Расчет устойчивости трубопроводов

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Русловые, через реки шириной до 200 м по среднему меженному уровню, включая прибрежные участки в границах производства подводно-технических работ. Расчетная нагрузка от 1 п.м. трубы, заполненной продуктом, если в процессе эксплуатации невозможно ее опорожнение и замещение продукта воздухом. Через болота, поймы, водоемы при отсутствии течения, обводненные и заливаемые участки в пределах ГВВ 1%-ной… Читать ещё >

Расчет устойчивости трубопроводов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Устойчивость против всплытия трубопроводов, прокладываемых на периодически обводняемых участках трассы, а также на болотах, обеспечивается применением балластировки с помощью пригрузов и анкеров.

Нормативный вес балластировки в воде рассчитывается по формуле:

(1).

где — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным: для железобетонных грузов — 0,9, для чугунных — 1;

— коэффициент надежности устойчивости против всплытия, принимаемый по табл. 1;

— расчетная выталкивающая сила воды, действующая на единицу длины трубопровода;

— расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода;

— расчетная нагрузка от 1 п.м. трубы, заполненной продуктом, если в процессе эксплуатации невозможно ее опорожнение и замещение продукта воздухом.

Таблица 1 Величины коэффициента.


Характеристика обводненного участка.
1. Нефтепродуктопроводы, для которых возможно опорожнение и замещение продукта воздухом.	1,03.
2. Через болота, поймы, водоемы при отсутствии течения, обводненные и заливаемые участки в пределах ГВВ 1%-ной обеспеченности.	1,05.
3. Русловые, 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.

Параметры, входящие в формулу (1), рассчитываются по зависимостям:

; (2).

где — плотность воды, с учетом содержания солей и мех. примесей, =1100 — 1150 кг/м3;

— наружный диаметр футеровки;

— постоянный коэффициент: для выпуклых кривых =8, для вогнутых =32;

— угол поворота оси трубопровода, рад;

— радиус кривизны рельефа дна траншеи, который должен быть больше или равен минимальному радиусу упругого изгиба оси трубопровода из условия прочности.

(4).

Нагрузка от собственного веса металла трубы:

(5).

где — коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса (при расчете на продольную устойчивость =0,95),.

— удельный вес металла, из которого изготовлена труба, для стали =78 500 Н/м3.

Нагрузку от собственного веса изоляции принимаем равной 10% от.

Нормативный вес балластировки в воздухе:

(6).

где — плотность материала балластировки: для бетонных грузов =2300кг/м3, для чугунных — =7450 кг/м3.

Расстояние между центрами одиночных грузов, используемых для балластировки, определяется по формуле.

(7).

где — масса одного груза, (табл. 2).

Таблица 2 Масса грузов, используемых для балластировки.


Наружный диаметр трубопровода, мм.	Масса одного груза, кг.
	Железобетонный седловидный.	УБО.	Кольцевые.
	Железобетонный.	Чугунный.
		;	;
		;	;	;

Общее число грузов, необходимых для участка трубопровода длиной, составляет.

(8).

При балластировке трубопроводов анкерными устройствами расстояние между ними находят по формуле:

(9).

где — расчетная несущая способность устройства.

(10).

где — количество анкеров в одном анкерном устройстве;

— коэффициент условий работы анкеров;

— их расчетная несущая способность.

Для винтовых анкеров (типов ВАУ, АС, АЛ) с диаметром винтовой лопасти при =1, а также когда ?2 и ?3 принимают = 1,0. Если же ?2, но 1?<3, то величину коэффициента условий работы находят по формуле:

. (11).

Сведения о стандартных диаметрах лопастей винтовых анкеров и области их применения приведены в табл. 3.

Таблица 3 Область применения винтовых анкеров.


Диаметр лопасти анкера, м.	0,2.	0,3.	0,4.	0,45.	0,5.
Рекомендуемые диаметры трубопровода, мм.	273−530.	426−820.	720−1020.	1020−1220.

Для анкеров раскрывающегося типа (АР) в формулу (9) вместо подставляется расчетное значение диаметра:

(12).

где — суммарная площадь проекций лопастей на горизонтальную плоскость (табл. 4).

Таблица 4 Площадь лопастей раскрывающегося анкера.


Тип анкера.	АР-401.	АР-401−2Л.	АР-401−2Л-У.	АР-401−2Л-УМ.	АР-403.	АР-403-Д.	АР-403-М.	АР-403-АМ.	АР-403-А.	АР-404.
м2.	1,0.	0,5.	1,0.	0,98.	1,0.	1,0.	1,0.	0,5.	0,5.	0,5.

