Сравнение расчетных формул Гипротюменнефтегаз и Бородавкина П.П. для сопротивления перемещению трубопровода вертикально вверх

РефератПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Произведем расчет сопротивления по формуле Бородавкина П. П для трубопровода диаметром 1220 мм. Параметры среднеразложившегося торфа: глубина заложения h=1.61 м., плотность торфа с=0,95 г/см3, коэффициент бокового давления о=0,6, коэффициент поперечного расширения н=0,2, модуль общей дефомации Е=125кПа, стабилизированный угол внутреннего трения ц=24°, сопротивление сдвигу по крыльчатке фmax=15кПа. Читать ещё >

Сравнение расчетных формул Гипротюменнефтегаз и Бородавкина П.П. для сопротивления перемещению трубопровода вертикально вверх (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

При рассмотрении используются следующие данные: диаметр трубы 219 мм., толщина засыпки над трубой h=0,8 м. Характеристики торфа природного сложения слабой степени разложения (<20%): плотность торфа с=0,85 г/см3, коэффициент бокового давления о=0,6, коэффициент поперечного расширения н=0,1, модуль общей дефомации Е=30кПа, стабилизированный угол внутреннего трения ц=28°, сопротивление сдвигу по крыльчатке фmax=7,5кПа.

Сравнение формул выполняется по эксперементальным данным, приведенным Л. А. Димовым в работе [8]. Данные зависимости представлены в таблице 5.1:

Таблица 5.1- Опытные значения сопротивления перемещению.


Сопротивление перемещению, f кН/м2.	Перемещение. W, мм.

0,25.	1,1.
0,5.
0,75.	4,9.
	7,2.
1,25.
1,5.	12,5.
1,75.	17,5.

2,25.
2,5.
2,75.

3,25.

2,75.
2,5.

Опытная кривая сопротивления торфа перемещению трубопровода вверх представлена на рисунке 5.10:

Рисунок 5.10 Сопротивление перемещению трубопровода вверх в слаборазложившемся торфе.

По данным эксперементальных данных, проведем расчет по определению коэффициента постели грунта при сдвиге k для слаборазложившегося торфа. При расчете используем формулу предложенную Бородавкиным П. П., наиболее близко описывающую поведение трубопровода в торфе:

Сравнение расчетных формул Гипротюменнефтегаз и Бородавкина П.П. для сопротивления перемещению трубопровода вертикально вверх.

; (5.44).

где: f — сопротивления продольным перемещениям;

fпр — предельные касательные напряжения;

k — коэффициент постели грунта при сдвиге;

w — перемещение.

Из формулы (4.1) выразим значение k:

; (5.45).

Покажем расчет для пары значений, принятых из таблицы № 1: f=0.75 кН/м2 и w=4,9 мм. = 0,0049 м.

Аналогичным методом рассмотрим и расчитаем следующие пары значений. Расчет представлен в таблице 5.4:

Таблица 5.4 — Результаты расчета коэффициента постели грунта при сдвиге.


f, кН/м2.	w, мм.	k, кН/м3.
0,75.	0,0049.	1,43.
1,5.	0,0125.	1,9.
2,25.	0,024.	1,97.
	0,047.	1,897.
3,25.	0,068.	1,72.
	0,098.	1,314.
2,75.	0,116.	1,1.
2,5.	0,13.	0,94.

Получим среднее арифметическое значеие коэффициента постели грунта при сдвиге k для слаборазложившехся торфяных грунтов:

Рассмотрим формулу Бородавкина П. П. :

где f пр — сопротивление грунта сдвигу определяется по формуле Кулона или используются значения, полученные полевыми испытаниями и эксперементами:

(5.46).

у — нормальные напряжения, определяемые по формуле:

(5.47).

гест — объемная сила тяжести грунта, определяется по формуле:

(5.48).

гs — объем массы скелета грунта, равный 0,04 г/см3=0,392 кН/м3;

гw — удельный вес воды, равный 11 кН/м3.

По формуле «Гипротюменнефтегаз»:

(5.49).

Результаты расчета представлены в виде таблицы 5.5 и 5.6:

Таблица 5.5 — Результаты расчета по фомуле «Гипротюменнефтегаз».


Гипротюменнефтегаз.
f, кН/м2.	w, мм.

0,522 133.	0,005.
1,44 266.	0,01.
1,566 399.	0,015.
2,88 532.	0,02.
2,610 665.	0,025.
3,132 798.	0,03.
3,654 931.	0,035.
4,177 064.	0,04.
f, кН/м2.	w, мм.
4,699 197.	0,045.
5,22 133.	0,05.
5,743 463.	0,055.
6,265 596.	0,06.
6,787 729.	0,065.
7,309 862.	0,07.
7,831 995.	0,075.
8,354 128.	0,08.
8,876 261.	0,085.
9,398 394.	0,09.
9,920 527.	0,095.
10,44 266.	0,1.

