Расчет наземного балочного перехода трубопровода
 Скачать 260.08 Kb.
|
 ; (48)[упр.и.] =290,68 - 158,9 = 131,78 МПа упр.р=1,1∙0,5∙  =0,159=158,9 МПамаксимальный прогиб в середине пролётов: [49] =  ∙  ; (49)= ∙  8,28 м Если по условиям эксплуатации задаётся максимально допустимый прогиб в середине пролёта f ,то допустимую длину пролёта определяют: [50] ℓмах=  ; (50)ℓмах=  мИз двух расчитанных значений выбираем наименьшее. Длину консоли определяют как а= 0,354ℓ,следовательно а=0,354∙45,9=16,25 м ℓмах+2а=2,64+16,25 =35,14 м Изгибающие моменты Мх мах и Моп расчитываются по формуле: [51] М х мах = М оп =  ; (51)М х мах = М оп =  МН∙м. Расчёт нагрузок на опоры балочных переходов с компенсаторами Однопролётный переход: Вертикальная составляющая рассчитывается по формуле: [52] верт=Rа=qтр∙(ℓ/2+а); (52) верт=Rа=10141,4 ∙(22,95+16,25)=397,542 кПа∙м Горизонтальная составляющая рассчитывается по формуле: [53] гориз=qвет∙(ℓ/2+а); (53) гориз=245,76∙(22,95/+16,25)=9,634 кПа∙м Продольная составляющая рассчитывается по формуле: [54]гор.прод.=Nверт∙fтр; (54) гор.прод.=75,05∙0,4=30,02 кПа∙м В зависимости от вида опор коэффициент трения fтр может принимать различные значения: При скользящих опорах при трении о сталь fтр = 0,3-0,5; При катковых опорах fтр =0,05/r[см] Многопролётный двухконсольный балочный переход с компенсаторами Рис. 7 Многопролетный балочный переход с компенсаторами: а - конструкция перехода; б - расчетная схема; 1 - консоль; 2 - трубопровод; 3 - неподвижная опора; 4 - компенсатор; 5 - продольно-подвижные опоры. Конструкция и расчётная схема перехода определяют дальнейшие расчёты. Максимальный изгибающий момент в середине крайних пролётов и момент на крайних опорах равны между собой по абсолютной величине при длине консоли а=0,408ℓ. Максимальный допустимый пролёт исходя из условия прочности вычисляется по формуле: [55], [56] ℓм=  ; (55)= ∙ ; (56)ℓм=  м= ∙  ммЧто не превышает допустимого равного 0,2 м. (СНиП 2.05.06-85*) Максимальный изгибающий момент в пролёте и изгибающий момент на опоре расчитываются по формулам: [57], [58] М х мах =  ; (57)М х мах =  ; (58)М х мах =  МН∙мМ х мах =  МН∙мДлина пролёта с учётом консоли будет равна: [59] ℓn=ℓ+2а=ℓ+2∙0,40825ℓ; (59) Когда число пролетов n≥4 тогда, длина пролета будет равна: = Lпер/2∙0,40825+nпрол ≤ Lмах, где nпрол- число пролетов СНиП 2.05.06-85*=148/(2∙0,40825)=181,2615 м при n=2=148/(2∙0,40825)+2 =52,5474 >39,88 - не удовлетворяет условию. L ≤ Lмах а=0,40825∙L а=0,40825∙52,5474=21,452 м проверка: пер=2∙а+n∙L пер=2∙21,452+2∙52,5474=147,998 м при n=3 L=148/(2∙0,40825)+3 =38,78≤39,88 удовлетворяет условию. L ≤ Lмах а=0,40825∙38,78=15,83 м проверка: Lпер=2∙15,83+3∙38,78=148 м при n=4=148/(2∙0,40825)+4 =30,73≤39,88 удовлетворяет условию. L ≤ Lмах а=0,40825∙34,88=12,54м проверка: Lпер=2∙12,54+4∙30,73=148 м Для построения перехода желательно использовать как можно меньше опор, следовательно, берем число пролетов n=3 7. Расчет компенсаторов Расчет компенсаторов на воздействие продольных перемещений трубопроводов, возникающих от изменения температуры стенок труб, внутреннего давления и других нагрузок и воздействий. СНиП 2.05.06-85*.п.8.47 Наибольшее распространение в конструкциях балочных переходов получили Г-образные компенсаторы. Расчетные продольные напряжения изгиба в компенсаторе, вызванные изменением длины надземного участка трубопровода, максимальны в точке защемления и определяются по формуле из СНиП 2.05.06-85*. Величина расчетных продольных напряжений в компенсаторе sкомп определяется в соответствии с общими правилами строительной механики с учетом коэффициента уменьшения жесткости отвода kж и коэффициента увеличения продольных напряжений mk. СНиП 2.05.06-85* п.8.48 [60]: укомп =  (60)где lк - вылет компенсатора (рабочая длина компенсатора); ∆к - суммарное продольное перемещение трубопровода в месте примыкания его к компенсатору от воздействия температуры и внутреннего давления. Максимально допустимые напряжения [укомп] можно определить из условия прочности: [61] [укомп] = R2 - 0,5укц - |ум|; (61) где ум - дополнительные продольные напряжения в компенсаторе от изгиба под действием поперечных и продольных нагрузок (усилий) в расчетном сечении