5.6 Роздільний метод укладання трубопроводів

При роздільному методі виконання ізоляційно-укладальних робіт, процес укладання трубопроводів у траншею технологічно безпосередньо не зв’язаний з операцією його очищення і ізолювання, та розглядається як самостійна операція. З точки зору загальної схеми організації спорудження лінійної частини, укладання, у цьому випадку, є складовою частиною поточно-розчленованого комплексу виконання робіт і взаємозв’язане з передуючими йому операціями організаційно. Цей зв’язок впливає на самі методи виконання робіт з укладання трубопроводів у траншею.

Ізоляційно-укладальні роботи роздільним способом можна виконувати за двома схемами:

– очищення і ізоляцію трубопроводу перед укладанням його у траншею безпосередньо на трасі;

– очищення і ізоляцію трубопроводу (трубних секцій) проводять на трубозварювальних базах або на заводах, з наступним зварюванням секцій на трасі і ізолюванням стиків перед укладанням трубопроводу у траншею.

Роботи за першою схемою можуть виконуватися послідовно двома колонами, або послідовно у дві стадії однією колоною.

Укладання ізольованого трубопроводу роздільним способом відрізняється від укладання, суміщеного з ізолюванням, тим, що при першому способі потрібна значно менша висота піднімання трубопроводу над землею, оскільки немає необхідності у пропусканні огненної машини по трубопроводу. Тому загальна довжина при піднятої ділянки трубопроводу при роздільному укладанні завжди трохи менша. Відповідно, напружений стан трубопроводу від згину (у вертикальній площині) і сумарні навантаження на трубоукладачі при цьому зменшуються. І хоча поза роботою завжди знаходиться один із трубоукладачів, що переміщується на нове місце, загальна їх кількість, як правило, менша ніж в колоні при роботі суміщеним способом.

Однак виникає задача оцінки напруженого стану самого трубопроводу в горизонтальній площині у процесі його укладання. Це пов’язано з тим, що на відносно короткій ділянці (між точками дотику трубопроводу з ґрунтом на бермі та у траншеї) трубопровід має значне зміщення осі у плані.

Визначивши найбільш небезпечні перерізи трубопроводу від згину у горизонтальній площині, можна знайти сумарні напруження, зв’язані із просторовим згином трубопроводу. Ця задача розв’язується з припущенням, що напруження і згинальні моменти від вертикального згину відомі. Методика їх визначення наступна.

Рахуючи, що кожна група трубоукладачів є для трубопроводу однією точкою підвіски (найгірший випадок), у розрахунковій схемі, наведеній на рис. 5.4, будемо мати дві групи трубоукладачів.

Рисунок 5.4 Розрахункова схема роздільної укладки ізольованого трубопроводу в траншею при груповому

Розміщенні трубоукладачів в колоні

Позначимо у розрахунковій схемі (рис. 5.4) реакції у цих точках підвіски Р₁ і Р₂. Приймемо, що положення обох груп трубоукладачів відносно прийнятого початку координат 0 тобто віддалі l₁ і l₂, а також загальна довжина L при піднятого трубопроводу відомі. Попереднє горизонтальне зміщення осі трубопроводу відносно осі траншеї позначимо через а.

Оскільки трубопровід у траншеї повинен бути прямолінійним у колоні, то для точки О можна приймати наступні умови:

; (5.10)

; ,

де − горизонтальний прогин трубопроводу в точці 0; ЕІ − жорсткість трубопроводу на згин; − реакція ґрунту на трубопровід і точці 0; − згинальний момент в точці 0.

За таких умов в точці 1, як і на всій довжині прогону L, будуть доречні наступні рівняння:

;

;

. (5.11)

Використовуючи ці умови, запишемо рівняння, що характеризують горизонтальний згин трубопроводу на ділянці 1-2:

(5.12)

(5.13)

(5.14)

У точці 2 параметри згину можна записати:

(5.15)

(5.16)

(5.17)

З врахуванням цих умов, характер згину трубопроводу на ділянці 2-3 можна подати у вигляді рівняння:

(5.18)

(5.19)

(5.20)

де Р_1г і Р_2г − горизонтальні складові зусиль трубоукладачів.

За умовою задачі для точки А повинні задовольнятися наступні умови

(5.21)

де − кут повороту осі трубопроводу в точці А.

Записавши рівняння згинальних моментів М, кута повороту перерізу трубопроводу та пружної лінії а стосовно до точки А, отримаємо систему:

. (5.22)

Невідомий тут є зусилля Р_1г і Р_2г, що визначаються із рівняння системи (5.22)

. (5.23)

. (5.24)

Горизонтальні згинальні моменти в точках 2 і А визначимо за формулами:

, (5.25)

. (5.26)

Так, як в точці А вертикальний згинальний момент відсутній, то напружений стан трубопроводу тут визначається тільки горизонтальним згином.

У точці 2 згинальний момент діє як у горизонтальній , так і у вертикальній площинах, тому загальний напружений стан у точці 2 визначається за формулою:

, (5.27)

де W− момент опору поперечного перерізу трубопроводу. У точці 1 загальні напруження визначаються тільки згином трубопроводу у вертикальній площині, а в точці 0 напруження відсутні.