Расчетная несущая способность анкера вычисляется по формуле:

(13).

где — коэффициент условий работы анкера при выдергивающей нагрузке (табл. 5);

— коэффициент надежности анкера, =1,4;

— числовые коэффициенты, величина которых зависит от угла внутреннего трения (табл. 6);

— средневзвешенный удельный вес грунтов, залегающих от дна траншеи до отметки заложения лопастей анкера (табл. 3);

— глубина заложения лопастей от дна траншеи.

Площадь лопастей винтового анкера вычисляется по формуле.

. (14).

Требуемое число анкеров находится по формуле.

(15).

Таблица 5 Значения коэффициентов.


Тип грунтов, их вид и состояние.	Величина.
Глинистые:
— твердые, полутвердые и тугопластичные.	0,7.
— мягкопластичные.	0,7.
— текучепластичные.	0,6.
Пески:
— маловлажные.	0,7.
— влажные.	0,6.
— водонасышенные.	0,5.
Супеси:
твердые.	0,7.
пластичные.	0,6.
текучие.	0,5.
Суглинок.	0,5.

Таблица 6 Величины коэффициентов и в формуле (43).


Угол внутреннего трения, градусы.			Угол внутреннего трения, градусы.
	6,2.	2,1.		13,5.	7,0.
	6,6.	2,4.		16,8.	9,2.
	7,1.	2,8.		21,2.	12,3.
	7,7.	3,2.		26,9.	16,5.
	8,6.	3,8.		34,4.	22,5.
	9,6.	4,5.		44,5.	31,0.
	11,1.	5,5.		59,6.	44,4.

Задача 1. Рассчитать количество бетонных пригрузов участка нефтепродуктопровода диаметром Dн, толщиной стенки д и длиной данной по варианту (таблица 7), прокладываемого через болото. Угол поворота оси трубопровода принять равным по варианту (таблица 7), радиус кривизны рельефа дна траншеи =1000 м, толщину противокоррозионной битумной изоляции =0,006 м, а толщину футеровки =0,004 м. Плотность воды, с учетом содержания солей и мех. примесей, =1100 — 1150 кг/м3.

Таблица 7 Варианты заданий.


Вариант.
Dн.


д.

Пример 1. Рассчитать количество бетонных пригрузов участка нефтепродуктопровода диаметром Dн = 530 мм, толщина стенки 8 мм и длиной =5000 м, прокладываемого через болото. Угол поворота оси трубопровода принять равным =10°, радиус кривизны рельефа дна траншеи =1000 м, толщину противокоррозионной битумной изоляции =0,006 м, а толщину футеровки =0,004 м. Плотность воды, с учетом содержания солей и мех. примесей, =1100 — 1150 кг/м3.

Решение.

1. Наружный диаметр футеровки:

м.

2. Расчетная выталкивающая сила воды по формуле (4.34):

Н/м.

3. Пересчитываем величину угла поворота оси в радианы:

рад.

4. Расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при вог-

нутом изгибе по формуле (3):

Н/м.

5. Нагрузка от собственного веса металла трубы:

Нагрузку от собственного веса изоляции принимаем равной 10% от.

Н/м.

5. Нормативный вес балластировки в воде по формуле (4.33):

6. При использовании грузов типа УБО в соответствии с табл. 2.

=1725 кг. Принимая =2300 кг/м3, по формуле (5) вычисляем расстояние между отдельными грузами:

м.

7. Общее необходимое число грузов по формуле (6)

=1137 шт.

трубопровод всплытие анкер устойчивость Задача 2. Для условий примера 1 определить необходимое количество винтовых анкеров. Принять вид грунт, удельный вес грунта, коэффициент сцепления грунта, угол внутреннего трения — по варианту (таблица 8), глубина заложения лопастей от дна траншеи =1,5 м.

Таблица 8 Варианты заданий.


Вариант.
Грунт.	Глина твердая.	Глина мягко-пластич.	Глина текуче-пластич.	Песок мало-влажн.	Песок влажн.	Песок водо-насыщ.	Супесь твердая.
16,8.	16,8.	16,8.	20,5.	21,2.		19,7.

Пример 2. Для условий примера 1 определить необходимое количество винтовых анкеров. Принять =15 кН/м3; =1,5 м; грунт — суглинок коэффициент сцепления грунта =8 кПа; угол внутреннего трения грунта =18 град; коэффициент условий работы анкера при выдергивающей нагрузке =0,5.

Решение.