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

распределенные по окружности трубы. Если сечение А - А перемещается на величину и (х) и занимает положение В - В, то перемещается и пояс, вовлекая в работу стержни анкеров 3. Сразу же в изоляции возникают продольные касательные напряжения Тиз, которые будут возрастать до тех пор, пока не достигнут предела Тиз.пр- При этом произойдет либо проскальзывание пояса, либо разрыв изоляции. Силовой пояс займет положение, определяемое перемещением «с.п<« (х). Однако даже и в случае Ыс.п = « (х) перемещения повторяются многократно и меняются по направлению. Изоляция при это.м может разрушиться под воздействием ±Тиз<Тнз.пр. Определим и (х), при котором силовой пояс движется без проскальзывания и, следовательно, без быстрого разрушения изоляции. Предельную величину касательных напряжений найдем по формуле

"из. пр - ZT" (15.1)

где b - ширина пояса; s = 0,017ra - длина части силового пояса, охватывающего трубу радиусом г в пределах угла а. Зависимость между Тиз. пр и перемещением силового пояса Ыс, п найдем, рассматривая попереч1[ое перемещение конца стержня анкера как упругой балки в грунте:

«с.п =

(15.2)

где Рс -сдвигающая сила; feo - коэффициент постели грунта; Z)a - диаметр стержня анкера;

К моменту проскальзыва11Ия пояса Рс=Р/тр-Подставляя Рс в (15.2), находим

«оР/тр

"с. п. пР

(15.3)

(15.4)

Сравнивая «с.п. пр с и(х), определенным для данного сечения трубопровода (см. гл. 2), установим, будет ли труба проскальзывать под поясом или нет: при Uc.n.ap>u(x) проскальзывать не будет; при Uc.n.np<u(x) обязательно будет проскальзывать; при Uc.n.np = u(x) может проскальзывать, а может и не проскальзывать.

Пример. Трубопровод диаметром 140 см закреплен анкерами с удерживающей силой 5-10 И. Диаметр свай анкера Da=15 см, момент инерции /а=1500 см1 Коэффициент постели грунта 0=10 Н/см. Модуль упругости металла £=2,1-10 Н/см2. формуле (15.3) ао = 5,87-10-з см-. По формуле

(15.4) Ыс. п=9,78 см. Как показано в гл. 2, продольные перемещения достигают значительно больших значе11ИЙ.

Рис. 15.18. Схема пролета трубопровода между двумя анкерами

Определим далее разрывное усилие в изоляции при Uc.n=u{x). По формуле (15.1), приняв Ь = 50 см и 5=150 см, находим т„з.пр = 33,3 Н/см2. Зная прочность изоляции, можно установить, разрушится она или нет.

2. Влияние продольных и поперечных сил на напряженное состояние и положение трубопровода

Подземный трубопровод, закрепленный анкерами, расположенными на значительном расстоянии друг от друга, необходимо рассматривать как упругую балку в грунтовой среде, закрепленную в сечениях, где установлены анкеры. Расчетная схема одного пролета трубопровода показана на рис. 15.18. Под воздействием продольной силы и поперечной распределенной нагрузки (пoлoжитeльFaя плавучесть) трубопровод в пролете изогнулся. Прогиб / определится по формуле

(15.5)

брОвн/»

Здесь

384Е/

-Г Го-

(15.6)

(15.7)

При этом в трубе возникает продольная сила

V л-ЕР

(15.8>

Наибольшие дополнительные напряжения будут в местах установки анкеров (опор). Они находятся по формулам

СГоп =

Р F

(15.9>

где Моп-~--\-~-; W-момент сопротивления, Р -площадь сечения трубы.

12* 35S

Пример. Пусть D„ = 142 см, 6=1,4 см, /=1,52-10 см*, f=620 см, W=2,1410* см\ <?=112 Н/см, р=750 Н/см, Д<=30 °С, /=4000 см, £= =2,1-10 Н/см2, а, = 1,2.10-5 1ЛС.

Находим: по формуле (15.6) fi = 75,3cM; по формуле (15.8) /=1,13-10Н, по формуле (15.5) - действительную высоту подъема трубы по середине пролета /=2,62 см, по формуле (15.9) - напряжения в стенке трубы: Л1= 1,66-108 Нем и аоп = 2,59-10* Н/см.

