ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ СТЕНКИ ТРУБОПРОВОДОВ
8.22*. Расчетную толщину стенки трубопровода d, см, следует определять по формуле
, (12)
При наличии продольных осевых сжимающих напряжений толщину стенки следует определять из условия
, (13)
где | n | коэффициент надежности по нагрузке — внутреннему рабочему давлению в трубопроводе, принимаемый по табл. 13*; |
р | обозначение то же, что в формуле (7); | |
Dн | наружный диаметр трубы, см; | |
R1 | обозначение то же, что в формуле (4); | |
y1 | коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле |
, (14)
где | продольное осевое сжимающее напряжение, МПа, определяемое от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений. |
Толщину стенки труб, определенную по формулам (12) и (13), следует принимать не менее 1/140 Dн, но не менее 3 мм для труб условным диаметром 200 мм и менее, и не менее 4 мм — для труб условным диаметром свыше 200 мм.
При этом толщина стенки должна удовлетворять условию (66) , чтобы величина давления, определяемая по п. 13.16, была бы не менее величины рабочего (нормативного) давления.
Увеличение толщины стенки при наличии продольных осевых сжимающих напряжений по сравнению с величиной, полученной по формуле (12) , должно быть обосновано технико-экономическим расчетом, учитывающим конструктивные решения и температуру транспортируемого продукта.
|
|
Полученное расчетное значение толщины стенки трубы округляется до ближайшего большего значения, предусмотренного государственными стандартами или техническими условиями. При этом минусовый допуск на толщину стенки труб не учитывается.
ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЗЕМНЫХ И
НАЗЕМНЫХ (В НАСЫПИ) ТРУБОПРОВОДОВ
8.23. Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводы следует проверять на прочность, деформативность и общую устойчивость в продольном направлении и против всплытия.
8.24. Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия
, (15)
где | sпр.N | продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа, определяемое согласно п. 8.25; |
y2 | коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (sпр.N ³ 0) принимаемый равным единице, при сжимающих (sпр.N < 0) определяемый по формуле |
, (16)
R1 | обозначение то же, что в формуле (4); | |
sкц | кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа, определяемые по формуле |
|
|
, (17)
где | n | обозначение то же, что в формуле (12); |
р | обозначение то же, что в формуле (7); | |
Dвн | обозначение то же, что в формуле (6); | |
dн | номинальная толщина стенки трубы, см. |
8.25. Продольные осевые напряжения sпр.N МПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла. Расчетная схема должна отражать условия работы трубопровода и взаимодействие его с грунтом.
В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле
(18)
где (19)
(20)
a | коэффициент линейного расширения металла трубы, град-1; | |
Е | переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа; | |
D t | расчетный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С; | |
m | переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона); | |
n | обозначение то же, что в формуле (12); | |
р | обозначение то же, что в формуле (7); | |
Dвн | обозначение то же, что в формуле (6); | |
dн | обозначение то же, что в формуле (17); | |
si | интенсивность напряжений, определяемая через главные напряжения; для данного частного случая по формуле |
|
|
; (21)
ei | интенсивность деформаций, определяемая по интенсивности напряжений в соответствии с диаграммой деформирования, рассчитываемой по нормированной диаграмме растяжения s—e по формулам: |
(22);
; (23)
m0 | коэффициент поперечной деформации в упругой области; | |
E0 | модуль упругости, МПа. |
Абсолютное значение максимального положительного D t(+) или отрицательного D t(-) температурного перепада, при котором толщина стенки определяется только из условия восприятия внутреннего давления по формуле (12), определяются для рассматриваемого частного случая соответственно по формулам:
; . (24)
Для трубопроводов, прокладываемых в районах горных выработок, дополнительные продольные осевые растягивающие напряжения , МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта от горных выработок, определяются по формуле
|
|
(25)
где | Е0 | обозначение то же, что в формуле (19); |
l0 | максимальные перемещения трубопровода на участке, вызываемые сдвижением грунта, см, определяются по формуле |
; (26)
lm | длина участка деформации трубопровода с учетом его работы за пределами мульды сдвижения, см; |
, (27)
tпр.гр | предельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубопровода, МПа; | |
l | длина участка однозначных деформаций земной поверхности в полумульде сдвижения, пересекаемого трубопроводом, см; |
, (28)
x0 | максимальное сдвижение земной поверхности в полумульде, пересекаемой трубопроводом, см; |
dн | обозначение то же, что в формуле (17); |
uмакс | перемещение, соответствующее наступлению предельного значения tпр.гр, см |
8.26. Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов проверку необходимо производить по условиям:
, (29)
; (30)
где | максимальные (фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий, определяемые согласно п. 8.27. МПа; | |
y3 | коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольных напряжениях принимаемый равным единице, при сжимающих - определяемый по формуле |
, (31)
m, , kн | обозначения те же, что в формуле (5); |
кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле |
, (32)
р | обозначение то же, что в формуле (7); |
Dвн | обозначение то же, что в формуле (6); |
dн | обозначение то же, что в формуле (17). |
8.27. Максимальные суммарные продольные напряжения , МПа, определяются от всех (с учетом их сочетания) нормативных нагрузок и воздействий с учетом поперечных и продольных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики. При определении жесткости и напряженного состояния отвода следует учитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннего давления.
