4. Расчет на прочность, деформации и устойчивость.

МТ рассчитываются на прочность по методике предельных состояний. Сущность – рассматривается такое состояние, при котором его эксплуатация невозможна. Характеристика разрушающего воздействия - _вр = _пр = R₁^н МПа

Расчетное сопротивление трубы:

R₁=(m ^. R₁^н)/(k₁ ^. k_н)

m – коэффициент условий работы (В – 0.6, I и II – 0.75, III и IV – 0.9)

k₁ – условия технологии производства

k_н – коэффициент надежности по материалу

1. Расчет на прочность (I предельное состояние)

/_{пр N}/  ₂ ^. R₁

_{пр N} – расчетное продольное напряжение от всех нагрузок

_{пр N} = - ^. E ^. t +  ^. n ^. P ^. D_вн /(2)

₂ – коэффициент, учитывающий двухосное напряжение трубы

2. Расчет на предельно допустимые деформации

А) /_пр^н/  ₃ ^. R₂^{н .} m / (0.9 k_н)

_пр^н – нормативное продольное напряжение

_пр^н = - ^. E ^. t +  ^. P ^. D_вн /(2) (Е ^. D)/(2 R)

последнее слагаемое для упруго искривленных участков

R₂^н – нормативное сопротивление сжатию, равно пределу текучести стали.

₃ – коэффициент, учитывающий двухосное напряжение трубы

Б) _кц^н  R₂^{н .} m / (0.9 k_н)

_кц^н – нормативные кольцевые напряжения

3. Проверка продольной устойчивости

S  m ^. N_кр

S = 100 ^. F ^. [ (0.5 - ) ^. _кц +  ^. Е ^. t]

F – площадь сечения металла трубы;

N_кр = 4 ^. (q_пр.п^{2 .} q_в.п.^{4 .} F^{2 .} E^{5 .} I³)^1/11

q_пр.п – сопротивление грунта продольным перемещениям

q_в.п. – сопротивление грунта перемещениям в вертикальной плоскости

I – осевой момент инерции

5. Испытание и приемка

1. Очистка

2. Испытание на прочность

3. Проверка на герметичность

Работы по 1, 2 и 3 проводятся по специальной инструкции, которая отражает местные условия.

Работу принимает комиссия, состоящая из представителей подрядчика, субподрядчика и заказчика.

Очистка необходима для надежной работы трубы с заданной производительностью без изменения физико-химических свойств продукта.

А) промывка водой с пропуском очистных поршней

Б) продувка воздухом с пропуском очистных поршней

Очистка проводится после укладки, закрепления и засыпки трубопровода.

Очистка воздухом: скорость 60 км/ч, Р=1.2 - 2 МПа (только газопроводы)

Очистка водой: скорость 1.5 км/ч, Р=0.4 – 1.2 МПа (нефте, газопроводы)

Для подводных трубопроводов очистка производится протаскиванием очистного устройства внутри трубы

Испытание на прочность и герметичность проводят после завершения всех предшествующих работ. Испытания на прочность проводятся при следующих давлениях: В, I, II – 1.25 Р_раб; III и IV – 1.1 Р_раб; для подводных В – 1.5 Р_раб.

Время испытания не менее 24 часов. Испытание на герметичность проводится при рабочем давлении сразу после испытания на прочность, время не менее 12 часов. МТ выдержал испытания на прочность и герметичность если во время испытания давление не изменилось и утечек не обнаружено. Дежурные обходчики должны находиться не менее, чем в 20 м при очистке и не менее 5 м при испытании от трубы.

6. Особенности сооружения на болотах и ммг

На переходах через болота возможно применение следующих конструк­тивных схем укладки:

1) подземная укладка на минеральное дно, торфяное или свайное осно­вание с бермы траншей методом сплава или протаскивания;

2)наземная укладка непосредственно по поверхности болота с обвало­ванием местным торфяным грунтом;

Рис, 5.14. Подземная укладка с бермы траншей на торфяное

основание.

3) надземная укладка на опорах;

4) в насыпи из минерального грунта» - ' Подземная укладка. Осуществляется на болотах I и II типов на торфяное

или минеральное основание, па болотах III типа — на минеральное дно. Трубопровод может быть уложен с бермы траншеи, сплавом пли'протаскива-нием. Укладка с бермы траншеи (рис. 5.14) возможна на болотах I и II типов любой протяженности, мощности, в любое время года; на болотах. III типа ~' только в зимний период при мощности торфяной залежи до 2—2,5 м в зави­симости от диаметра. Укладка сплавом может быть осуществлена' только в теплое время года на болотах любого типа при глубине воды в траншее zzzDy, но не менее 0,5 м. На болотах III типа укладка методом сплава воз­можна при мощности торфяной залежи до 2—2,5 м. Укладка протаскиванием производится па болотах любого типа и мощности залежи в^теплое время года при длине перехода до 1—2 км в зависимости от диаметра трубопровода при глубине воды в траншее не менее диаметра груза.

