Курсач. 2. 1 Организация инженерного обеспечения площадок выгрузки мтр
Скачать 1.28 Mb.
|
рабочих чертежей и утвержденных смет по рабочим чертежам;утвержденного проекта производства работ;оформления финансирования в банковских учреждениях;оформления договоров подряда-субподряда.В организационно–подготовительные мероприятия включаются:
В состав внетрассовых подготовительных работ входит:
В состав вдольтрассовых подготовительных работ входит:
Организационно-технологическая схема строительства предусматривает поточно–совмещённый метод выполнения работ. При этом в проекте производства ремонтных работ должны быть определены число и структура линейных объектных ремонтно-строительных потоков специализирующихся на выполнении отдельных видов работ. 2.1 Организация инженерного обеспечения площадок выгрузки МТР На площадках выгрузки МТР предусматриваются следующие системы жизнеобеспечения: – электроснабжение - от автономных источников; – отопление - автономное от электрических нагревательных приборов; – водоснабжение – привозная вода; – канализация – местная и ливневая; – связь - внешняя, оперативно-диспетчерская. Хозяйственно-питьевая вода привозная. Для хранения воды предусматривается бак V=200 литров. Водоснабжение осуществляется путем подвоза воды автоцистернами. Для хранения воды на противопожарные нужды необходимо установить резервуары емкостью 10 м3 и пенные огнетушители. Бытовые сточные воды от санитарных приборов самотеком направляются в септик-выгреб, откуда ассенизационной машиной по мере накопления вывозятся на близлежащие очистные канализационные сооружения. 2.2 Решения по организации связи на период строительства Радиосвязь будет обеспечиваться переносными и мобильными радиостанциями в пределах технологического потока. Переносные радиостанции обеспечивают связь на дальность до 10 км. Схема организации связи состоит из одного уровня: Связь генерального субподрядчика с подразделениями субподрядных организаций и местными организациями будет осуществляться по существующим местным линиям связи. 2.3 Структура строительного подразделения и управления строительством[9] Строительство участка трубопровода будет осуществляться комплексным технологическим потоком. В состав потока входят специализированные подразделения (бригады, звенья) по строительству трубопровода: 1. Служба снабжения: – приемка труб и оборудования от Генерального субподрядчика и транспортировка их на площадку выгрузки; – разгрузка, погрузка и доставка строительных материалов и оборудования поставки субподрядчика; – транспортировка грунта из карьера; – транспортировка плетей и раскладка их на трассе. 2. Бригада по расчистке трассы от ЛПО; 3. Звено по подготовке полосы строительства: – планировка, срезка, снятие плодородного слоя грунта, расчистка;
– срезка крутых склонов, устройство переездов через малые водотоки и коммуникации, строительство временных мостов для переезда через реки, строительство лежневых дорог, содержание и ремонт подъездных дорог;
– поворотная сварка одиночных труб в двухтрубные секции на строительной площадке, контроль и изоляция стыков; 6. Бригада по производству земляных работ: – звено по рытью котлованов для опор; – звено по засыпке котлованов для опор; 7. Бригады потолочной сварки; 8. Бригада изоляционно-укладочных работ: – звено по изоляции стыков и ремонту изоляции; – звено по укладке трубопровода; 9. Бригада по ликвидации технологических разрывов; 10. Служба контроля качества сварочных, изоляционных и других видов работ; 11. Бригада по общестроительным работам: – обустройство производственной площадки после ее перебазирования; – благоустройство и ограждение площадочных сооружений; – содержание и восстановление существующих дорог. Структура управления строительством предусматривает два уровня организации работ и контроля за их выполнением. I уровень: Руководитель потока субподрядчика совместно с соответствующими службами осуществляет общее руководство реализацией проекта, взаимодействие с Генподрядчиком. На этом уровне решаются следующие вопросы: – разработка и согласование