Таблица 5.6 — Результаты расчета по формуле Бородавкина П. П.:

Бородавкин П.П.

f, кН/м2.

w, м.

w, мм.

0,794 004.

0,005.

1,120 786.

0,01.

1,370 101.

0,015.

1,579 085.

0,02.

1,762 152.

0,025.

1,92 671.

0,03.

f, кН/м2.

w, м.

w, мм.

2,77 167.

0,035.

2,216 402.

0,04.

2,346 417.

0,045.

2,468 674.

Для средней степени разложения сопротивление сдвигу (20−45%) и сильной степени разложения (>45%) fпр, принятого по [8] состовляет: для торфа средней степени разложения — 15 кПа, для сильной степени разложения — 17,5 кПа. Значения сопротивления перемещению f, кН/м2 и перемещения w, мм. принимаются по эксперементальным данным, представленных в таблице 5.3.

Представим пример расчета:

— для торфа средней степени разложения:

Сопротивления перемещению f=0.75 кН/м2, перемещения w=4,9 мм. = 0,0049 м.

Аналогично произвели расчет для остальных пар значений f и w, расчет представлен в таблице 5.9:

Таблица5.9 — Результат расчета коэффициента постели грунта при сдвиге для среднеразложившихся торфов.


f, кН/м2.	w, м.	k, кН/м3.
0,75.	0,0049.	0,75.
1,5.	0,0125.	0,895.
2,25.	0,024.	0,972.
	0,047.	0,928.
3,25.	0,068.	0,837.
	0,098.	0,643.
2,75.	0,116.	0,541.
2,5.	0,13.	0,464.

Получим среднее арифметическое значеие коэффициента постели грунта при сдвиге k для торфов средней степени разложения:

— для торфа сильной степени разложения:

сопротивление перемещению f=0.75 кН/м2, перемещения w=4,9 мм. = 0,0049 м.

Аналогично произвели расчет для остальных пар значений f и w, расчет представлен в таблице 5.10:

Таблица5.10 — Результат расчета коэффициента постели грунта при сдвиге для сильноразложившихся торфов.


f, кН/м2.	w, м.	k, кН/м3.
0,75.	0,0049.	0,612.
1,5.	0,0125.	0,767.
2,25.	0,024.	0,832.
	0,047.	0,794.
3,25.	0,068.	0,716.
	0,098.	0,55.
2,75.	0,116.	0,463.
2,5.	0,13.	0,397.

Анализ расчета показывет, чем выше степень разложения торфа, тем меньше коэффициент постели грунта при сдвиге, что сответствует реальным свойствам торфянных грунтов.

5.10.2 Расчет зависимости сопротивления перемещению f от перемещения w в торфах средней и сильной степени разложения для трубопровода D=1220 мм по формуле Бородавкина П.П.

где: f — сопротивления продольным перемещениям;

fпр — предельные касательные напряжения, равные 15кПа;

k — коэффициент постели грунта при сдвиге, определенные расчетным путем, k=0,75;

w — перемещение.

Задавшись значениями перемещения, расчитаем сопротивления продольным перемещениям. Расчет представлен в таблице 5.11:

Таблица 5.11- Результаты расчета по формуле Бородавкина П.П.


f, кН/м.	w, м.

4,296 092.	0,15.
5,990 032.	0,3.
7,232 357.	0,45.
8,232 244.	0,6.
9,72 052.	0,75.
10,22 458.
10,80 503.	1,15.
11,31 986.	1,3.
11,77 893.	1,45.
12,18 973.	1,6.
12,55 811.	1,75.
13,9 017.
13,36 618.	2,15.
13,61 337.	2,3.
13,83 418.	2,45.
14,3 073.	2,6.
14,20 485.	2,75.
14,44 951.
14,57 122.	3,15.
14,67 559.	3,3.
14,7637.	3,45.
14,83 652.	3,6.
14,89 493.	3,75.
14,96 242.
14,98 618.	4,15.
14,99 818.	4,3.
14,99 904.	4,45.
14,9893.	4,6.
14,96 949.	4,75.
14,9154.
14,87 104.	5,15.
14,81 824.	5,3.
14,7574.	5,45.
14,68 888.	5,6.
14,61 302.	5,75.
14,47 119.
14,37 733.	6,15.
14,27 726.	6,3.
14,17 124.	6,45.
14,5 954.	6,6.
13,94 239.	6,75.
13,7357.

По результатам расчета, видно, что максимальное сопротивление перемещению f=14,99 904 кН/м2 достигается при значения перемещения w=4,45 м.

