Содержание к диссертации
Введение
Раздел 1. Общие сведения о надземных трубопроводах и основные данные для проектирования 10
1.1 Влияние конструктивных решений надземных трубопроводных переходов на их устойчивость 12
1.1.1 Виды опор надземных трубопроводных переходов 16
1.1.2 Краткая классификация опорных частей 17
1.2 Понятие о методах расчета сооружений 18
1.3 Нагрузки и воздействия 22
1.3.1 Особенности ветровых воздействий 23
1.3.2 Динамические характеристики трубопроводов 26
1.3.3 Методы аэродинамического расчета трубопроводов 30
1.3.4 Расчетные сочетания нагрузок на надземных трубопроводных переходах 41
Выводы по разделу 42
Раздел 2. Основные балочные системы, применяемые при надземной прокладке трубопроводов 43
2.1. Свайные опоры балочных трубопроводных переходов 46
2.2 Опорные части балочных трубопроводных переходов 47
2.3 Усиление балочных трубопроводных переходов 50
2.3.1 Усиление трубопроводов путем приварки к ним дополнительных элементов 50
2.3.2 Усиление дополнительной трубой, расположенной над рабочим трубопроводом 53
2.3.3 Усиление перехода с помощью опор с консолями 55
2.3.4 Усиление трубопроводов при помощи устройства шпренгелей..56
2.3.5 Усиление при помощи несущей фермы 58
2.4 Влияние прилегающих заглубленных участков трубопроводов на устойчивость надземных переходов 59
2.5 Определение допускаемого пролета трубопроводов в зависимости от эксплуатационных требований 62
2.6 Определение допускаемого смещения опоры 64
2.7 Определение оптимального пролета между опорами с обеспечением надежности конструкции в целом 66
2.8 Расчёт балочного трубопроводного перехода как гибкой нити 67
2.9 Расчет трубопровода, уложенного змейкой 79
2.10 Методы снижения колебательных процессов балочных
трубопроводных переходов 80
Выводы по разделу 85
Раздел 3 Математический и регрессионный анализ данных расчёта балочного трубопроводного перехода с учётом наиболее значимых факторов 87
3.1 Выделение значимых факторов 87
3.2 Априорное ранжирование факторов 88
3.3 Расчёт балочного трубопроводного перехода с учетом значимых факторов 91
3.4 Математическая модель балочного трубопроводного перехода с учетом значимости факторов на двух уровнях 95
3.5 Математическая модель балочного трубопроводного перехода на продольную устойчивость и прочность 95
3.6 Модель объекта исследования 97
3.7 Математическая модель объекта исследования 97
3.8 Полный факторный эксперимент 98
3.9 Разработка методики расчета величины оптимального пролета с
учетом экономической целесообразности 106
Выводы по разделу 109
Основные выводы по диссертации ПО
Список литературы
- Краткая классификация опорных частей
- Методы аэродинамического расчета трубопроводов
- Усиление балочных трубопроводных переходов
- Расчёт балочного трубопроводного перехода с учетом значимых факторов
Введение к работе
Актуальность исследования.
В отечественной практике накоплен определенный опыт строительства и эксплуатации надземных трубопроводных переходов.
Нефтепровод «Дружба», газопроводы Орджоникидзе - Тбилиси, «Братство», «Союз», Уренгой - Помары - Ужгород, «Прогресс» — известные всем нефтяные и газовые магистрали, трассы которых пересекают различного рода естественные и искусственные преграды. [17;64;75]
Характер строительства и эксплуатации трубопроводных переходов определяется целым рядом факторов: климатическими условиями; геологическими особенностями; рельефом местности и строением грунтов; проявлением сейсмических и экзогенных процессов; региональными и местными различиями.
Надземная схема укладки составляет лишь незначительную долю в общем объеме трубопроводного строительства. Применяется эта схема, в основном, для пересечения различного рода естественных и искусственных препятствий, т. е., когда применение подземной схемы по каким-либо причинам оказывается нецелесообразным.