графика поставки труб; – своевременное формирование и мобилизация подразделений; – расчёты с поставщиками и субподрядчиками; – решение различных технических и технологических вопросов, требующих привлечения научно-технических специалистов; – контроль исполнения графика строительства и его ресурсного обеспечения; – реализация корректирующих воздействий и предупреждающих мероприятий. II уровень: Линейный инженерно-технический персонал субподрядчика на трассе трубопровода непосредственно решает вопросы оперативного управления строительством в следующем порядке: – контролирует исполнение подразделениями производственных заданий, координирует их действия; – взаимодействует с местными органами самоуправления, обеспечивает сбор, обработку и передачу оперативной информации; – контролирует графики выполнения поставок материалов. Линейному инженерно-техническому персоналу в оперативном порядке подчиняются специализированные подразделения с инженером по материально-техническому обеспечению, привлеченные на строительство трубопровода. На данном уровне решаются оперативные вопросы производства работ, взаимодействия подразделений, транспортировки труб и материалов, контролируется соблюдение требований технологии строительства, безопасности, экологии, обеспечения высокого качества работ, организации питания работников. Для координации деятельности подразделений по линейному строительству и специальным работам должны функционировать структуры: – инженер планирования и производственного регулирования; – инженер технолог; – служба главного сварщика; – инженер по контролю качества; – инженер МТО (комплектация); Работы, выполняемые в основной период строительства представлены в разделе 4 «Технология строительства». 3 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Исходные данные Воздушный переход через р. Сим;
3.2 Расчет толщины стенки трубопровода [1,2] Применяемые трубы для нефтепродуктопровода - трубы отечественного производства Челябинского трубопрокатного завода по ГОСТ 8732-78 из марки стали 09Г2С со следующими характеристиками: временное сопротивление разрыву в=490 МПа, предел текучести т=345 МПа. Расчетные сопротивления материала рассчитаем по формуле: (3.1) (3.2) где и - нормативные сопротивления принимаются равными минимальным значениям временного сопротивления в и предела текучести т, в=490 МПа и = т=345 МПа; m=0,825 - коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый по табл. 1 [1]; k1=1,40 - коэффициент надежности по материалу, принимаемый соответственно по табл. 10 [1]; k2 =1,10 - коэффициент надежности по материалу, принимаемый соответственно по табл. 11 [1]; kн =1,1 - коэффициент надежности по ответственности трубопровода, принимаемый по табл. 12 [1]. Толщина стенки трубопровода : (3. 3) где - расчетная толщина стенки труборовода, при условии отсутствия осевых продольных напряжений, м; nр - коэффициент надежности по нагрузке, nр =1,1; - рабочее давление в трубопроводе, p=5,4МПа; - наружный диаметр трубы, Dн=0,426м; - расчетное сопротивление растяжению металла трубы, МПа. Примем толщину стенки согласно сортаменту и для выполнения последующих условий н = 9 мм. Внутренний диаметр трубопровода, при условии отсутствия сжимающих напряжений: (3.4) По картам районирования [3] находим для района прокладки трубопровода - среднемесячная температура воздуха в январе, - среднемесячная температура воздуха в июле, - отклонение среднемесячной температуры воздуха наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в январе, - отклонение среднемесячной температуры воздуха наиболее холодных суток от среднемесячной температуры в июле. Нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года: tхн = tI – ΔI = –15 – 20 = - 35°С; (3.7) tтн = tVII + ΔVII =15+6= 21°С. (3.8) Расчетные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года: tх= tхн – 6°С = –35– 6= - 41°С; (3.9) tт= tтн + 3°С =21+3= 24°С; (3.10) tэ=6°С. Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года: = tэ - tx = 6 - (-41) =47°С, (3.11) а при замыкании в теплое время года: = tэ -tт = 6-24= - 18°С. (3.12) В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение = 47°С. Определяем абсолютное значение продольных осевых сжимающих напряжений , определяемое из расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла труб в зависимости от принятых конструктивных решений с учетом сжимающих напряжений при по формуле (3.13): , (3.13) (3.4) где: – расчетный температурный перепад; α – коэффициент линейного расширения металла трубы,α = 1,2×10-5 1/с; Е – модуль упругости металла, Е = 2,06×105 МПа; -переменный коэффициент поперечной деформации стали (коэффициент Пуассона), ; δн – определенная выше толщина стенки трубы; Dвн – внутренний диаметр трубопровода; Dвн = Dн - 2δн = 426 – 2 · 9 = 408 мм. Подставляем принятые значения: МПа. <0, следовательно, - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы вычисляется по формуле: (3.14) где, - кольцевые напряжения от нормального (рабочего) давления, МПа, определяемые по формуле: (3.15) Для данного коэффициента пересчитаем значение толщины стенки нефтепродуктопровода: Принятая толщина стенки =9 мм удовлетворяет условию. Кроме того, должно выполняться условие: = 426/100 = 4,26мм; 9мм > 4,26мм. Следовательно условие выполняется, очевидно, что δн=9мм можно принять за окончательный результат. 3.3 Проверочный расчет на прочность и деформацию трубопровода [1] Трубопроводы проверяются на прочность в продольном направлении и на отсутствие пластической деформации. Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода в продольном и кольцевом направлениях проверку производят по условиям: , (3.16) , (3.17) где: – нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла трубы и сварных соединений, равно пределу текучести . , где: – номинальная толщина стенки, МПа, МПа. Определяем значение продольных напряжений : , (3.18) где: – минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, 1000=10000,426= 426 м; -для положительного температурного перепада: МПа, (п.3.2). -для отрицательного температурного перепада: МПа, , т.к. >0. Выполнение условия (3.17) проверяем дважды: , МПа; МПа -для положительного температурного перепада: 182,46МПа < 206,05 МПа – условие выполняется; -для отрицательного температурного перепада: 184,22МПа < 287,5 МПа – условие выполняется. Принятая толщина стенки удовлетворяет условию прочности. Прочность в продольном направлении надземного трубопровода проверяется по условию: ≤, (3.19) где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб при сжимающих продольных напряжениях: (3.20) Найдем кольцевые напряжения в стенке трубы от расчётного внутреннего давления: (3.21) Тогда коэффициент будет равен: Проверка условия: ǀ -75,792ǀМПа ≤ 0,64262,5 ǀ -75,792ǀ < 167,86МПа – условие выполняется. Прочность в продольном направлении соблюдается. 3.4 Нагрузки и воздействия 3.4.1 Расчет вертикальных нагрузок и воздействий
-нормативная , (3.21) где F – площадь поперечного сечения металла трубы: (3.22) -расчетная , (3.23) -при расчете на устойчивость, - при расчете на прочность, где удельный вес материала, из которого изготовлены трубы, для стали коэффициент надежности по нагрузке от собственного веса, =0,95 - при расчете на устойчивость, =1,1- при расчете на прочность, [табл.14; 1].
Нагрузка от веса продукта, находящегося в трубопроводе единичной длины при перекачке бензина: - нормативная , (3.24) где = 760 кг/м3 – плотность продукта (бензина); ; - расчетная , (3.25) - при расчете на устойчивость, - при расчете на прочность.
, (3.26) где нормативное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли, принимаемое по табл.10.1 [3] в зависимости от района строительства (V), ; коэффициент перехода от веса снегового покрова на единицу поверхности земли к весу снегового покрова не единицу поверхности площади на уровне прокладки трубопровода, для одиночного трубопровода ; коэффициент надежности по нагрузке от веса снегового покрова, [табл.14;1]; нормативное значение веса снегового покрова на 1м2 горизонтальной поверхности на уровне прокладки трубопровода; ширина горизонтальной проекции надземного трубопровода,.
