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

Горизонтальная составляющая растягивающего усилия, часто называемая по аналогии с арками распором, как и в других висячих системах, равна

(16. 6)

Если учесть жесткость нити, то

о- У-"

<jL 48 EI

(16.7)

где Е - модуль упругости материала труб; / - момент инерции поперечного сечения трубы; q - максимальная расчетная нагрузка (с учетом коэффициентов перегрузки); f к L - стрела и пролет провисающего трубопровода.

Растягивающее усилие в трубопроводе изменяется по длине

(16. 8)

где а - угол наклона оси трубопровода к горизонту в данном сечении.

У места примыкания к пилону значение растягивающего усилия в трубопроводе наибольшее (при одинаковой высоте точек подвеса):

Tinas. -

(16.9)

При различной высоте точек подвеса трубопровода

ТН\/Т+Ш; Гз = Я]/ГТЬ1р1. (16.10)

• Когда трубопроводами небольшого диаметра перекрываются малые пролеты с непосредственным защемлением концевых участков в грунте (заделка), грризонтальная составляющая осевого продольного растягивающего усилия в трубах (распор) определяется из выражения

Ш У

НИ 2Н Y Н Т. е. стрела провисания становится меньше на величину

(16.11)

А/а = -4-1/

Ly EL i У н

(16.12)

Увеличение длины оси провисающего трубопровода под нагрузкой при отношении -/- < можно определять по приближенны! формулам, принимая на всей длине Т = Н: 356

прп расположении точек подвеса на одном уровне

U при различной высоте точек подвеса

ASn=.

FE cos р

S.

(16. 13)

(16. 14)

От изменения температуры стенок труб увеличение длины оси составит

ASt±aAtS (16.15)

и от внутреннего давления транспортируемого продукта

Sв.Щs=s, (16.16)

где S - длина провисающего участка трубопровода между точками его подвески (по кривой U3tu6a).

Таким образом, все формулы без учета жесткости трубопровода остаются теми же, что и для расчета несущих тросов гибкого одно-цепного перехода. По ранее приведенным формулам можно определить изменение стрелок провисания трубопровода от возникающих в нем растягивающих напряжений и изменения температуры.

При расчете определяют наибольшее увеличение и наибольшее сокращение длины трубопровода между точками подвеса Дшах и Д.5щп, а также изменение длины, при котором возникают максимальные напряжения в трубах Д5р.

Наибольшее увеличение длины трубопровода получается при самой высокой температуре и при наибольшем внутреннем давлении:

ASx = ASq -f Д, -f Дбв.

(16.17)

Наибольшее сокращение длины трубопровода будет при наиболее низкой температуре и при отсутствии внутреннего давления:

АЗщщ = Д, - ASt.

(16.18)

Длина трубопровода, при которой чаще всего возникают наибольшие продольные растягивающие напряжения в трубах,

ASp ASq-ASi+AS.n.

(16.19)

uaf™ A5( и ASb.h определяют из выражений

(10. 13)-(16. 16).

Растягивающие напряжения в трубопроводе

д щах J щах

. Р -тп Л Van 6

(16. 20)

Производная

Приравнивая производную к нулю, полуяим

, l/3E = 0,2№/-- (16-35)

При = 2,1 . 10« и у = 7,85 • 10- ггПсм

1,32Г-

При значении /ащщ напряжения от растяжения и изгиба получаются равными. Следовательно, /ctj можно получить и приравнивая выражения для Ор и 0и в формулах (16. 27) и (16. 32).

Из формулы (16. 32) получим:

8/ •

Более точное выражение для Uiia получим из формулы (16. 27):

(16. 38)

В формулах все измерения даны в кг и <=- пполету

Отношение стрелки, при которой б, минимальное, к пролету находят из выражения (16. 36):

min

1,32£ 1,32£

(16. 39)

Подставляя значение = lff; " выражения ffp и а, формулы (16. 32), Еолучим:

(16. 40V (16. 41

1,.5. 7.85-10-3 •nilDH 1.32-4-2,1-10Дн£ -11 /П:..