Как показывает многолетний опыт эксплуатации трубопроводов, подводные переходы при траншейной их прокладке зачастую оказываются не столь надежными, являются дорогими, при этом основная часть затрат приходится на текущие обследования и работы по ликвидации оголений, провисаний трубопроводов и проведение берегоукрепительных мероприятий. Стоимость производства работ методами наклонно-направленного бурения и микротоннелирования, получившими в последние годы широкое признание, на 40-50% выше, чем при траншейном способе. Оба метода достаточно трудоемки и имеют значительные ограничения на производство работ. Таким образом, не всегда целесообразно использовать традиционный заглубленный способ прокладки, а зачастую проще и дешевле проложить трубопровод по верху, возводя надземные трубопроводные переходы. [9; 10]
Наиболее часто по надземной схеме выполняют пересечение оврагов, так как их размеры (глубина, ширина, крутизна откосов) изменяются, а закрепление откосов в месте пересечения трубопроводом малоэффективно. Применение надземных трубопроводов также является целесообразным при пересечении: рек, имеющих неустойчивое русло; подрабатываемых территорий и т.д. При проектировании трубопроводов на болотах и вечномерзлых грунтах рассматривается как подземная, так и надземная схемы прокладки. По уровню надежности они примерно равнозначны, поэтому экономические факторы здесь выступают на первый план. Затраты на сооружение балочного перехода могут быть значительно ниже, чем при выборе традиционных (подземных) методов строительства.
При прокладке трубопроводов по балочной схеме размер пролета оказывает значительное влияние на рациональность решения. С увеличением пролетов переходов и, следовательно, уменьшением числа опор, значительно сокращается расход материалов, повышаются темпы производства работ, повышается устойчивость опор, например, уменьшение осадки свай в период эксплуатации трубопровода, однако при этом увеличивается длина и вес перехода, величина компенсирующих деформаций и т.д. Уменьшение пролёта в свою очередь ведёт к удорожанию конструкции. Поэтому вопросы рациональной расстановки опор и определения предельных пролетов трубопроводных переходов должны решаться в первую очередь.
Требования, предъявляемые к размерам предельных пролетов, можно разделить на расчетные и эксплуатационные. Расчетные состоят в необходимости обеспечения надежности конструкции в целом, т. е. выбранный предельный пролет должен удовлетворять условиям прочности и устойчивости с учетом всех одновременно действующих нагрузок.
Эксплуатационные требования состоят в обеспечении необходимых условий эксплуатации при работе всей системы. [11;75]
При определении величины предельного пролета необходимо учитывать взаимовлияния не только силовых факторов и особенностей конструктивных решений, но и непредвиденные ситуации, оказывающие влияние на его размер; к ним относятся: поперечная нагрузка, включающая собственный вес трубы с оборудованием, опорными конструкциями, изоляцией и транспортируемом продуктом, нагрузку от снега и льда и т.д; внутреннее давление от перекачиваемого продукта; усилия от температурных и ветровых нагрузок на трубопровод; придание переходу продольного уклона; степень защемления трубопровода на опоре; выпучивание или просадка опоры.
Во избежание возникновения пластической деформации на поверхностях трубы, при которой резко возрастает интенсивность коррозионных явлений, необходимо произвести исследования влияния вышеперечисленных силовых факторов на прочность и устойчивость конструкции балочных переходов в целом.
Состояние изученности вопросов темы. Исследованию конструктивных решений надземных балочных трубопроводных переходов, а так же влиянию значимых факторов на прочностные и другие характеристики базовых элементов конструкций переходов посвящены работы российских и зарубежных ученых: Автахова З.Ф., Айнбиндера А.Б., Аксельрада Э.Л., Ильина В.П., Бабина Л.А., Бородавкина П.П., Булгакова А.В., Быкова Л.И., Волохова В.Я., Гольдштейна А.С, Закураева А.Ф., Иванова В.А., Казакевича М.И., Камерштейна А.Г., Кириенко В.И., Лунева И.В., Перуна И.В., Петрова И.П., Синюкова A.M., Спиридонова В.В., Рождественского В.В., Ручимского М.Н., Craven D, Jack В. Bakos, Xu Zhengy-ang, Wex Bernard Patrick и других.
Цель исследования.
Обеспечение эксплуатационной надёжности магистральных трубопроводов на примере балочных трубопроводных переходов. Задачи исследования:
1) Определить степень значимость факторов оказывающих влияние на напряженно-деформированное состояние балочного трубопроводного перехода;
2) Разработать математическую модель балочного трубопроводного перехода с учётом значимых факторов, влияющих на напряженно-деформированное состояние конструкции;
3) Определить зависимость изменения величины предельного пролёта от возникающих напряжений в следствии образовании продольного уклона, в балочном однопролётном трубопроводном переходе, при просадки опоры;
4) Разработать методику расчёта напряжённо - деформированного состояния однопролётного балочного трубопроводного перехода с учётом влияния и взаимовлияния значимых силовых и конструктивных факторов.
Методика исследования
При выполнении работы использованы экспериментальные и теоретические методы исследований.
При теоретических исследованиях использованы методы математического и регрессионного анализа, строительной механики и сопротивления материалов.
Научная новизна:
1) Разработана методика расчета определения геометрических характеристик балочного трубопроводного перехода на основе оценки их влияния на прочность конструкции в целом;
2) Уточнены коэффициенты приведённой длины, для определения предельного пролёта однопролётного балочного трубопроводного перехода с учётом взаимовлияния значимых силовых и конструктивных факторов;
3) Разработана методика расчёта напряжённо - деформированного состояния однопролётного балочного трубопроводного перехода с учётом значимых силовых факторов и особенностей конструктивных решений;
4) Разработана методика определения величины оптимального пролета балочного трубопроводного перехода с учетом экономической целесообразности.
Практическая ценность
Результаты проведенных исследований могут использоваться при сооружении и реконструкции промысловых и магистральных надземных трубопроводных переходах.
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертационной работы докладывались на конференциях: IV и V региональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Новые технологии -нефтегазовому региону» (Тюмень, 2005/Обгг.); международной научно-технической конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2005г.); региональной конференции «Проблемы эксплуатации систем транспорта» (Тюмень, 2005г.); X Международном симпозиуме студентов и молодых учёных имени академика М.А. Усова «Проблемы геологии и освоения недр» (Томск, 2006г.). По результатам исследований опубликовано 11 научных работ, из них 1 в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях ВАК России, определенных соответствующим перечнем.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 разделов, выводов и 3 приложений. Работа изложена на 126 страницах и содержит 11 таблиц, 19 рисунков и список литературы из 115 наименований.
Особую благодарность автор выражает заведующему кафедрой «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов» Заслуженному деятелю науки РФ, профессору д.т.н. Иванову В.А., д.т.н. Закураеву А.Ф., и всему коллективу кафедры СРНГО Тюменского государственного нефтегазового университета.
Краткая классификация опорных частей
В зависимости от вида подвижных элементов, обеспечивающих возможность перемещений трубы, опорные части могут быть [40;70;74]: скользящими, в том числе со скольжением стали по стали и с применением антифрикционных самосмазывающихся материалов; Катковыми, т.е. с круглыми элементами, перекатывающимися между двумя контактирующими поверхностями, при этом катки могут быть цилиндрическими, шаровыми и сложной формы; роликовыми, т.е. с круглыми элементами, которые устанавливаются с возможностью поворота и перекатываются по одной контактирующей поверхности, ролики могут быть цилиндрическими, коническими и сложной формы; на подвесках, один конец которых укреплен на несущей конструкции, а второй перемещается вместе с трубой; комбинированные - конструкции, которые включают два или несколько указанных выше типов подвижных элементов.
К характеристике опор следует также отнести наличие регулирующих и подпружинивающих элементов, которые регулируют высотное положение, но в небольшом диапазоне.
Конструктивно закрепление на трубе элементов опорной части может быть сварным либо с помощью хомутов, однако оно позволяет трубопроводу отрываться от опорной плиты, что делает невозможным использование наиболее распространенных опор для искусственного регулирования напряжений путем изменения высотного положения.
Расчет сооружений в конечном счете сводится к оценке его прочности, устойчивости и жесткости. Существуют три метода расчета сооружений: 1) по допускаемым напряжениям; 2) по допускаемым (разрушающим) нагрузкам; 3) по предельным состояниям [17;42;47;55;76;77;78;88;90;94;100;106].
Метод расчета по допускаемым напряжениям -применяется для таких сооружений, для которых не составлены технические условия их расчета по предельным состояниям. Этот метод состоит в том, что оценка прочности и устойчивости форм равновесия деформированного состояния производится путем сопоставления наибольших нормальных или касательных напряжений от действующей нагрузки, обозначаемых а, с аналогичными предельными допускаемыми напряжениями [сг] для данного материала. Допускаемое напряжение принимается как некоторая величина напряжения, признаваемого по требованиям прочности или устойчивости за опасное. Условие прочности (устойчивости) по этому методу может быть записано в виде: [] = jmJk , (1.1) где к \ - коэффициент запаса.
Коэффициент запаса предусматривает запас прочности материала на возможный рост нагрузок, отклонение его прочностных качеств в наиболее неблагоприятную сторону, неточность расчета и изготовления сооружения.
Метод расчета по допускаемым нагрузкам разработан преимущественно для расчета железобетонных, бетонных и каменных конструкций. Состоит в том, что оценка прочности и устойчивости сооружения производится путем сопоставления действующей на сооружение нагрузки, обозначаемой в общем виде Р, с допускаемой нагрузкой [Р].
Допускаемая нагрузка принимается как некоторая доля нагрузки, признаваемой по каким-либо соображениям за опасную. Как правило, опасной считается нагрузка предельная - разрушающая, определяемая с учетом работы материала за упругой областью, или критическая, вызывающая потерю устойчивости. Условие прочности (устойчивости) по этому методу записывается так: P [P]=P tk (1.2)
Основной недостаток обоих методов расчета состоит в том, что они имеют единый коэффициент запаса на все случаи работы сооружения, в то время как, например, некоторые нагрузки обладают различной степенью достоверности и различной возможностью их изменения, поэтому запас на изменение таких нагрузок должен быть различным. Этот недостаток был устранен в методе расчета сооружений - по предельным состояниям.
Метод расчета по предельным состояниям, принятый для расчета строительных конструкций, состоит в том, что расчет сооружений проводится в условиях так называемых предельных состояний. Предельными называются такие состояния, при которых конструкция перестает удовлетворять предъявляемым к ней эксплуатационным требованиям, т.е. теряет способность сопротивляться внешним воздействиям или получает недопустимые деформации или местные повреждения. С наступлением предельного состояния эксплуатацию конструкции или сооружения прекращают.
В отличие от методики допускаемых напряжений по методике расчетных предельных состояний рассматривают не промежуточное, а конечное состояние конструкции и затем принимают меры к тому, чтобы в процессе эксплуатации это состояние не наступило.
Методы аэродинамического расчета трубопроводов
Рассмотрено обтекание кругового цилиндра плоскопараллельным потоком идеальной (невязкой) жидкости или газа (воздуха). Набегающий поток характеризуется скоростью V0 и статическим давлением в бесконечно удаленной точке р0. Циркуляция скорости вокруг цилиндра, определяемая по формуле Г = Ys s принимается равной нулю.
Возникающее при обтекании кругового цилиндра невязкой жидкостью симметричное распределение давления по его поверхности указывает на отсутствие сопротивления движению цилиндра со стороны потока. В реальных условиях при обтекании жидкостью или газом на цилиндр всегда будет действовать сила сопротивления - гидродинамическая сила. Это противоречие известно под названием парадокса Даламбера - Эйлера, сущность которого - в неучете вязкости реальной жидкости или газа (воздуха).