, (3.27) , где и соответственно расчетная и нормативная нагрузки; ко-эффициент надежности по гололедной нагрузке, [табл. 14; 1]; b=15мм – толщина слоя гололеда, принимаемая, [табл.2.12; 2] в зависимости от района строительства (IV), k – коэффициент, учитывающий изменение толщины слоя гололеда в зависимости от высоты положения трубопровода над поверхностью земли, k=0,8 принимается по табл.12.3 [2]. 3.4.2 Расчет горизонтальных нагрузок и воздействий
, (3.28) где nвет=1,2 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке [табл.14; 1]; qнс – нормативное значение статической составляющей ветрового давления на трубопровод, происхождение которой обусловлено средней скоростью ветра; qнд – нормативное значение динамической составляющей ветрового давления на трубопровод, происхождение которой обусловлено пульсацией ветрового потока. Нормативное значение статической составляющей ветрового давления подсчитываем по формуле: (3.29) где qн0=0,30 кПа – нормативное ветровое давление на вертикальную плоскость, принимаемое по [табл. 11.1; 3]; kв=0,8 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и принимаемый для трубопроводов, расположенных в открытой местности, [табл. 2.16; 2]; сx – коэффициент лобового сопротивления трубопровода ветровому потоку, определяемый в зависимости от числа Рейнольдса : (3.30) Re=7,66∙105 сх=0,4, [рис. 2.3; 2]; Н/м, (3.31) Нормативное значение динамической составляющей ветрового давления подсчитываем по формуле: (3.32) где ν=0,698 – коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра, принимаемый для существующих диаметров в зависимости от длины трубопровода [табл. 2.15; 2]; ζ=0,85 – коэффициент пульсаций давлений ветра, принимаемый в зависимости от высоты положения трубопровода [табл. 2.16; 2]; ξ – коэффициент динамичности, определяемый в зависимости от параметра: (3.33) где fк – частоты изгибных симметричных собственных колебаний. При определении частоты изгибных симметричных собственных колебаний арочный переход рассматриваем как симметричную параболическую с защемленными концами (И.П.Петров, В.В.Спиридонов «Надземная прокладка трубопроводов», 1973г. [4]): (3.34) где l=50 м – длина пролета; qо=qм+qпрод=1018,07+310,27=1404,7Н/м – расчетная эксплуатационная нагрузка; α0 - коэффициент от формы колебаний и условий закрепления концов арки (определяем из [табл. 4.7, 4], в зависимости от соотношения f/ is); Is - момент инерции сечения в замке; м4 = м4; (3.35) Fs= F= 0,01179 м, - площадь поперечного сечения в замке; is= = = 0,147 f/ is=5/0,147=34 (3.36) Следовательно, α0=5,33. Период собственных колебаний: (3.37) Так как период собственных колебаний больше 0,25 с, то при расчете интенсивности ветровой нагрузки необходимо учитывать динамическое воздействие порывов ветра. (3.38) ε =0,000049 ξ=1,1, [рис.2.4; 1]; Па, Н/м. Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом [3]: (3.39) Н/м. 3.5 Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении выполняется по [2] в плоскости наименьшей жёсткости в соответствии с условием: ≤, (3.40) где - эквивалентное продольное осевое усилие сжатия в прямолинейном или упругоизогнутом трубопроводе, возникающее от действия двух расчётных нагрузок и воздействий: внутреннего давления и положительного перепада температур, Δ, (3.41) где - коэффициент условия работы трубопровода, =0,825 (пункт 3.2); - продольное критическое усилие, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода; - площадь поперечного сечения металла трубы, F=0,01179 м2 (пункт 3.4); Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие по следующей формуле: , (3.42) где - сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины; I - осевой момент инерции поперечного сечения трубы, I=0,000256 м4 (пункт 3.4); - сопротивление поперечным вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, обусловленное весом грунтовой засыпки