системам:

COSOoT

(14. 86)

Усилия в ванте Лз и нижнем элементе {7,-определяют из равновесия узла, ближайшего к опоре:

(14.87) (14. 88)

р sin (90-аз)

sin (90°-Р) "а-" sin(a + p)

Зная величину усилия Z7 >, из равновесия следующего узла можно определить значения усилия Sz и Ui.

Возможен и иной путь - составление уравнения равновесия после рассечения фермы.

§ 5. РАСЧЕТ ВЕТРОВЫХ КАНАТОВ В ВИДЕ ОДНОЦЕПНОЙ ВИСЯЧЕЙ СИСТЕМЫ

Ветровые канаты натягивают с обеих сторон трубопровода в горизонтальной или слегка наклонной плоскости часто по типу одноцеп-ной висячей системы. Связь с трубопроводом осуществляется с помощью оттяжек, подобных несущим подвескам. В местах пилонов ветровые канаты опираются на специальные жесткие элементы.

Стрелка у ветрового каната Д принимается меньше, чем у несущих, примерно в 2 раза, т. е. в пределах Лз-/зо пролета. Обычно величину стрелки назначают равной /,д-/зо пролета. Схема ветровых канатов приведена на рис. 14. 3, а.

Усилия в горизонтальных (ветровых) канатах возникают от действия ветровой нагрузки на трубопровод, эксплуатационный мостик (если он запроектирован) и другие детали пролетного строения. В горизонтальных канатах так;ке возникают усилия от понижения температуры.

Нагрузка от воздействия ветра на горизонтальные канаты и подвески невелика, и ее можно при расчете не учитывать. Длина оттяжки

Sn в -

COS Оо

(14.89)

Длина каната между опорными точкадш (консольными выносами или др.)

Sk. в -L

Полная длина, ветрового каната

5в = 2So, в -- Sk. в-

(14. 90,1

(14.91;)

От ветровой нагрузки н температурных колебании будет изменяться стрела ветровых канатов Д. При этом канат, находящийся со стороны действия ветра, будет натягиваться, а с противоположной стороны выключаться из работы и провисать. При перемене направления ветра произойдет обратное перераспределение усилий в ветровых канатах.

Если канаты не будут HNieTb предварительное натяжение, то под воздействием ветра они будут вибрировать и вместе с ними будет колебаться трубопровод. Чтобы в процессе эксплуатации ветровые канаты были всегда растянуты и колебания трубопровода были возможно меньшими, ветровые канаты предварительно напрягаются усилием

Z„=0,5 Zb + Z,, (14.92)

где Zs - усилие в канате от ветровой нагрузки; - усилие в канате от температурного изменения.

Максимальное усилие в канате с учетом предварительного напряжения в зимнее время равно

Z8.max= 2в--2Z,. (14.93)

Принимая для конструкции канат с расчетным пределом прочности проволоки при растяжении равным Ов, получим среднее напряжение в канате при максимальном усилии в.тах

"в. max «=0,4 Ов-

(14. 94)

Среднее напряжение в канате от натяжения при изменении температуры будет

ав., = аД*£к. (14.95)

Среднее напряжение в канате от ветровой нагрузки

Ов.? = Ов.шах - 2ав. (. (14.96)

Наибольшее усилие в канате от ветровой нагрузки равно

ZB = M./l-f (14.97)

Максимальное усилие в канате от действия ветра, температуры и предварительного натяжения будет

ZB.max=2. (14.98)

Удлинение ветровых канатов от силы предварительного натяжения равно

А5,р = 2А5о. в -Ь А5к в = 2-2 -Ь , (14. 99)