Расчетная часть.
Висячие и арочные переходы нефтепроводов

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Где нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. в зависимости от района строительства (III),; коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к весу снегового покрова на единицу поверхности площади на уровне прокладки трубопровода, для одиночного трубопровода; коэффициент надежности по нагрузке от веса… Читать ещё >

Расчетная часть. Висячие и арочные переходы нефтепроводов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Исходные данные Переход через р. Ока;

· тип перехода — арочный;
· район строительства — Орел, Орловская область;
· время строительства — зима;
· Dн = 14″ =355,6 мм;
· р = 7,5 МПа;
· продукт — природный газ;
· L=44 м;
· категория участка трубопровода — I, принимаемая по табл. 3 из СП 36.13 330.2012. Магистральные трубопроводы [6].

Расчет толщины стенки трубопровода [2,6].

Применяемые трубы по ТУ 1303−002−8 620 133−01 марки стали 17 Г 1С-У со следующими характеристиками: временное сопротивление разрыву в=630 МПа, предел текучести т=460 МПа, коэффициент надежности по металлу трубы k1=1,34.

Расчетные сопротивления материала рассчитаем по формуле:

(3.1).

(3.2).

где и — нормативные сопротивления принимаются равными минимальным значениям временного сопротивления в и предела текучести т, в=630 МПа и = т=460 МПа;

m=0,825 — коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый по табл. 1 [6];

k1=1,34-коэффициент надежности по материалу, принимаемый соответственно по табл. 10 [6];

k2 =1,15 — коэффициент надежности по материалу, принимаемый соответственно по табл. 11 [6];

kн =1,1 — коэффициент надежности по ответственности трубопровода, принимаемый по табл. 12 [6].

Толщина стенки трубопровода :

Расчетная часть. Висячие и арочные переходы нефтепроводов.

(3. 3).

где — расчетная толщина стенки труборовода, при условии отсутствия осевых сжимающих напряжений, м;

n — коэффициент надежности по нагрузке, n =1,1;

— рабочее давление в трубопроводе, p=7,5 МПа;

— наружный диаметр трубы, Dн=0,3556 м;

— расчетное сопротивление растяжению металла трубы, МПа.

Примем толщину стенки согласно сортаменту и для выполнения последующих условий = 9 мм.

Внутренний диаметр трубопровода, при условии отсутствия сжимающих напряжений:

(3.4).

Абсолютное значение максимального положительного t(+) или отрицательного t(-) температурного перепада, при котором толщина стенки определяется только из условия восприятия внутреннего давления:

; (3.5).

. (3.6).

Для района прокладки трубопровода — среднемесячная температура воздуха в январе, — среднемесячная температура воздуха в июле, — отклонение среднемесячной температуры воздуха наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в январе, — отклонение среднемесячной температуры воздуха наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в июле.

Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

tхн = tI — ДI = -10−15 = -25°С; (3.7).

tтн = tVII + ДVII =20+6= 26 °C. (3.8).

Расчетные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

tх= tхн — 6 °C = -25- 6= - 31 °C; (3.9).

tт= tтн + 3 °C =26+3= 29 °C; (3.10).

tэ=20°С.

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года:

= tэ — tx = 20 — (-31) =51°С, (3.11).

а при замыкании в теплое время года:

= tэ — tт = 20−29= - 9 °C. (3.12).

В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение = 51 °C.

Проверочный расчет на прочность и деформацию трубопровода [6].

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях проверку производят по условиям:

(3.13).

(3.14).

где — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб при сжимающих продольных напряжениях.

Продольное осевое сжимающее напряжение пр.N:

(3.15).

(3.16).

При растягивающих продольных напряжениях (<0) коэффициент 1, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, рассчитывается по формуле:

(3.17).

Условие (3.13):

79,65МПа293,1МПа — условие выполняется;

Условие (3.14).

140,7МПа383,3МПа — условие выполняется.

Принятая толщина стенки удовлетворяет условию прочности.

Нагрузки и воздействия Нагрузка от собственного веса трубопровода[7]:

— нормативная.

(3.18).

где F — площадь поперечного сечения металла трубы:

(3.19).

— расчетная.

(3.20).

— расчет на устойчивость,.

— расчет на прочность, где удельный вес материала, из которого изготовлены трубы, для стали nс.в. — коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, =0,95- при расчете на устойчивость, =1,1- при расчете на прочность.

Нагрузка от веса изоляционного покрытия[7]:

— нормативная (выбираем изоляционное покрытие ;).

(3.21).

— расчетная от действия собственного веса.

(3.22).

-расчет на устойчивость,
-расчет на прочность,

где — соответственно расчетные и нормативные нагрузки от веса изоляционного покрытия; дип — толщина изоляционной ленты; сип — плотность изоляционных материалов; g — ускорение свободного падения.

Нагрузка от веса продукта[7]:

Нагрузка от веса продукта, находящегося в трубопроводе единичной длины при перекачке природного газа:

— нормативная.

(3.23).

;

— расчетная.

(3.24).

— расчет на устойчивость,.

— расчет на прочность.

Снеговая нагрузка[7]:

(3.25).

где нормативное значение веса снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл. [7] в зависимости от района строительства (III),; коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к весу снегового покрова на единицу поверхности площади на уровне прокладки трубопровода, для одиночного трубопровода; коэффициент надежности по нагрузке от веса снегового покрова, нормативное значение веса снегового покрова на 1м 2 горизонтальной поверхности на уровне прокладки трубопровода; ширина горизонтальной проекции надземного трубопровода,.

Гололедная нагрузка[7]:

(3.26).

где и соответственно расчетная и нормативная нагрузки; коэффициент надежности по гололедной нагрузке, b=10мм — толщина слоя гололеда, принимается по табл.12.1 [7] в зависимости от района строительства (III), k — коэффициент, учитывающий изменение толщины слоя гололеда в зависимости от высоты положения трубопровода над поверхностью земли, k=1 принимается по табл.12.3 [7].

Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом[7]:

(3.27).

кН/м.

Расчет арочного перехода.

Рисунок 3.1 — Схема арочного перехода Расчет арочного перехода в бесшарнирном исполнении[3].

Рис. 3.2 — Расчетная схема бесшарнирной арки

1. Длина дуги арки по формуле:

(3.28).

где f — стрела подъема арки, f =5 м; l — пролет арки, l=44 м.

2. Усилия в спаренной арке от полной симметричной вертикальной нагрузки:

(3.29).

(3.30).

Так как конструкция 2-трубная, то увеличиваем значение полученной нагрузки в 2 раза:

(3.31).

(3.32).

. (3.33).

Моменты МА = МВ = МС = 0; в четверти:

(3.34).

Т.е. это случай рациональной формы оси арки, когда моменты во всех сечениях равны нулю.

3. Наибольшие напряжения:

4,1МПа
4. По формуле условие обеспечения продольной устойчивости:

(3.35).

где — вертикальная опорная реакция; - максимальный горизонтальный распор.

;

194кН<1155кН, условие выполняется.
5. По формуле условие обеспечения поперечной устойчивости:

(3.36).

;

3,65 кН < 21,605 кН, где ka — коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения / и равен 60,7.

Следовательно, условия прочности и устойчивости для данных случаев загружения арочного перехода обеспечивается.

Расчет арочного перехода в двухшарнирном исполнении[3].

Рис. 3.3 — Расчетная схема двухшарнирной арки

1. Усилия в спаренной арке от полной симметричной вертикальной нагрузки:

(3.37).

(3.38).

2. В арках, очерченных по квадратичной параболе, при равномерном загружении по всему пролету без учета упругого обжатия (т.к. к=1) изгибающие моменты M=0. В этом случае, распор от нагрузки q равен:

(3.39).

Вертикальные опорные реакции:

(3.40).

3. При загружении половины пролета равномерно распределенной нагрузкой распор:

(3.41).

Вертикальные опорные реакции:

A=0,375ql, B=0,125ql. Т.к. эти значения меньше, А при нагрузке по всей длине, не принимаем их в расчет.

Изгибающий момент в середине пролета:

(3.42).

Изгибающий момент в четверти меньше в 4 раза, чем изгибающий момент в середине пролета, поэтому не принимаем его в расчет.

4. Наибольшие напряжения.

270,9МПа
5. По формуле условие обеспечения продольной устойчивости:

;

194кН<577кН, условие выполняется.

Определение габаритных размеров бетонных опор и проверка устойчивости.

Рис. 3.4 — Расчетная схема бетонной опоры

Сопротивление грунта сдвигу (сила трения) определяется как:

(3.43).

где ц — угол внутреннего трения грунта (для песка равен 36?).

с — сцепление грунта (для песка с=2 кПа) у — давление на грунт от вертикальной нагрузки:

(3.44).

где V — вертикальная опорная реакция в опоре, А — площадь грунта, на которую действует вертикальная нагрузка.

С другой стороны, трение опоры о грунт можно выразить через горизонтальный распор следующим образом:

. (3.45).

В таком случае, уравнивая правые части выражений (3.43) и (3.45), получим:

(3.46).

Откуда площадь сечения опоры по низу:

(3.47).

Получаем, что 47,3 м 2 — это минимальная площадь нижнего сечения опоры, внутри которой также будет расположена технологическая арматура, необходимая для монтажа арочной конструкции. Примем значение 48 м 2.

В нашем случае, передняя поверхность бетонной опоры воспринимает распор и пассивное давление грунта, как показано на схеме. Получаем:

(3.48).

где г — удельный вес грунта (16,5 кН/м 3).

(3.49).

Получаем, что минимальная высота опоры должна быть 2,38 м. Такая высота будет помехой для совершения технологических операций. Поэтому примем высоту 3,5 метра. Глубина заложения составит 2,5 м от поверхности земли.

Устойчивости опоры будет выполняться при алгебраической сумме всех действующих горизонтальных сил равной нулю.

(3.50).

(3.51).

где h1 — глубина заложения, равная 2,5 м.

H/(hb) — давление от распора, h — высота опоры, b — ширина опоры.

(3.52).

(3.53).

где h2 — глубина заложения, равная 1,5 м.

(3.54).

12,4+6,3<71,5+3;
18,7кПа<74,5кПа — условие устойчивости опоры выполняется.

Расчет толщины ледяного покрова.

Расчетная толщина льда, необходимая для работы крана на сплошном ледяном покрове, может быть определена по формуле.

(3.55).

где hp — расчетная толщина прозрачного льда кристаллической структуры, м; n — запас прочности, равный 2; Р — масса груза, работающего на льду (масса крана и арочной конструкции), т; ур — временное сопротивление льда на растяжение, т/м (среднее значение 140 т/м); В 1, В 2 — линейные размеры площади опоры груза, равные 3,85×4,8 м; К — температурный коэффициент, учитывающий среднесуточную температуру воздуха за последние трое суток, принимаемый 1,1 при средней температуре воздуха за трое суток равной -50С.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой