- •Листовые конструкции
- •6.1. Оценка конструктивной надежности трубопровода
- •6.2. Нагрузки и воздействия на магистральном нефтепроводе
- •6.3. Расчет несущей способности трубопровода
- •С помощью анкеров
- •6.8. Надземные трубопроводы
- •6.10. Устойчивость подземных трубопроводов
- •6.10.1. Формы потери устойчивости
- •6.10.2. Проверка общей устойчивости подземных трубопроводов в продольном направлении
- •Коэффициент постели грунта при сжатии
- •6.10.3. Расчеты продольных перемещений подземных трубопроводов
- •6.11. Проверка общей устойчивости наземных трубопроводов в насыпи
- •Трубопровода в насыпи
- •1. Основные сведения из теории оболочек
- •2.Общие сведения, классификация и назначение резервуаров.
- •3.1. Основания и днища резервуаров
- •3.2. Стенки резервуаров.
- •3.3. Общие положения расчета элементов вертикальных цилиндрических резервуаров
- •3. Расчет стенки на прочность
- •4. Расчет стенки на устойчивость
- •5. Расчет сопряжения стенки с днищем
- •6. Конструирование и основные положения расчета крыши
- •§ 3. Вертикальные цилиндрические резервуары повышенного давления
- •§ 4. Горизонтальные цилиндрические резервуары
- •1. Особенности конструктивных форм
- •2. Расчет стенки корпуса на прочность
- •3. Расчет стенок корпуса и днищ на устойчивость
- •4. Расчет корпусов надземных резервуаров на изгиб
- •§ 5. Сферические резервуары
- •1. Особенности конструктивных форм
- •2. Расчет стенки резервуара на прочность
- •3. Расчет стенки резервуара на устойчивость
- •4. Расчет опорных стоек и диагональных связей
- •§ 6. Развитие конструктивных форм резервуаров
- •Глава 3 газгольдеры
Коэффициент постели грунта при сжатии
Грунт |
k0, МН/м3 |
Грунт |
k0, МН/м3 |
Торф влажный Плывун Глина размягченная Песок свеженасыпанный |
0,51,0 15 15 25 |
Песок слежавшийся Глина тугопластичная Гравий |
530 550 1050 |
Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи трубы с грунтом
,
где k0 – коэффициент нормального сопротивления грунта (коэффициент постели грунта при сжатии) (табл. 6.2).
При этом расчетная длина волны выпучивания Lкр определяется из выражения
. (6.64)
Если характер связи трубопровода с грунтом не определен, из двух значений Nкр рекомендуется принимать меньшее, рассчитываемое по формуле (6.58).
Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выполненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с грунтом критическое усилие подсчитывается как
(6.65)
или , (6.66)
где - коэффициент, который находится по номограмме (рис. 6.9) в зависимости от параметров и Z
, (6.67)
. (6.68)
В формулах (6.66) и (6.67) – радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий рельефу дна траншеи. В любом случае должен быть больше значения min, определяемого по таблицам или специальными расчетами.
Из двух значений Nкр, определенных по формулам (6.65) и (6.66), рекомендуется принять меньшее.
6.10.3. Расчеты продольных перемещений подземных трубопроводов
В процессе эксплуатации подземные трубопроводы под действием продольных усилий, вызванных внутренним давлением и перепадом температур, могут перемещаться в грунте, особенно у мест выхода на поверхность.
Грунт оказывает сопротивление перемещением в форме касательных напряжений по контакту труба-грунт. При малых перемещениях связь между трубой и грунтом упругая, касательные напряжения х в сечении х трубопровода линейно зависят от перемещений в том же сечении Uх
,
где kи – коэффициент постели грунта при продольных перемещениях, некоторые значения которого для ориентировочных расчетов приведены в табл. 6.3.
Расчетная схема приведена на рис. 6.10, 6.11. Эквивалентное продольное усилие Р0, т.е. усилие, которое может быть реализовано в продольные перемещения,
. (6.69)
Продольные перемещения Uх, касательные напряжения х и продольные усилия Рх в сечении х рассматриваемого участка трубопровода длиной l1 определяются по формулам
; (6.70)
; (6.71)
, (6.72)
где – параметр,
; (6.73)
sh x, ch x – функции гиперболических синуса и косинуса,
, (6.74)
. (6.75)
Таблица 6.3
Значение коэффициента постели грунта при продольных
перемещениях
Грунт |
Kи, МН/м3 |
Грунт |
Kи, МН/м3 |
Песок средней плотности Супесь Суглинок Глина тугопластичная |
8 5 4 2 |
Глина мягкопластичная Торф сухой Торф влажный |
1,5 0,5 1,0 |
Длина участка l1, в пределах которого имеют место продольные перемещения, с точностью до 6 % определяются из соотношения
. (6.76)
Максимальные перемещения Umax и касательные напряжения max имеют место в конце участка l1
; (6.77)
. (6.78)
Расчетная схема и соответствующие ей зависимости действительны, если усилие Р0 не превышает предельного Рпр
, (6.79)
которое определяют по формуле
, (6.80)
где пр – продольные касательные напряжения, определяемые по формулам (6.60), (6.61) и (6.62), в которых коэффициенты надежности по нагрузке пгр = 1,2, пс.в = 1,1 для определения qм и qиз и пс.в = 1,0 для расчета qпр.
При этом максимальные перемещения Umax в точке х = l1
, (6.81)
а максимальные касательные напряжения max, в той же точке равны предельным:
. (6.82)
Если усилие Р0 превышает Рпр, продольные перемещения столь значительны, что связь между трубой и грунтом из упругой переходит в пластичную, при которой касательные напряжения по контакту труба-грунт не зависят от значения продольных перемещений и равны пр. Таким образом, отрезок трубопровода, вовлеченный в перемещения, увеличивается, и в его пределах, наряду с участком упругой связи трубопровода с грунтом l1 формируется участок пластичной связи lп (рис. 6.10).
На участке упругой связи распределение Uх, х и Рх рассчитываются по формулам (6.70), (6.71), (6.72) с заменой величины Р0 на Рпр.
Длина участка пластичной связи трубопровода с грунтом определяется по формуле
, (6.83)
где величина р0 находится из выражения (6.59) с учетом отрицательного значения касательных напряжений, принятого в расчете продольных перемещений.
Продольные усилия по длине трубопровода на участке lп изменяются по следующей зависимости:
. (6.84)
Продольные перемещения на участке lп с учетом смещения на участке l1 можно определить из выражения
. (6.85)
Перемещение конечного сечения трубопровода
. (6.86)