В действительности, благодаря вязкости потока, возникает пограничный слой, прилипающий на одних участках поверхности цилиндра и отрывающийся на других, как правило, задних. Такое обтекание тел потоком называется отрывным. Позади тела возникает вихреобразное движение потока. Циркуляция скорости вокруг цилиндра не равна нулю, что обусловливает возникновение силы лобового сопротивления. Таким образом, учет вязкости реального потока вносит существенные качественные изменения в характер обтекания тел.
При обтекании кругового цилиндра образуются вихри правого и левого вращения, которые, вследствие отрывного характера обтекания, срываются с поверхности цилиндра и уносятся потоком. Симметрично срывающиеся вихри - вихри Феппля - устойчивы при значениях чисел Рейнольдса Re 100. Вихри, попеременно срывающиеся в шахматном порядке [46], устойчивы при числах Рейнольдса Re 150 и наблюдаются даже при числах Рейнольдса Resl-107.
Совокупность отрывающихся вихрей, постепенно рассеивающихся вдали от цилиндра, образует вихревую дорожку Кармана с устойчивым шагом вихрей вдоль нее. Частота срыва вихрей, играющая значительную у роль в аэроупругости, связана с числом Струхаля Sh соотношением и = Sh—, d Гц, т. е. определяется геометрией тела и скоростью потока. Число Струхаля для кругового цилиндра Sh равно 0,2.
Срывающиеся вихри в перпендикулярном потоку направлении создают переменную (периодическую) силу, которая создает начальное возмущение упругого круглоцилиндрического тела, смещая его относительно положения равновесия. Когда частота срыва вихрей близка или равна одной из собственных частот упругого тела, обтекаемого потоком, наблюдаются интенсивные колебания.
В теории колебаний плохо обтекаемых тел в вихревом потоке сложились две концепции: вынужденных колебаний и автоколебаний. Наибольшее распространение для объяснения механизма колебаний цилиндрических тел в потоке газа (воздуха) получила концепция автоколебаний. Она наиболее адекватно отражает действительный характер движения тела. Многочисленные наблюдения указывают на взаимодействие между колебаниями и механизмом вихреобразования, что несомненно подтверждает автоколебательный характер процесса.
При вибрации круглоцилиндрических тел в тяжелой жидкости (воде) правдоподобен механизм вынужденных колебаний. В то же время, для цилиндров, колеблющихся в потоке воздуха, вибрации близки по типу к автоколебаниям.
Математическая модель аэроупругих колебаний круглоцилиндрических тел в ветровом потоке рассматривает круглоцилиндрическое тело как механическую систему с одной степенью свободы, наделенную всеми упругими и неупругими свойствами, присущими исходной системе, т. е. рассматриваемому телу. Естественное дальнейшее развитие - рассмотрение эквивалентной механической системы с двумя степенями свободы и континуальной системы. В первом случае наиболее целесообразным представляется сообщить вторую степень свободы одномассовой системе в направлении потока. При этом возможно математическое описание пространственных форм движения круглоцилиндрического тела, связывающих колебательные движения вдоль потока с аналогичными движениями поперек него.
Во втором случае при рассмотрении континуальных систем необходимы новые гипотезы о распределении по длине тела сил вихревой природы, о внутреннем трении в таких телах, аэродинамическом демпфировании и др.
Усиление балочных трубопроводных переходов
При прокладке трубопровода над землей (через овраги, реки и каналы) максимальный пролет, который допускается при данном диаметре труб, оказывается недостаточным, а применение арочных или висячих систем значительно усложнит конструкцию и повысит ее стоимость. Увеличения перекрываемого пролета можно добиться, усилив сечения трубопровода, в наиболее напряженных местах, прикреплением к нему дополнительных элементов (рис. 2.4). Прикрепление можно производить сверху и снизу или только сверху.
Для увеличения горизонтальной жесткости можно наваривать парные элементы, сместив их в стороны от вертикальной плоскости, или прикреплять дополнительные элементы в горизонтальной плоскости [7;64;74].