Построим расчетную зависимость f=f (w) для среднеразложившегося торфа:

Рисунок 5.13 График зависимости f=f (w) перемещению вверх трубы D=1220 мм. для среднеразложишегося торфа.

Параметры сильноразложившегося торфа: глубина заложения h=1.61 м., плотность торфа с=1,0 г/см3, коэффициент бокового давления о=0,135, коэффициент поперечного расширения н=0,35, модуль общей дефомации Е=185кПа, стабилизированный угол внутреннего трения ц=20°, сопротивление сдвигу по крыльчатке фmax=17,5кПа.

где: f — сопротивления продольным перемещениям;

fпр — предельные касательные напряжения, равные 17кПа;

k — коэффициент постели грунта при сдвиге, определенные расчетным путем, k=0,64;

w — перемещение.

Задавшись значениями перемещения, расчитаем сопротивления продольным перемещениям. Расчет представлен в таблице 5.12:

Таблица 5.12 — Результаты расчета по формуле Бородавкина П.П.


f, кН/м.	w, м.

5,504 915.	0,25.
7,652 028.	0,5.
9,210 443.	0,75.
10,45 092.
11,48 046.	1,25.
12,35 503.	1,5.
13,10 853.	1,75.
13,76 349.
14,33 585.	2,25.
14,83 748.	2,5.
15,2775.	2,75.
15,66 313.
16,25.	3,25.
16,2937.	3,5.
16,54 755.	3,75.
16,76 528.
16,94 988.	4,25.
17,10 396.	4,5.
17,22 982.	4,75.
17,32 948.
17,40 477.	5,25.
17,45 731.	5,5.
17,48 858.	5,75.
17,49 991.
17,49 254.	6,25.
17,46 757.	6,5.
17,42 604.	6,75.
17,36 889.
17,29 702.	7,25.
17,21 123.	7,5.
17,11 229.	7,75.
17,92.
16,87 778.	8,25.
16,74 349.	8,5.
16,59 864.	8,75.
16,4438.

По результатам расчета, видно, что максимальное сопротивление перемещению f=17,49 991 кН/м2 достигается при значения перемещения w=6 м.

Построим расчетную зависимость f=f (w) для сильноразложившегося торфа:

Рисунок 5.14 График зависимости f=f (w) перемещению вверх трубы D=1220 мм. для среднеразложишегося торфа.

5.10.3 Определение значения выдергивающей силы для всех видов торфа

Обозначим выдергивающую силу Pвыд.. Значение Pвыд. Определим по формуле:

(5.50).

где: fпр — сопротивление перемещению, определенное из расчетов, представленных в таблицах № 4,6,9,10, кН/м2;

Dн — наружный диаметр трубопровода, м.

— для слаборазложившегося торфа:

Посчитаем Рвыд для трубы диаметром 219 и 1220 мм. Значения fпр принимаем из таблиц 5.4, 5.6, соответственно для диаметров 219 мм. и 1220 мм, результаты расчета представим в таблицах № 13 и № 14:

Таблица 5.13 — Расчетное значение выдергивающей силы слаборазложившемся торфе для трубы D=219мм.


f, кН/м2.	P, кН/м3.

2,468 674.	0,54 064.
3,425 647.	0,750 217.
4,116 122.	0,901 431.
4,662 216.	1,21 025.
5,112 291.	1,119 592.
5,491 691.	1,20 268.
5,815 802.	1,273 661.
6,94 867.	1,334 776.
6,336 158.	1,387 619.
6,545 085.	1,433 374.
6,725 824.	1,472 955.
6,881 687.	1,507 089.
7,15 367.	1,536 365.
7,129 097.	1,561 272.
7,224 753.	1,582 221.
7,303 939.	1,599 563.
7,36 804.	1,613 601.
7,418 262.	1,624 599.
7,455 672.	1,632 792.
7,481 212.	1,638 386.
7,495 728.	1,641 564.
7,499 978.	1,642 495.
7,49 465.	1,641 328.
7,480 368.	1,6382.
7,457 702.	1,633 237.
7,427 177.	1,626 552.
7,389 274.	1,618 251.
7,344 439.	1,608 432.
7,293 083.	1,597 185.
7,235 593.	1,584 595.
7,172 324.	1,570 739.
7,103 611.	1,555 691.
7,29 768.	1,539 519.
6,951 089.	1,522 288.

Таблица 5.14 — Расчетное значение выдергивающей силы слаборазложившемся торфе для трубы D=1220 мм.


f, кН/м2.	P, кН/м3.

