ЗМІСТ
Загальні методичні вказівки…………………………….4
1 Практичне заняття №1. Розрахунок стійкості підводного трубопроводу……………………………………….5
2 Практичне заняття №2. Розрахунок тягового зусил-
ля при укладанні трубопроводу у підводну траншею спосо-
бом протягування ……………………………………………...10
3 Практичне заняття №3. Розрахунок напруженого стану трубопроводу при укладанні його з поверхні води…...15
4 Практичне заняття №4. Розрахунок параметрів прокладання трубопроводів похило-направленим бурінням..26
5 Практичне заняття №5. Розрахунок надземних переходів без компенсації повздовжніх деформацій………...42
6 Практичне заняття №6. Розрахунок однопрогінно-
го балкового переходу з Г- подібними компенсаторами…….52
7 Практичне заняття №7. Розрахунок підвісного трубопроводу…………………………………………………...62
8 Практичне заняття №8. Розрахунок аркового переходу……………………………………………………..….79
9 Практичне заняття №9. Розрахунок на міцність захисного футляра (кожуха) при перетині залізничних і автомобільних доріг……………………………………………92
Перелік рекомендованих джерел………………….…107
Додаток А. Довідкові дані при укладанні трубопро-воду через водну перешкоду за методом протягування……108
Додаток Б………………………………………………110
Додаток В. Перелік технічних умов на сталеві труби
та їх характеристики………………………………………….114
Додаток Г. Характеристики ізольованих труб………120
Додаток Д. Рекомендовані та довідкові дані при розрахунку захисного футляра (кожуха) трубопроводів…...124
Додаток Е. Технічні характеристики установок для похило-направленого буріння……………………………..…129
Додаток Ж. Характеристики канатів….…………......131
Загальні методичні вказівки
Курс “Переходи трубопроводів” є профілюючою дисципліною для спеціальності 7.090308. Вивчення курсу базується на використанні знань, які одержали студенти при вивченні таких дисциплін як вища математика, опір матеріалів, теоретична механіка, будівельна справа, механіка ґрунтів у трубопровідному будівництві, зварювання трубопроводів і конструкцій.
Метою вивчення курсу ”Переходи трубопроводів” є отримання студентом знань по конструкціях різних типів переходів, вивчення технологій будівництва і монтажу переходів різних конструкцій.
Розрахунок окремих елементів конструкцій переходів дозволяє вияснити характер роботи цих елементів в процесі будівництва і експлуатації.
Студент повинен знати:
види підводних і надземних переходів трубопроводів, а також види їх підземних переходів через залізниці та автомобільні дороги і їх класифікацію;
різноманітні конструктивні виконання підводних і надземних переходів трубопроводів, їх переваги та недоліки;
конструктивні рішення при прокладанні підземних переходів трубопроводів через залізниці і автомобільні дороги;
технології, які застосовуються при практичному виконанні того чи іншого переходу трубопроводу;
основні види розрахунків, які попередньо виконуються перед спорудженням різних видів переходів трубопроводів;
сукупність умов (технічних, економічних, екологічних та інших), які визначають конкретний вибір типу переходу трубопроводу, його конструктивне виконання та технологію спорудження.
Навчальним планом передбачено 18 годин практичних занять.
Система оцінювання знань студентів і тривалість занять приведена в табл. 1.
Таблиця 1 – Система оцінювання знань студентів і тривалість занять
Заняття, які підлягають контролю |
Бали |
Тривалість занять, години |
Практичне заняття №1 |
5 |
2 |
Практичне заняття №2 |
5 |
2 |
Практичне заняття №3 |
5 |
2 |
Практичне заняття №4 |
5 |
2 |
Практичне заняття №5 |
5 |
2 |
Практичне заняття №6 |
5 |
2 |
Практичне заняття №7 |
5 |
2 |
Практичне заняття №8 |
5 |
2 |
Практичне заняття №9 |
5 |
2 |
Відповідно до теми заняття студент повинен підготуватися до нього, користуючись рекомендованою літературою. Практичні заняття починаються з опитування, за результатами якого дається допуск до роботи. Кожне заняття включає розв’язування практичної задачі згідно індивідуальних завдань. У кінці заняття виконані практичні задачі здаються, захист їх відбувається блоками.
Згідно з навчальним планом студенти виконують цілу низку практичних розрахунків, які в подальшому можуть бути використані при курсовому та дипломному проектуванні.
1 Практичне заняття №1. Розрахунок стійкості підводного трубопроводу
Метою даного заняття є ознайомлення студентів з поняттям стійкості підводного трубопроводу при самому найбільш несприятливому поєднанні основних силових впливів.