и собственным весом трубопровода, отнесённое к единице длины. Величину определим по формуле: , (3.43) где - предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом, , (3.44) где - среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом; - угол внутреннего трения грунта; - сцепление грунта. Величину определим по формуле: , (3.45) где - коэффициент надёжности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равной 0,8; - высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности в зависимости от условий прокладки, =1,0 м [1]; - нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом, при этом значения коэффициентов надёжности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода и веса перекачиваемого продукта принимаемый равным =0,95. Сопротивление: . (3.46) Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи трубы с грунтом: , (3.47) где - коэффициент нормального сопротивления грунта (коэффициент постели грунта при сжатии). При этом расчётная длина волны выпучивания определяется по: . (3.48) Если характер связи трубопровода с грунтом не определён, из двух значений рекомендуется принимать меньшее, рассчитываемое по формуле (3.42). Проверим общую устойчивость трубопровода в продольном направлении при известных исходных данных: грунт – суглинок: =15кН/м3; =22º; =16 кПа [табл.2.32, 2]; коэффициент постели грунта при сжатии k0, =5 МН/м3 [табл.2.34, 2]; Эквивалентное продольное усилие: . Нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом: Н/м. Среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом: = =13188,74 Па. Предельные касательные напряжения: Па =21,3286·10-3 МПа. Сопротивление грунта продольным перемещениям: МН/м. Сопротивления поперечным вертикальным перемещениям: Н/м= 6,586·10-3 МН/м. Критическое усилие для прямолинейного участка в случае пластической связи его с грунтом: = 4,20 МН. Проверяем выполнения условия: ≤ 1,687 МН ≤ (0,825×4,20)/1,1=3,149 МН; 1,687 МН < 3,149 МН. Условие выполняется, следовательно, устойчивость трубопровода в заданных условиях обеспечивается. Проверим выполнение условия ≤ в случае упругой связи прямолинейного трубопровода с грунтом, для чего рассчитаем по (3.47): МН. =(0,82521,20)/1,1=15,9 МН; 1,687МН<15,9 МН. Условие устойчивости также выполняется. 3.6 Расчет арочного перехода[4] Рисунок 3.1 - Схема арочного перехода Рис. 3.2 - Расчетная схема бесшарнирной арки 1. Длина дуги арки по формуле: , (3.49) где f - стрела подъема арки, f =5 м; l - пролет арки, l=50 м. 2. Усилия в спаренной арке от полной симметричной вертикальной нагрузки (табл.5.29, [2]): (3.50) (3.51) Так как конструкция 2-трубная, то увеличиваем значение полученной нагрузки в 2 раза: (3.52) (3.53) . (3.54) Моменты МА= МВ = МС = 0; в четверти: , (3.55) Т.е. это случай рациональной формы оси арки, когда моменты во всех сечениях равны нулю. 3. Наибольшие напряжения: 11,564МПа<R2=235,23МПа. 5. По формуле условие обеспечения продольной устойчивости: , (3.56) где - вертикальная опорная реакция; - максимальный горизонтальный распор. ; 294кН<1580,354кН, условие выполняется. 6. По формуле условие обеспечения поперечной устойчивости: , (3.57) ; 4,363 кН < 25,609 кН, где ka – коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения / и равен 60,7. Следовательно, условия прочности и устойчивости для данных случаев загружения арочного перехода обеспечивается. 