компенсатора, определяемые согласно общим правилам строительной механики. Рис.8 Г-образный компенсатор: а - конструкция; б - расчетная схема В наклонных компенсаторах, не являющихся одновременно опорами, напряжения ум могут быть вызваны вертикальной нагрузкой от собственного веса трубы и горизонтальной ветровой нагрузкой. Обычно эти напряжения незначительны и не учитываются в расчетах. Таким образом, [укомп] = R2 - 0,5укц - |ум| = R2 - 0,5укц = 290,68-0,5∙256,27=162,55 МПа При продольном перемещении трубопровода за счет его удлинения максимальная величина ∆к рассчитывается по формулам: [62], [63] ∆к1 = ∆р + ∆t = L/2*  ; (62)Дк1=148/2∙ (0,2∙256,27/2,1∙105+ 1,2∙10-5∙47) Дк1=0,059796 м где L - длина надземного участка трубопровода, обслуживаемая одним компенсатором; ∆t - перепад температур при нагревании. Дк2= -L/2∙а∙ Дt ; (63) Дк2=-148/2∙1,2∙10-5∙47 Дк2=- 0,041736 м где Дt- перепад температур при охлаждении трубопровода. Амплитуда отклонения начальной длины в обе стороны определяется по формуле: [64] А= Дк1+ ׀Äк2; ׀ (64) А=0,059796 + ׀-0,041736 ׀= 0,101232 м Если монтаж производится так, что обеспечивается симметричная работа компенсатора в обе стороны, компенсирующая способность [Дк] должна отвечать условию: [65] ∆к=А/2; (65) [Дк]= 0,101232/2 = 0,050616 м Длина Lк рассчитывается для [Дк]≥ А/2. Следует иметь ввиду, что в данном расчете не учитываются возможные перемещения прилегающих к переходу подземных участков трубопровода. Если же известно суммарное продольное перемещение трубопровода Дк, определяют необходимую рабочую длину компенсатора. [66] Lк =  ;; (66)Lк=√3∙ (2,06∙105) ∙1,02 ∙0,050616/(2∙162,55)к= 9,2067 м < Z=14,5м нефтепровод балочный компенсатор Заключение и выводы Условие прочности выполняется при охлаждении и нагреве трубопровода, но данная конструкция балочного перехода без компенсации продольных напряжений не отвечает требованиям п8.35 СНиП 2.05.06-85* где говорится, что число пролетов не может быть более 4, Так как максимальная длина однопролётного двухконсольного перехода с компенсатором составила 35,14 м, а ширина препятствия по условию 148 м, то перекрыть препятствие однопролётным балочным переходом невозможно. Наиболее оптимальным, с точки зрения строительной механики, является выполнение многопролётного перехода с компенсацией продольных деформаций. Расчёт нагрузок, действующих на опоры многопролётного балочного перехода выполняется аналогично расчёту нагрузок,действующего на опоры однопролётного балочного перехода с компенсаторами. Чтобы соблюсти условие прочности длина пролёта не должна превышать 39,88 м, следовалельно,чтобы перекрыть переход длиной 148м необходимо установить 3 опоры . Проделав расчёт наземного балочного перехода трубопровода, можно сделать вывод о том, что наиболее оптимальным, с точки зрения строительной механики, является выполнение многопролётного перехода с компенсацией продольных деформаций. Получил практику выполнения расчёта наземного балочного перехода трубопровода и сделал заключение о перекрытии естественного или искусственного препятствия прочным и устойчивым балочным переходом. Обозначения сокращений и аббревиатур - СНиП - строительные нормы и правила. - Сеч. тр.(S) - сечение трубопровода. - М - металл (металлы). - Ст. - сталь. - Изол. - изоляция. - Пр. - продукт. - Сн. - снег. - Лед. - обледенение. - Вет. - ветровая. - Тр. - трубопровод. - Мах (м) - максимальное. - Пр. р. - продольно-поперечное. - Кр. - критическая сила Эйлера. - Ф. - фактическое. - н. - нормативное. - пр. - продольное. - Верт. - вертикально. - Горизонт. - горизонтально. - Гор. прод. - горизонтально-продольное. - Перех. - переход. - Комп. - компенсатор. Список использованной литературы 1. Строительные конструкции нефтегазовых объектов: учебник/ Ф.М. Мустафин, Л.И. Быков, В.Н. Мохов и др.-СПб.: ООО «Недра», 2008-780 с. 2. Трубопроводный транспорт нефти/ С.М. Вайншток, В.В. Новосёлов, А.Д. Прохоров и др.; Учеб. Для вузов: В 2 т.-М.: ООО «Недра - Бизнесцентр», 2004. - Т.2.- 621с. . Типовые расчёты при сооружении трубопроводов/ Л.А. Бабин, П.Н. Григоренко, Е.Н. Ярыгин.-255с. . СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» . СНиП 2.05.06-85* «Магистральные трубопроводы» |