Наваривать элементы следует по концам сплошным, а в средней части прерывистым швом. Усиливать приваркой можно лишь трубы, рассчитанные с коэффициентом условий работы не более 0,05.
Длину усиливаемого участка трубопровода 1ус определяют на основании эпюры изгибающих моментов (рис. 2.5, а, б). Навариваемый элемент должен выходить за пределы теоретического обрыва на длину, необходимую для его прикрепления сварным швом 1св (рис. 2.5, а). 1Ус=1+21св. (2.1)
Сечение проверяют при наличии компенсации продольных деформаций где Мтах - максимальный расчетный изгибающий момент в месте усиления; Wyc - момент сопротивления усиленного сечения трубопровода. Чтобы найти момент сопротивления Wyc, необходимо определить сначала положение нейтральной оси хус усиленного сечения (рис. 2.5, д). Для этого необходим статический момент площади поперечного сечения усиливающего элемента Fdon относительно оси хтр, проходящей через центр трубы, и поделить его на суммарную площадь поперечного сечения Fmp и дополнительного элемента Fdon:
Относительно найденной оси хус, расположенной на расстоянии z от оси трубы хтр находится момент инерции усиленного элемента, равный lyc = -тр + доп + cpZ + допСдоп С Т) где 1тр и 1д0„ -моменты инерции поперечных сечений труби в дополнительного элемента относительно горизонтальных осей, проходящих через их центры тяжести. где Qmax - максимальная расчетная перерезывающая сила в месте усиления трубопровода; Sdon - статический момент дополнительного элемента относительно нейтральной оси хус; hM - высота углового шва (по катету); R" расчетное сопротивление на срез углового сварного шва. Приваривая к трубам дополнительные элементы, нужно следить за тем, чтобы трубы не получали ослаблений из-за их подплавления. Если по расчету сплошной шов не требуется, то лучше делать его прерывистым. Для большей поперечной устойчивости усиленных трубопроводов приваривают парные элементы, как это показано на рис. 2.5, г, связанные в нескольких местах диафрагмами.
В однопролетном переходе с одной подвеской пролетные изгибающие моменты больше, чем в опоре-подвеске. В однопролетном переходе без подвески рабочей трубы к дополнительной усиливающей наибольшие изгибающие моменты будут в середине пролета и они в 2 раза больше, чем с подвеской. Таким образом, при применении усиливающей трубы того же диаметра, что и у рабочей трубы, происходит разгружение рабочего трубопровода. При увеличении числа пролетов наибольшие изгибающие моменты в рабочем трубопроводе будут в местах опирання его на опорах в средней части пролета [9;10;12;18;47;55;78].
За счёт увеличения жесткости усиливающей трубы происходит уменьшение изгибающих моментов в несущем трубопроводе.
Переход с усиливающей трубой, смонтированной по системе неразрезной балки, имеет меньшие величины изгибающих моментов на 21 % по сравнению с системой разрезной балки. Усиление перехода с помощью опор с консолями Необходимость приема усиления путем изменения конструктивной схемы трубопроводных переходов чаще всего применяется при обрушении берегов или возникновении проблем монтожа при постановке опор в средней части пролета препятствия. Эти трудности связаны либо с быстрым течением воды при прокладке трубопроводов через горные реки, либо вызваны большой глубиной препятствия [64].
Поставленная цель достигается тем, что в конструкции трубопроводного перехода, включающей в себя опорные элементы и балки, продольные оси которых параллельны осям расположенного над препятствием надземного участка и береговых участков перехода, опорные элементы выполнены в виде фундаментов, расположенных на берегах препятствия за пределами обрушения грунта. Балки размещены на фундаментах с образованием консольных свесов над береговыми и надземными участками трубопровода, при этом консольные свесы посредством тяг и поперечин соединены, соответственно, с береговыми и надземными участками трубопровода.