2,46 867.	3,117 823.
3,42 565.	4,1 792 893.
4,11 612.	5,216 688.
4,66 222.	5,6 879 035.
5,11 229.	6,236 995.
5,49 169.	6,699 863.
5,8158.	7,952 784.
6,9 487.	7,4 357 377.
6,33 616.	7,7 301 128.
6,54 509.	7,9 850 037.
6,72 582.	8,2 055 053.
6,88 169.	8,3 956 581.
7,1 537.	8,5 587 477.
7,1291.	8,6 974 983.
7,22 475.	8,8 141 987.
7,30 394.	8,9 108 056.
7,36 804.	8,9 890 088.
7,41 826.	9,502 796.
7,45 567.	9,959 198.
7,48 121.	9,1 270 786.
7,49 573.	9,1 447 882.
7,49 998.	9,1 499 732.
7,49 465.	9,143 473.
7,48 037.	9,126 049.
7,4577.	9,983 964.
7,42 718.	9,611 559.
7,38 927.	9,149 143.
7,34 444.	8,9 602 156.
7,29 308.	8,8 975 613.
7,23 559.	8,8 274 235.
7,17 232.	8,7 502 353.
7,10 361.	8,6 664 054.
7,2 977.	8,576 317.
6,95 109.	8,4 803 286.

— для среднеразложившегося торфа:

Посчитаем Рвыд для трубы диаметром 1220 мм. Значения fпр принимаем из таблиц 5.9, для диаметра 1220 мм, результаты расчета представим в таблице 5.15:

Таблица 5.15 — Расчетное значение выдергивающей силы в среднеразложившемся торфе для трубы D=1220 мм.


f, кН/м2.	P, кН/м3.

4,296 092.	5,24 123 224.
5,990 032.	7,30 783 904.
7,232 357.	8,82 347 554.
8,232 244.	10,433 377.
9,72 052.	11,679 034.
10,22 458.	12,4 739 876.
10,80 503.	13,1 821 366.
11,31 986.	13,8 102 292.
11,77 893.	14,3 702 946.
12,18 973.	14,8 714 706.
12,55 811.	15,3 208 942.
13,9 017.	15,9 700 074.
13,36 618.	16,3 067 396.
13,61 337.	16,6 083 114.
13,83 418.	16,8 776 996.
14,3 073.	17,1 174 906.
14,20 485.	17,329 917.
14,44 951.	17,6 284 022.
14,57 122.	17,7 768 884.
14,67 559.	17,9 042 198.
14,7637.	18,11 714.
14,83 652.	18,1 005 544.
14,89 493.	18,1 718 146.
14,96 242.	18,2 541 524.
14,98 618.	18,2 831 396.
14,99 818.	18,2 977 796.
14,99 904.	18,2 988 288.
14,9893.	18,286 946.
14,96 949.	18,2 627 778.
14,9154.	18,196 788.
14,87 104.	18,1 426 688.
14,81 824.	18,782 528.
14,7574.	18,4 028.
14,68 888.	17,9 204 336.
14,61 302.	17,8 278 844.
14,47 119.	17,6 548 518.
14,37 733.	17,5 403 426.
14,27 726.	17,4 182 572.
14,17 124.	17,2 889 128.
14,5 954.	17,1 526 388.
13,94 239.	17,97 158.
13,7357.	16,757 554.

— для сильноразложившегося торфа:

Посчитаем Рвыд для трубы диаметром 1220 мм. Значения fпр принимаем из таблиц 5.10, для диаметра 1220 мм, результаты расчета представим в таблице 5.16:

Таблица 5.16 — Расчетное значение выдергивающей силы в сильноразложившемся торфе для трубы D=1220 мм.


f, кН/м2.	P, кН/м3.
14,33 585.	17,489 737.
14,83 748.	18,1 017 256.
15,2775.	18,63 855.
15,66 313.	19,1 090 186.
16,25.	19,520 305.
16,2937.	19,878 314.
16,54 755.	20,188 011.
16,76 528.	20,4 536 416.
16,94 988.	20,6 788 536.
17,10 396.	20,8 668 312.
17,22 982.	21,203 804.
17,32 948.	21,1 419 656.
17,40 477.	21,2 338 194.
17,45 731.	21,2 979 182.
17,48 858.	21,3 360 676.
17,49 991.	21,3 498 902.
17,49 254.	21,3 408 988.
17,46 757.	21,3 104 354.
17,42 604.	21,2 597 688.
17,36 889.	21,1 900 458.
17,29 702.	21,1 023 644.
17,21 123.	20,9 977 006.
17,11 229.	20,8 769 938.
17,92.	20,7 411 224.
16,87 778.	20,5 908 916.
16,74 349.	20,4 270 578.
16,59 864.	20,2 503 408.
16,4438.	20,61 436.

Показать весь текст

Заполнить форму текущей работой