ВКР Каксин (1). Исследование зависимости продольного сжимающего усилия от параметров разработанного компенсирующего устройства расчетноэкспериментальным методом

• Название: Исследование зависимости продольного сжимающего усилия от параметров разработанного компенсирующего устройства расчетноэкспериментальным методом
• Дата: 22.08.2022
• Размер: 7.01 Mb.
• Имя файла: ВКР Каксин (1).docx
• Тип: Исследование; #650932
• страница: 4 из 8

3.2 Разработка рациональной схемы и параметров засыпки уложенного в подводную траншею трубопровода

Для того, чтобы предотвратить выход подводного трубопровода из проектного положения при его засыпке грунтом за счет увеличения удельной массы (плотности) воды с грунтом, а, следовательно, и увеличения выталкивающей силы, действующей на трубопровод, предлагается следующая рациональная схема засыпки подводного трубопровода (Приложение А). Стандартные способы засыпки подводного трубопровода осуществляются последовательно, то есть засыпку начинают в одной точке и ведут ее вдоль трубопровода непрерывно. Поэтому плотность воды возрастает за счет взвешенного в воде грунта, увеличивается выталкивающая сила, и трубопровод поднимается выше проектного положения. Всему этому также способствует наличие течения, которое способствует распространению взвешенного в воде грунта вдоль разработанной подводной траншеи, вследствие чего зона действия данной повышенной выталкивающей силы увеличивается. Следовательно, засыпку необходимо производить закрепляющими грунтовыми перемычками протяженностью l и расстоянием между ними .

На рисунке 3.8 представлена засыпка подводного трубопровода саморазгружающимися шаландами, в ходе которой образуется область длиной a и шириной b, в которой удельная масса воды может достигать значения 1400 кг/м³. На рисунке 3.9 представлен предложенный порядок засыпки подводного трубопровода закрепляющими грунтовыми перемычками.



1 – трубопровод; а – длина засыпки; b – ширина засыпки

Рисунок 3.8 – Схема засыпки трубопровода привозным грунтом с саморазгружающихся шаланд



I – закрепляющая грунтовая перемычка; II – последующие участки засыпки; 1 – уложенный в траншею трубопровод; l – протяженность закрепляющей перемычки; L – расстояние между закрепляющими перемычками

Рисунок 3.9 - Порядок засыпки подводного трубопровода перемычками

Рациональная схема засыпки подводного трубопровода заключается в следующем (рисунок 3.10). Уложенный в подводную траншею забалластированный трубопровод 1 засыпается закрепляющими грунтовыми перемычками I согласно порядку, представленному на рисунке 3.9, протяженностью 𝑙 и расстоянием между ними L, значения которых получают расчетным путем. Ограничение по протяженности перемычки в 𝑙 метров обеспечивает отсутствие возможности всплытия трубопровода в начальный период засыпки, а сами перемычки I не дают возможности трубопроводу всплыть при дальнейшей засыпке последующих участков II между перемычками.


1 – саморазгружающаяся шаланда; 2 – водное препятствие; 3 – закрепляющая грунтовая перемычка; 4 – уложенный в траншею и забалластированный трубопровод; 5 – траншея; l – протяженность закрепляющей перемычки; L – расстояние между закрепляющими перемычками Рисунок 4.10 – Рациональная схема засыпки уложенного в подводную траншею трубопровода закрепляющими грунтовыми перемычками

Подобная по принципу действия схема засыпки уложенного в подводную траншею трубопровода заключается во временной установке на период проведения работ по засыпке трубопровода железобетонных или металлических пригрузов 2 на забалластированном трубопроводе 1 на расстоянии 𝑘 между ними, как представлено на рисунке 3.11. После окончания работ по засыпке трубопровода железобетонные или металлические пригрузы 2 демонтируются, то есть их применение носит многоразовый характер, тем самым удорожание проведения работ по засыпке незначительно. Размеры железобетонного или металлического пригруза, масса 𝑚_п, а также расстояние между пригрузами 𝑘 определяются расчетами.



1 – уложенный в траншею и забалластированный трубопровод; 2 – временные железобетонные или металлические пригрузы; 𝑘 – расстояние между временными пригрузами

Рисунок 3.11 – Рациональная схема засыпки уложенного в подводную траншею трубопровода с помощью установки временных пригрузов

Возможный перекрываемый пролет, то есть расстояние между металлическими или железобетонными пригрузами 𝑘 определяется по формуле

(3.1):

(3.1)

где 𝑓_𝑚𝑎𝑥 - максимальный прогиб в середине пролета, берется в пределах допустимого нормами значения, 𝑓_𝑚𝑎𝑥 = 100мм по [90];

𝐸 - модуль упругости материала трубы, МПа;

𝐼 - осевой момент инерции сечения трубы, м⁴;

𝑞_гр – распределенная нагрузка от действия грунта (с учетом архимедовой силы, действующей на него), Н/м.

Массу временного пригруза 𝑚_п определяется по (3.2):

(3.2)

где 𝑛_п - коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,1;

𝐷_н.ф. - наружный диаметр изолированного, футерованного трубопровода, м;

∆𝜌_в - изменение плотности воды при засыпке трубопровода, погруженного в воду, различными грунтами (определяется инженерными изысканиями, натурными экспериментальными исследованиями, а при их отсутствии принимается для наиболее неблагоприятного случая равным ∆𝜌_в = 300 кг/м³);

𝜌_в.г - плотность воды при засыпке грунтом (пульпы), кг/м³;

𝜌_п – плотность материала пригруза (стали, чугуна или железобетона), кг/м³.

Далее подробно рассмотрим расчет параметров l и 𝐿 предложенной рациональной схемы засыпки подводного трубопровода закрепляющими перемычками аналитическими методами и проверим правильность разработанной методики расчета с помощью пакета инженерных программ APM WinMachine 9.7.