3.7 Определение габаритных размеров бетонных опор и проверка устойчивости Рис. 3.3 - Расчетная схема бетонной опоры Сопротивление грунта сдвигу (сила трения) определяется как: , (3.58) где φ – угол внутреннего трения грунта (для песка равен 36◦) с – сцепление грунта (для песка с=2 кПа) σ – давление на грунт от вертикальной нагрузки: , (3.59) где V – вертикальная опорная реакция в опоре, А – площадь грунта, на которую действует вертикальная нагрузка. С другой стороны, трение опоры о грунт можно выразить через горизонтальный распор следующим образом: . (3.60) В таком случае, уравнивая правые части выражений (3.58) и (3.60), получим: (3.61) Откуда площадь сечения опоры по низу: (3.62) Получаем, что 14,29 м2 – это минимальная площадь нижнего сечения опоры, внутри которой также будет расположена технологическая арматура, необходимая для монтажа арочной конструкции. Примем значение 16 м2. В нашем случае, передняя поверхность бетонной опоры воспринимает распор и пассивное давление грунта, как показано на схеме. Получаем: (3.63) где γ – удельный вес грунта (15,0 кН/м3). (3.64) Получаем, что минимальная высота опоры должна быть 3,27 м. Такая высота будет помехой для совершения технологических операций. Поэтому примем высоту 3,5 метра. Глубина заложения составит 2,5 м от поверхности земли. Устойчивость опоры будет выполняться при алгебраической сумме всех действующих горизонтальных сил равной нулю. (3.65) , (3.66) где h1 – глубина заложения, равная 2,5 м. H/(hb) – давление от распора, h – высота опоры, b – ширина опоры. (3.67) (3.68) где h2 – глубина заложения, равная 1,5 м. (3.69) 10,53+19,48<37,09+18,75; 30,01кПа<55,84кПа - условие устойчивости опоры выполняется. 3.8 Расчет напряженного состояния трубопровода при монтаже Рисунок 3.4 – Расчетная схема при строповке за середину секции. При выполнении погрузочно-разгрузочных работ и транспортных работ, как в отдельных трубах так и в секциях труб, возникают напряжения от изгиба в процессе их выгрузки из полувагонов, погрузки на трубовозы и плетевозы, а также при транспортировке. Применительно к выгрузке и погрузке труб и секций могут быть две расчетные схемы, при этом максимальные изгибающие моменты имеют место в середине пролета l: Mmax = qтр ∙ l2/8, (3.70) где Mmax – максимальный изгибающий момент в середине пролета; l - длина полуарки (в нашем случае); qтр – вес трубы (плети), qтр = qм =1018,07 Н/м; Mmax = 1,09442 ∙ 25,672/ 8 = 85,5кН∙м. Максимально возможная длина трубы или секции при выполнении данных операций определится из выражения: (3.71) Как видим, полуарка длиной 25,67 м не превышает максимально допустимую длину. Проверим условие устойчивости и возникновения недопустимых пластических деформаций при транспортировке плети: Mmax / W < R2, (3.72) где W – осевой момент сопротивления стали трубы, W = 0,001204 м3 [приложение Б, 2]; R2 – расчетное сопротивление стали, R2 = 235,23 Мпа; 0,0855 / 0,001204 < 235,23 71,01 МПа < 235,23 МПа. Условие выполняется. Опираясь на рассчитанные данные, выберем гусеничный кран ДЭК-631А с вылетом стрелы 24м, номинальной грузоподьемностью до 50 т. Данные взяты из технического паспорта крана ДЭК-631А. Определим вылет стрелы и грузоподьемность на этапе монтажа полуарки. Q - грузоподъемность, т; H - высота подъема крюка, м; R - вылет стрелы от оси вращения, м; 1 - грузоподъемность на стреле без гуська; 2 - грузоподъемность на стреле с гуськом; 3 - грузоподъемность на гуське; 4 - высота поъема крюка на стреле; 5 - высота подъема крюка на гуське. Рисунок 3.5 – Зависимость грузоподъемности от вылета стрелы гусеничного крана ДЭК-631А. Вылет стрелы в момент установки складывается из расстояний: середина полуарки - 12,84 м (при условии, что кран захватывает с помощью грузозахватного приспособления полуарку в середине пролета), с учетом длины бетонной опоры равной 4 м и минимального расстояния от крана до опоры 1м получаем, что вылет стрелы должна быть равна 18 м. Из графика определим: Вылет стрелы при установки полуарки в 18 м с соответствующей грузоподъемностью 10,57 т (график 1). Для того, чтобы убедиться в грузоподъемности нашего крана, определим вес полуарки, собранную из двух ниток: G = 2•qтр•l=2•1018,07•25,67=56188Н=5,73 т (с учетом веса оборудования, соединяющих между собой труб примерно 6 т). Как видим из расчетов, кран полностью подходит для монтажа полуарок. |