В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунта максимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок и воздействий - внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба , МПа, определяются по формуле
, (33)
где | m, a, E, D t | обозначения те же, что в формуле (18); |
обозначение то же, что в формуле (30); | ||
Dн | обозначение то же, что в формуле (12); | |
р | минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см. |
8.28. Проверку общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы следует производить из условия
, (34)
где | S | эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода, Н, определяемое согласно п. 8.29; |
m | обозначение то же, что в формуле (4); | |
Nкр | продольное критическое усилие, Н, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода. Nкр следует определять согласно правилам строительной механики с учетом принятого конструктивного решения и начального искривления трубопровода в зависимости от глубины его заложения, физико-механических характеристик грунта, наличия балласта, закрепляющих устройств с учетом их податливости. На обводненных участках следует учитывать гидростатическое воздействие воды. |
Продольную устойчивость следует проверять для криволинейных участков в плоскости изгиба трубопровода. Продольную устойчивость на прямолинейных участках подземных участков следует проверять в вертикальной плоскости с радиусом начальной кривизны 5000 м.
8.29. Эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S следует определять от расчетных нагрузок и воздействий с учетом продольных и поперечных перемещений трубопровода в соответствии с правилами строительной механики.
В частности, для прямолинейных участков трубопроводов и участков, выполненных упругим изгибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S, Н, определяется по формуле
(35)
где | m, a, E, D t | обозначения те же, что в формуле (18); |
sкц | обозначение то же. что в формуле (17); | |
F | площадь поперечного сечения трубы, см2. |
8.30*. Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых на обводненных участках трассы, следует проверять для отдельных (в зависимости от условий строительства) участков по условию
(36)
где | Qакт | суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругий отпор при прокладке свободным изгибом, Н; | |
Qпас | суммарная расчетная нагрузка, действующая вниз (включая массу — собственный вес), Н; | ||
kн.в | коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным для участков перехода: | ||
через болота, поймы , водоемы при отсутствия течения, обводненные и заливаемые участки в пределах ГГВ 1-% обеспеченности | — 1,05 | ||
русловых через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подводно-технических работ | — 1,10 | ||
через реки и водохранилища шириной свыше 200 м, а также горные реки | — 1,15 | ||
нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, для которых возможно их опорожнение и замещение продукта воздухом | — 1,03 |
В частном случае при укладке трубопровода свободным изгибом при равномерной балластировке по длине величина нормативной интенсивности балластировки — вес на воздухе , Н/м, определяется из условия
, (37)*
где | nб | коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным: |
0,9 — для железобетонных грузов; | ||
1,0— для чугунных грузов; | ||
kн.в | обозначение то же, что в формуле (36); | |
qв | расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, Н/м; | |
qизг | расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода, Н/м, определяемая по формулам: |
(для выпуклых кривых); (38)
(для вогнутых кривых) ; (39)
qтр | расчетная нагрузка от массы трубы. Н/м; | |
qдоп | расчетная нагрузка от веса продукта, Н/м, которая учитывается при расчете газопроводов и при расчете нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, если в процессе их эксплуатации невозможно их опорожнение и замещение продукта воздухом. | |
gб | нормативная объемная масса материала пригрузки, кг/м3; | |
gв | плотность воды, принимаемая по данным изыскания (см. п. 8.14*) , кг/м3; |
В формулах (38) - (39) :
Е0 | обозначение то же, что в формуле (19); | |
I | момент инерции сечения трубопровода на рассматриваемом участке, см4; | |
b | угол поворота оси трубопровода. рад; | |
r | обозначение то же, что в формуле (33). |
8.31*. Вес засыпки трубопроводов на русловых участках переходов через реки и водохранилища не учитывается. При расчете на устойчивость положения нефтепровода и нефтепродуктопроводов, прокладываемых на обводненных участках, удерживающая способность грунта учитывается. При проверке продольной устойчивости трубопровода как сжатого стержня допускается учитывать вес грунта засыпки толщиной 1,0 м при обязательном соблюдении требований п. 6.6 в части заглубления трубопровода в дно не менее 1 м.
8.32. Расчетная несущая способность анкерного устройства, Банк, Н, определяется по формуле
, (40)
где | z | количество анкеров в одном анкерном устройстве; |
mанк | коэффициент условий работы анкерного устройства, принимаемый равным 1,0 при z = 1 или при z ³ 2 и Dн / Dанк ³ 3; а при z ³ 2 и 1 £ Dн / Dанк £ 3 |
;
Pанк | расчетная несущая способность анкера, Н, из условия несущей способности грунта основания, определяемая из условия |
, (41)
Dн | обозначение то же, что в формуле (12); |
Dанк | максимальный линейный размер габарита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость, см; |
Фанк | несущая способность анкера, Н, определяемая расчетом или по результатам полевых испытаний согласно СНиП 2.02.03-85; |
kн | коэффициент надежности анкера, принимаемый равным 1,4 (если несущая способность анкера определена расчетом) или 1,25 (если несущая способность анкера определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой). |
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 668; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!