Если бы труба была уложена без анкерных креплений, то в ее стенке действовали бы только сжимающие усилия. Анкеры усложняют условия работы трубопровода, создавая в нем дополнительные напряжения, не говоря уже о возможном нару-пгении сплошности изоляционного покрытия.

ГЛАВА 16

СТРОИТЕЛЬСТВО ТРУБОПРОВОДОВ В ГОРАХ

§ 16.1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТРОИТЕЛЬСТВА

Строительство трубопроводов в горах - исключительно сложный в технологическом и организационном отношениях процесс. Горный ландшафт непрерывно изменяется под воздействием внешних и внутренних силовых и гидрогеологических факторов, которые необходимо учитывать при нроектировании трубопроводов, а также при выборе технологии и организации их строительства. Если строительство на равниппой местности и даже иа болотах (в зимний период) ведется в форме непрерывного технологического потока (см. гл. 13), то в горах такая форма строительства неприемлема даже в сухое летнее время. Прежде всего это объясняется резкой пересеченностью местности, чередованием, например, равнины и крутых подъемов и спусков, по которым не могут двигаться даже гусеничные машины. На таких участках практически полностью меняется технологическая схема работ. В зимний период или в период дождей сложность работ значительно возрастает; приходится изыскивать технологические схемы, отличающиеся не только от схем, применяемых на равнине, но и схем, используемых на аналогичных участках в сухой летний период. Технология строительства зависит также и от конструктивных решений, прн.ме-няемых на том или ином участке трубопровода.

Технологические операции, выполняемые при строительстве трубопроводов в горах, приведены па рис. 16.1. Процесс строительства включает восемь укрупненных операций, каждая из которых состоит из ряда простых операций, выполняемых в определенных условиях. Оценив затраты на выполнение каждой простой операции, можно по ним оптимизировать последовательность выполняемых работ. Если использовать в качестве критерия оптимальности не затраты, а, например, время строительства, трудозатраты и т. д., можно получить оптимальную последовательность операций по этим критериям.

§ 16.2. ОПТИМАЛЬНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТ

Допустим, что на рассматриваемом участке трассы длиной L имеется п участков длиной /,• с характерными признаками, исключающими возможность ведения работ по одинаковой технологии. В числе этих участков имеются и однотипные. Например, на участке L (рис. 16.2, а) имеются участки /i и /з категории 1, Р2, /6, /10 категории 2, 1\ ls категории 3 и т. д. Это означает,

j Обследование трассы

Расчислпка трассы

Устройство подъездных путей

В скальном грунте

В мягком грунте

Роторным экскаватором Ковшовым экскаватором

Бульдозером

I Канатной скреперной ус-, таноакой

Сварка секций труб на ТСБ

1 Доставка секций

Монтаж и сварка труб в нитку

I Изоляция стыков и доу-[ тероЗка

Изоляция трубопровода

Укладка

Особые способы укладки\

Устройство подпорных стенок

Устройство водоотводов

Устройство туннелей

Подготовитель -ные работы

Устройство полок

Разработка траншеи

Монтаж и сдарка

Изоляций, футеровка

Укладка

Строительство специальных соору/кений

lit III

Водой

Рис. 16.2. Распределение участков /, составляющих участок трассы L а - в общем случае; 6 - схема расчета

что на участках 1\ и /5 технология ведения работ одинакова, на участках 1% /е, /ю она одинакова для этих участков, но отлична от технологии ведения работ на участках 1\ и /5 и т. д.

Приведем классификации участков по однотипности выполнения работ, используя общую классификацию местности (см. прил. 1). В горах имеются долины и собственно горы. Долины, имеющие участки с уклонами до 8-10°, относятся к равнинам; на них можно выполнять работы по поточной технологии. На других участках работы выпoлFIЯютcя по специальной технологии. Имея это в виду, составим следующую классификацию (табл. 16.1).

Как видно из таблицы, 1-й тип -равнина - допускает применение обычной технологии. Границы между различными типами мест1юсти определяются необходимостью изменения технологии основных работ. Например, возьмем 4-й и 19-й типы: 4-й тип - это продольный уклон до 20° со скальным грунтом, 19-й тип - косогор с продольным уклоном до 50° и с попереч-

Таблица 16.1

Классификация местности по технологии строительства