Завдання, яке ставиться на занятті, полягає у визначенні необхідного довантаження для підводного переходу газопроводу.
Під стійкістю підводного трубопроводу розуміють його здатність залишатися в стані спокою при самому несприятливому поєднанні основних силових впливів, а саме виштовхувальної архімедової сили, горизонтальної і вертикальної складових гідродинамічної дії потоку, сили пружності трубопроводу і т.п. Розрахунок стійкості підводних трубопроводів, які прокладаються на переходах через водні перешкоди, можна виконати за формулою
(1.1)
де
-
необхідне довантаження;
-
коефіцієнт запасу стійкості трубопроводу
(
);
-
коефіцієнт надійності при розрахунку
стійкості положення трубопроводу проти
вспливання, приймається рівним для
водних перешкод з шириною дзеркала води
в межені до 200 м і умовним діаметром
трубопроводу менше 1000 мм – 1,1 (для решти
водних перешкод (річки) – 1,15);
-
розрахункова виштовхуюча сила води,
яка діє на 1м трубопроводу (з врахуванням
ізоляції і футеровки);
-
додаткове довантаження, необхідне для
компенсації горизонтальної складової
гідродинамічної дії потоку
;
-
додаткове довантаження, необхідне для
компенсації вертикальної складової
гідродинамічної дії потоку;
-
додаткове довантаження, необхідне для
згину трубопроводу по заданій кривій
дна траншеї;
-
додаткове довантаження, необхідне для
попередження підйому трубопроводу на
криволінійних дільницях у вертикальній
площині під дією повздовжніх зусиль;
-
вага одного метра труби трубопроводу
з ізоляцією і футеровкою і продукту, що
знаходиться в ньому.
Розрахункова виштовхуюча сила води
,
(1.2)
де
-
зовнішній діаметр трубопроводу з
врахуванням ізоляції і футеровки (
);
-
густина води;
-
прискорення вільного падіння;
-
товщина ізоляції і футеровки;
-
зовнішній діаметр трубопроводу.
Величина додаткового довантаження визначається так:
,
(1.3)
-
коефіцієнт тертя трубопроводу
по грунту, для трубопроводу, покритого
суцільною дерев’яною
футеровкою,
приймається
в залежності від характеристики ґрунту
в таких межах вказаних у табл.1.1;
Таблиця 1.1 – Коефіцієнт тертя трубопроводу по ґрунту,
Тип ґрунту |
Значення коефіцієнта |
Зруйнована скеля, скелясті ґрунти |
0,65 |
Піски крупні і гравійні |
0,55 |
Піски мілкі і супіщані |
0,45 |
Намулисті і суглинисті ґрунти |
0,4 |
-
коефіцієнт лобового опору, який залежить
від параметра
,
(1.4)
-
середня швидкість потоку, який набігає
на трубу;
-
кінематична в’язкість при 20оС
для води
;
при
,
при
.
Додаткове довантаження визначається за формулою
,
(1.5)
-
коефіцієнт підйомної сили при
несиметричному обтіканні труби,
.
Сумарну величину
можна знайти, користуючись такою
залежностю
, (1.6)
-
розрахункове тягове зусилля при
протягуванні трубопроводу;
-
жорсткість при згині;
-
відповідно довжина і стріла прогину
криволінійної дільниці, яка береться
на основі даних фактичного профілю
переходу;
Приклад. Визначити
необхідне довантаження для підводного
газопроводу при таких даних:
;
;
(вага одного погонного метра ізоляції
і футеровки на трубі);
;
;
;
;
;
;
температура води
(
);
;
;
;
.
Баластування виконується способом суцільного обетоновування (метод торкретировання).
Вага 1-го метра труби разом з ізоляцією та футеровкою
,
.
Діаметр трубопроводу при врахуванні ізоляції і футеровки
,
.
Число Рейнольдса при набіганні потоку води на трубопровід
,
.
Приймаємо
.
За формулою (1.3) отримуємо величину додаткового довантаження, необхідного для компенсації горизонтальної складової гідродинамічної дії потоку
,
Користуючись формулою (1.5), обчислюємо величину додаткового довантаження, яке забезпечить компенсацію вертикальної складової гідродинамічної дії потоку
,
Виштовхувальна сила води (формула (1.2))
,
.
Додаткові довантаження і розраховуємо за формулою (1.6)
,
Необхідне довантаження трубопроводу буде
,
При обчисленні
,
оскільки вагою газу в газопроводі можна
знехтувати.