Суммарные напряжения от растяжения и изгиба

о, = 2-111/5; = 222/5;- (16.42}

Выражая полную расчетную нагрузку q = кЦгр и учитывая разность уровней точек подвеса трубопровода коэффициентом /ср, как это было сделано в формуле (16. 31), значение суммарных про--дольных напряжений в трубах при стреле провисания /aj

а, 182 У /ср А-,/)н .

(16.43)

Подставляя значение

2EDaFvp

fomin--

в формулу (16.27), получим:

ар - а„

а, = (Тр -Ь (Ти = ]/-

29£Дн

(16.44)

(16. 45)

Таким образом, с некоторым приближением можно считать, что при стрелке /а; напряжения в подвешенном трубопроводе зависят только от величины наружного диаметра трубопровода (было выведено Г. А. Тартаковски.У1). С учетом изменения длины провисаюцзго участка в процессе эксплуатации, а также жесткости труб фактические продольные растягиваюгцие напряжения будут несколько выше найденных по формулам (16. 42) и (16. 43).

Суммарные напряжения в трубопроводах от вертикальной нагрузки Oq = Ор + Ои возрастают с увеличением диаметра и относительно мало зависят от изменения толщины стенки (особенно на газопроводах), поскольку с изменением толщины стенки пропорционально изменяется вес труб, а напряжения от изгиба практически остаются неизменными.

В табл. 16. 1 приведены вычисленные [по формуле (16. 32)] для газопроводов, подвешенных в виде провисающей нити, величины

отношения при которых суммарные напряжения имеют

наименьшее значение для различных пролетов L и диаметров труб i>H, а также значения напряжений Ор, о и, апр. р и их суммы асум =

~ Ор -Ь Ои -Ь Опр. р.

На графиках рис. 16. 2 построены кривые изменения суммарных напряжений в трубах а сум, подвешенных в виде провисающей нити с пролетом 100, 200, 300 и 400 м в зависимости от величины отношения (стрелки к пролету) -j- для труб 325 X 6, 529 X 8, 720 X 10

" 1020 X 12 мм при внутреннем давлении, равном 55 кГ/см, " Яр ~ 1,5 тр. Для трубопроводов диаметром 325 мм используют трубы из малоуглеродистой стали, для трубопроводов большего диаметра - из низколегированной.

о

•о"

а с

в К аз

к р. а> в а • со « м д о

CD д -Я се

н о о

as S .

га а

S S ° Р

=§"

а о

и о со

со О 1 о Я мО I 2 о .

Ш „ SCO

big!

сг м о ,

Значения отношения

"mln

, стрелок /д

Таблица 16.1 и возникающих напряжений в тру-

бах различных диаметров при различной величине пролета висячей нити L, нагрузки 7р= 1,5 ?тр и внутреннем давлении 55 кГ/см

Пр имечание. Данные таблицы вычислены по формулам:

1,32 Г.

106,0,

Ор = 0,00147

8,4-10»Пд/ Li

р(П„-2в) pD„

Как видно из таблицы и графиков, для того чтобы достигнуть в трубах минимальных суммарных растягивающих напряжений, при больших пролетах (300--4G0 м) необходимы относительно большие стрелки провеса -/а-/os, а при сравнительно небольших пролетах (100 - 150 ж) - до Vao-пролета. Следует прп этом обратить внимание на то, что растягивающие усилия, передаваемые на анкерные опоры, почти не меняются с изменением величины пролета, а следовательно, останутся почти неизменными и размеры опор.

При расчете трубопровода в виде провисающей нити ritf пределу текучести, как это делается согласно СНиП П-Д. 10-62 для других систем надземной прокладки, условие прочности запишется так:

сгсум = Ор + а„ + Опр. р <(16.46) где - расчетное сопротивление; /?2 = -R" кт.

Величина R., = т,ка-т прн = 0,75 для бесшовных труб из стали марки Ст.З равняется 0,75 • 0,9 • 2300 = 1550 кГ/см" и для сварных труб из низколегированной стали 14ХГС 0,75 • 0,85X Х3400 = 2160 кГ/см".