Повороты трубопровода в горизонтальн о'й и вертикальной плоскостях. Из опыта строительства трубо­проводов на болотах известно, что любой угол, вертикальный или горизон­тальный, чрезвычайно усложняет производство работ. Тем не менее в отдель­ных случаях при пересечении трубопроводами рек и ручьев, протекающих в пределах болота, возникает необходимость назначать вертикальные углы. поворота. Обход существующих или проектируемых сооружений, а также стремление проложить трубопровод по участкам болот с минимальной мощ­ностью торфяпой залежи вынуждают выполнять переход с изгибом в плане. Таким образом, в практике строительства имеют место как вертикальные, так и горизонтальные углы упругого изгиба и искусственного гпутья.

Закрепление трубопроводов на проектной отметке. Всплытие трубопроводов при подземной укладке может быть предотвращено пригрузкой специальными грузами, путем утяжеляющего покрытия всей трубы, закреплением к основанию винтовыми анкерами или васьшкой минеральным грунтом.

Исходя из условия обеспечения устойчивости и сохранности трубы от механических повреждений, глубина заложения должна быть не менее 0,8 до верха трубы при диаметре до 1000 и 1,0 м при диаметре 1000 мм и более

Наземная укладка трубопроводов. Наиболее распространенный подзем­ный вид укладок трубопроводов на болотах имеет ряд существенных недо­статков. При подземной укладке разрабатывается верхний растительный слой, который имеет большую несущую способность, и трубопровод уклады­вается на торфяное основание, несущая способность которого значительно меньше. Уложенные в траншею трубопроводы очень часто (а газопроводы — всегда) требуют балластировки утяжеляющими грузами, что помимо удорожания вызывает значительные трудности в производстве работ, особенио'при укладке газопроводов больших диаметров, где масса утяжеляющих грузов в несколько раз превышает массу укладываемых труб. Сущность наземной укладки состоит в использовании несущей способ­ности наиболее прочного верхнего слоя торфяной аалежи

Ряс. 5.15. Схема наземной укладки трубопровода на поверхность болота-

Необходимо отметить, что наземная укладка должна применяться, как правило, в тех случаях, когда подземная укладка требует балластировки

Надземная укладка трубопроводов. Укладка трубопроводов в насыпи. Укладкой в насыпи называется сооружение трубопровода в теле минеральной насыпи, возведен­ной в пределах болота (рис. 5.21). Хотя укладка в насыпи по внешней форме схожа с укладкой наземной, но качественно они отличаются друг от друга. Насыпь возводится из привозного качественного минерального грунта, в то время как при наземной укладке, как указывалось выше, трубопровод соору­жается на поверхности болота по торфяной или хворостяной подготовке и обваловывается местным торфяным грунтом. Укладка трубопроводов в насыпи на переходах через болота возможна почти во всех случаях, однако это весьма трудоемко и требует длительного времени, поэтому область при­менения такого способа сильно ограничена.

Этапы строительства на болотах:

1. Подготовка трассы. Первоначально устраивается лежневая дорога. Если грунт талый, то производится выемка торфа или отсыпка песка, или устраиваются песчаные сваи, или производится осушение с помощью дренажных труб. Если грунт мерзлый, то производится лишь расчистка трассы.

2. Земляные работы. Если грунт талый, то используют взрыв, бульдозер, экскаватор или землесос. Если грунт мерзлый, то роторный экскаватор – траншеекопатель.

3. Сварка в нитку

4. Изоляция

5. Укладка в траншею. Может проводиться по следующим вариантам

• протаскивание трубопровода полной длины

• протаскивание с наращиванием секций l=100-200 м.

• укладка методом сплава с берега

• укладка методом сплава с роликовых опор

• укладка сплавом с одновременной изоляцией (непрерывный сплав)

6. Закрепление трубопровода от всплытия (трубы с положительной плавучестью). Трубы закрепляют спомощью анкерных устройств (забивка, завинчивание или выстрел гарпуна) и пригрузов (ж/б груз, бетонный груз, грунт)

7. Засыпка

8. Очистка и испытание