Вся совокупность конструктивных элементов, описанных выше, образует новое устройство усиления, позволяющее перераспределять усилия в трубопроводном переходе при обрушении берегов и повышать его эксплуатационную надёжность. При усилении перехода снижение трудоемкости и обеспечение безопасности работ достигается тем, что монтаж опорных элементов и балок выполняется в безопасной зоне на берегу за призмой обрушения берегов с помощью кранового оборудования. Усиление перехода с помощью опор с консолями снижает величины изгибающих моментов до 25 % [19].
Расчёт балочного трубопроводного перехода с учетом значимых факторов
Из диаграммы видно, что наиболее существенное влияние оказывают третий и шестой фактор - 48 и 44 баллов соответственно; пятый - 40,5 балла; четвертый - 36,5 балла; второй - 30 баллов; первый - 25 баллов. Эти шесть факторов являются доминирующими, и именно они включались в дальнейшее исследование. Факторы восьмой - 19,5, девятый - 15,5 баллов, десятый - 9,5 балла и седьмой - 6,5 балла, исключены, т.к. их влияние на исследуемый процесс менее существенно.
Расчёт балочного трубопроводного перехода с учетом значимых факторов При расчете трубопровода по предельному состоянию (по пределу текучести материала) должно удовлетворяться следующее условие не учитывающее напряжения, возникающие под воздействием резонансных колебаний, предварительного упругого изгиба и напряжений, возникающих вследствие сил трения трубы об опору, так как существуют различные способы сокращения значимости этих факторов до минимума [7;14;31;39;45;74;Ю1]. np,+%+ crm R2 (3.4) где anpn - продольные напряжения в МПа от внутреннего давления; х - напряжения изгиба от вертикальных нагрузок; ат - напряжения, возникающие от возможной просадки или выпучивания опор; а, -напряжения, возникающие от температурного воздействия; R2 - расчетное сопротивление металла в трубе в МПа, которое находится по формуле R"2-m л2 = , к2 кн где R2 - нормативное сопротивление сжатию металла труб, МПа; m -коэффициент условий работы трубопровода, принимается 0,6; к2 -коэффициент надежности по материалу, принимается 1,15; кн - коэффициент надежности по назначению трубопровода, принимается 1.
Продольные напряжения от внутреннего давления можно определить по формуле где // - коэффициент Пуассона; р - расчетное внутреннее давление в трубопроводе, МПа; Д, - внутренний диаметр трубопровода, м; 5 - толщина стенки трубопровода, м. Напряжения изгиба от вертикальных нагрузок определяются по формуле 12Ш2 а. (3.6) і где W- момент сопротивления трубы в м , определяется как W = D»-D\ (3.7) DH - наружный диаметр трубопровода, м; / - расчетный пролет между опорами, м; qp - полная расчетная равномерно распределенная вертикальная нагрузка в зависимости от продольного уклона балочного перехода, определяется по формуле: =I+icos/?, (3.8) где /? - продольный уклон балочного перехода, в градусах. q - полная расчетная равномерно распределенная вертикальная нагрузка, определяется по формуле Я = тр + +0,9( + w))2 +0,Щ2в (3.9) qmp, Чпрод, Ялед, Яснег, Чв - расчетные нагрузки соответственно от собственного веса трубопровода, перекачиваемого продукта, обледенения, снега и ветра. Расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода определяется по формуле qmp=7tDcpSycm, (ЗЛО) где Dcp - средний диаметр, м, определяется по формуле Dcp«DH-5\ (3.11) у уст - плотность стали (для стали 17ПС принимается 7850 кг/м ). Расчетная нагрузка от перекачиваемого продукта Япрод=Гн -, (3.12) где ун- плотность нефти (850 кг/м3). Расчетная нагрузка от обледенения Чяед=кледйи, (3.13) где кмд - коэффициент, принимаемый равным 35. Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле ЯсНег=К„егОн, (3.14) где ксмг - коэффициент, принимаемый равным 50. Расчетную ветровую нагрузку можно найти следующим образом qe=cneQDH, (3.15) где пв - коэффициент перегрузки для ветра, принимаемый равным 1,3; Q - скоростной напор ветра, принимается 38 МПа; с - аэродинамический коэффициент, принимаемый равным 0,8.
