Устойчивость подземных трубопроводов

Формы потери устойчивости

Под устойчивостью магистрального трубопровода следует понимать его способность сохранять прямолинейное или начальное упруго-искривленное положение при воздействии сил, направленных вдоль главной оси труб. Рассмотрим участок прямолинейного подземного трубопровода, в котором действует продольная сжимающая сила (рис. 6.7).

Допустим, что на участке труба получила импульс, который вызвал её поперечное движение типа колебаний. Равновесное положение трубопровода при действии продольной силы будет устойчивым, если он возвращается в начальное прямолинейное положение. Если трубопровод имел начальное искривление, то он должен возвратиться в положение, характеризуемое начальной стрелкой прогиба.

Если продольную силу увеличить, то при некотором её значении, получив какой-то импульс и отклонившись от начальной формы, труба на участке не возвратиться в исходное положение.

Продольная сила, при которой происходит такое явление, называется критической Р_кр, а само явление называется потерей продольной устойчивости. До значений трубопровод сохраняет прямолинейное положение. Деформации его будут определяться лишь сжатием трубы. Такой случай устойчивости называется устойчивостью в малом.

Если трубопровод в пределах получит какой-нибудь достаточно сильный импульс, то из формы устойчивости, определяемой кривой 1 (рис. 6.8), он может скачкообразно искривиться с образованием достаточно большой стрелки прогиба. При этом продольная сила уменьшиться, и установится новое равновесное состояние, характеризуемое стрелкой прогиба f и критической силой (кривая 2). Такое устойчивое состояние, при котором трубопровод может совершать незначительные колебания около новой устойчивой формы, называют устойчивостью в большом.

Соответственно критическая сила называется верхней критической силой, а – нижней. Нижняя критическая сила может быть значительно меньше верхней. Поэтому при исследовании устойчивости тру

бопровода необходимо изучать оба вида потери устойчивости: в малом и в большом.

 

Устойчивость трубопровода в большей степени зависит от расчётной модели грунта. В механике грунтов разработаны две модели грунтовой среды: модель пластического грунта и модель упругого грунта, которые по-разному воздействуют на трубопровод.

Проверка общей устойчивости подземных трубопроводов

В продольном направлении

 

Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении выполняется по СНиП 2.05.06-85 в плоскости наименьшей жесткости системы в соответствии с условием

, (6.56)

где S – эквивалентное продольное осевое усилие сжатия в прямолинейном или упругоизогнутом трубопроводе, возникающее от действия двух расчетных нагрузок и воздействий: внутреннего давления и положительного перепада температур,

, (6.57)

т – коэффициент условий работы трубопровода; N_кр – продольное критическое усилие, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода.

Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие находится по следующей формуле:

, (6.58)

где р₀ – сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины; q_верт – сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесенное к единице длины.

Величину р₀ определим по формуле

, (6.59)

где t_пр – предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом,

; (6.60)

здесь р_гр – среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом; – угол внутреннего трения грунта (табл. 6.1); с_гр – сцепление.

Величину р_гр определим по формуле

, (6.61)

где п_гр – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0, 8; h₀ – высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности, которую СНиП 2.05.06-85 рекомендует принимать в пределах 0, 6¸ 1, 1 м в зависимости от условий прокладки; q_тр – нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом,

, (6.62)

при этом значения коэффициентов надежности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода п_с.в. и веса перекачиваемого продукта п_пр принимаются равными 0, 95.

Сопротивление

. (6.63)

 

Таблица 6.1

 

Расчетные характеристики уплотненных влажных грунтов

средней полосы России

 

Грунт	, градус	fгр = tg	сгр, кПа
Гравелистый песок Песок средней крупности Мелкий песок Пылеватый песок Супеси Суглинки Глины Торф	36¸ 40 33¸ 38 30¸ 36 28¸ 34 21¸ 25 17¸ 22 15¸ 18 16¸ 30	0, 7¸ 0, 8 0, 65¸ 0, 75 0, 6¸ 0, 7 0, 55¸ 0, 65 0, 35¸ 0, 45 0, 3¸ 0, 4 0, 25¸ 0, 35 0, 3¸ 0, 5	0¸ 2 1¸ 3 2¸ 5 2¸ 7 4¸ 12 6¸ 20 12¸ 40 0, 5¸ 4

 

 

Таблица 6.2

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I.Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения при отсутствии циркуляции.
2. Влияние на растение избытка влаги (заболоченные, болотные почвы); нарушения обмена веществ растений при переувлажнении; устойчивость к аноксии.
3. Выберите сорта яблони, имеющие генетическую устойчивость к парше
4. ВЫЯВЛЕНИЕ И СЪЕМКА ПОДЗЕМНЫХ КОММУНИКАЦИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ
5. Газовый и бактериальный состав подземных вод.
6. Гидравлическая устойчивость тепловых сетей и пути её повышения.
7. Гидравлические характеристики трубопроводов
8. Гидравлический расчет разводящих трубопроводов главной ветви.
9. Защита трубопроводов от наружной коррозии
10. Искатель подземных коммуникаций ИПК-2
11. Каменные стены. Классификация каменных стен по материалу. Прочность, устойчивость, долговечность, теплозащитные свойства каменных стен. Детали каменных стен: цоколи, проемы, венчающая часть.
12. Компенсация температурных удлинений трубопроводов тепловых сетей. Виды компенсаторов. Конструктивные решения, выбор и расчет узлов самокомпенсации и П- образных компенсаторов.