Дополнительная пригрузка на 1 метр трубы рассчитывается по формуле

; (13.21)

где q_пр - нагрузка от веса продукта в трубе;

где ρ_t – плотность нефти, кг/м³, g – ускорение свободного падения, n – коэффициент надежности по нагрузке от веса продукта (прил. 35); К_м - коэффициент, зависящий от вида пригрузки; К_нв - коэффициент надежности устойчивости трубопровода против всплытия; К_нв = 1,05; q_вс - выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод, Н/м.

,

q_тр – собственный вес трубы, Н/м

γ_в - объемный вес воды с учетом взвешенных частиц, Н/м³, γ_в = 1100·9,8 (Н/м³).

Если дополнительная пригрузка на 1 метр трубы Б > 0, то трубу необходимо пригружать.

Шаг расстановки пригрузов определяется по формуле

, (13.22)

где Б_пр - вес пригруза в воде, Н.

(13.23)

Q_пр - вес пригруза в воздухе, Н; Q_пр = т_гр·g, где т_гр – масса пригруза (табл.13.3, 13.4), V_пр - объем пригруза, м³.

Для железобетонных пригрузов объем рассчитывается по формуле

, (13.24)

для чугунных

. (13.25)

Размеры пригрузов даны в табл. 13.3, 13.4.

Таблица 13.3

Железобетонные седловидные грузы для балластировки трубопроводов

Таблица 13.4

Чугунные кольцевые грузы для балластировки трубопроводов

Пример 13.4. Определение шага расстановки пригрузов при укладке

трубопровода в обводненной местности

Рассчитать шаг расстановки железобетонных пригрузов при укладке нефтепровода через болото. Шаг расстановки пригрузов рассчитывать с учетом опорожнения нефтепровода. Исходные данные для расчета: наружный диаметр трубы D_н = 1220 мм, толщина стенки d = 11 мм, пригруз - железобетонный седловидный, масса и размеры в зависимости от диаметра даны в табл. 13.3.

Решение

Необходимую дополнительную пригрузку на 1 метр трубы Б определяем по формуле (13.21).

Выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод:

(Н/м).

Расчет проводим с учетом опорожнения трубопровода, вес продукта q_пр = 0;

К_м = 1,05 (для железобетонных пригрузов), К_нв = 1,05.

(Н/м),

(Н/м),

10100 > 0 → трубу необходимо пригружать.

Для трубы диаметром 1220 мм размеры железобетонного пригруза (табл. 10.3):

а = 2000 мм; R = 580 мм; с = 1050 мм;

d = 320 мм b = 1600 мм; h = 500 мм;

(м³),

(Н),

где масса пригруза т_гр = 4000 кг (табл.10.3)

Тогда вес пригруза в воде:

(Н).

Таким образом, шаг расстановки пригрузов равен

(м).

Задача 13.4. Рассчитать шаг расстановки железобетонных пригрузов при укладке нефтепровода через болото. Исходные данные для расчета: наружный диаметр трубы - D_н, толщина стенки - d, вид пригруза, его масса и размеры. Исходные данные в табл. 13.1

13.5. Расчет надземного перехода трубопровода на прочность

и продольную устойчивость

Теоретические основы

Определение допускаемого пролета между опорами

Допускаемый пролет определяем по формуле, м

, (13.26)

где q_тп - суммарный вес трубы и продукта, Н/м

, (13.27)

, (13.28)

W - осевой момент сопротивления поперечного сечения трубы, м³

, (13.29)

R₂ - расчетное сопротивление материала трубы (см. пример 13.3).

Расчет на продольную устойчивость

Условие выполнения продольной устойчивости

, (13.30)

где S - сжимающее продольное усилие в трубопроводе, Н

, (13.31)

F – площадь поперечного сечения трубы, см²

, (13.32)

N_кр - критическая продольная сила, при которой наступает потеря про­дольной устойчивости трубопровода, Н

, (13.33)

l₀ - приведенная длина балочного перехода, м

, (13.34)

J - осевой момент инерции поперечного сечения трубы, м⁴ ;

.

Расчет на прочность

Условие прочности записывается в виде

, (13.34)

где R₁ - расчетное сопротивление материала трубы, МПа (см. пример 13.1), σ_пр.N - суммарные продольные напряжения, МПа

, (13.35)

М_изг - максимальный изгибающий момент в пролете, Н×м, определяется по формуле

, (13.36)

F - площадь сечения трубы, м², f - суммарный прогиб трубопровода между опорами, м

, (13.37)

f_э - прогиб от действия поперечных нагрузок, м, определяется по формуле

. (13.38)

Пример 13.5. Расчет надземного перехода трубопровода на прочность

и продольную устойчивость

Определить допустимое расстояние между опорами надземного балочного перехода газопровода, произвести расчет данного участка на прочность и продольную устойчивость. Исходные данные для расчета: наружный диаметр трубы D_н = 1220 мм, толщина стенки d = 11 мм, категория участка - III, внутреннее давление – р =5,5 МПа, марка стали – 17Г1С-У, температура стенки трубы при эксплуатации – t_э = 8 ⁰С, температура фиксации расчетной схемы трубопровода t_ф = -20 ⁰С, коэффициент надежности по материалу трубы k₁ = 1,4. Переход - двухпролетный.

Решение

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: