Расчет на прочность футляров стальных

Обновлено: 30.04.2024

Переходы трубопроводов через дороги следует проектировать с учетом обеспечения полной безопасности движения транспорта в период проведения работ по прокладке газопровода и его эксплуатации, надежности газопровода при действии статических и динамических нагрузок.

Устройство кожухов переходов под авто­мобильными дорогами следует проектировать бестраншейным или открытым способом в зависимости от интенсивности движения транспорта, категорий автомобильных дорог, геологических, гидрогеологических и других местных условии. Открытый способ проведения работ может быть применен при про­кладке кожухов на глубине не более 4 м.

Бестраншейным способ называют потому, что при прокладке как кожуха, так и трубопровода не устраивают открытой траншеи. Этот способ исключает повреждение полотна дороги.

Горизонтальное бурение следует применять в грунтах I—IV категорий, за исключением плывунов и водонасыщенных песков и супесей при укладке кожухов диаметром от 325 до 1720 мм с длиной горизонтальной скважины до 40—60 м в зависимости от марки установки горизонтального бурения. Прокол рекомендуется для кожухов диаметром до 426 мм в грунтах I— III категории, а также в глинистых грунтах IV категории, не имеющих твер­дых включений. Способом продавливания с ручной разработкой грунта в трубе можно прокладывать трубы диаметром 820—1720 мм в любых грунтах, за исключением скальных. Щитовой способ проходки предпочтителен при длине перехода более 60 м и при необходимости устройства кожуха диаметром более 1720 мм в любых грунтах, кроме скальных. Для устройства переходов длиной до 150 м целесообразно применение немеханизированных щитов, а длиной более 150 м — механизированных.

Глубина заложения газопровода на переходах через автомобильные дороги принимается не менее 1,4 м от верха кожуха до верха покрытия дороги.

На одном конце защитного кожуха предусматривается установка вытяжной свечи диаметром 150 мм на расстояние не менее 25 м от подошвы насыпи автодороги и 10 м от конца кожуха на переходе через железную дорогу. Высота свечи от уровня земли должна быть не менее 5 м. Вытяжные свечи устанавливаются на бетонные фундаменты. Глубина заложения фундамента 1,9 м.

Переход под автомобильной дорогой состоит из защитного кожуха, рабочего трубопровода, опор и сальников, имеет отводную трубу и вытяжную свечу.

Рабочий трубопровод размещается в кожухе на опорах. В качестве опор применяют деревянные сосновые бруски сечением 40 х 40 мм и длиной 4,0 м. Бруски располагаются в нижней части рабочего трубопровода попарно с просветом между парами 90 мм по всей длине трубопровода, размещенного в кожухе. К рабочему трубопроводу бруски крепятся хомутами из стальной проволоки диаметром 7 мм.

Для предохранения полости кожуха от проникновения влаги, а также для обеспечения некоторой подвижности рабочего трубопровода относительно кожуха при его температурном расширении применяют сальники. Сальники монтируют на концах кожуха. Для того чтобы в межтрубном пространстве не поднималось давление в случае утечки газа, на одном из концов кожуха следует вваривать в стенку трубу, которая выводится на поверхность земли на высоту h_вс

В таблице 3.1.1. приведены рекомендуемые данные по проходке траншеи, а в таблице 3.1.2 - толщины стенок труб защитных кожухов. На участках подземных переходов магистральных газопроводов через авто­мобильные дороги концы защитных кожухов должны иметь уплотнение (сальники) обеспечивающее герметичность межтрубного пространства. Как правило, такие сальники выполняются из пеньковой набивки, пропитанной битумом, и обертки из четырех-пяти слоев бризола. На одном из концов защитного кожуха или тоннеля следует проектировать вытяжную свечу, выходной патрубок которой должен быть па расстоянии (по нормали)неменее 25 м от подошвы земляного полотна автомобильных дорог.

Таблица3.1.1 - Диаметр защитного кожуха,мм, в зависимости от диаметра трубопровода при различных способах ведения работ

Диаметр трубопровода, мм	Прокол	Продавливание с ручной разработкой грунта	Горизонтальное бурение станками	Щитовая проходка (диаметр тоннеля в свету)	Открытый способ проходки с установкой рельсовых пакетов.
УГБ-2	УГБ-4	УГБ-5	ГБ-1421	ГБ-1621
Длина бестраншейной прокладки, м
- - - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - -	- - - - - - - -	- - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - -	- - - - - - - - - - - - -

Примечание. При щитовой проходке и открытом способе производства работ длина кожуха не ограничена.

Таблица 3.1.2 - Толщина стенки трубы кожуха, мм, в зависимости от способа укладки

Наружный диаметр защитного кожуха	Способ укладки
бестраншейный	открытый
В глинистых грунтах	В песчаных грунтах
10 (6) 11 (6) 12 (4,4) 14 (3,9) 16 (3,5) 18 (3,5)

Прокладка кожуха под дорогой может быть выполнена различными методами: прокладыванием, продавливанием и горизонтальным бурением. В настоящее время основным является способ горизонтального бурения, наиболее эффективный при прокладке кожуха большого диаметра.

Способ горизонтального буренияпозволяет прокладывать кожух сразу на полную длину (рисунок 3.1).

В створе перехода отрывают рабочий котлован 2, в котором размещают прокладываемый кожух 9. Кожух укладывают на ролики 5 точно по оси перехода, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоско­стях. Рабочий котлован имеет форму траншеи, длина которой на 10м больше длины кожуха, а ширина понизу на 1 м больше диаметра кожуха и поверху на 1,5 м больше ширины силовой установки 6, закрепленной на трубе-кожухе и перемещающейся вместе с ним по мере его внедрения в грунт. Внутрь кожуха помещают буровой инструмент 1 и шнековый транспортер 7. Буровой инструмент режет грунт впереди трубы, при этом сква­жина получается несколько больше, чем диаметр кожуха. Грунт, поступающий в кожух, перемещается по кожуху шнековым транспортером 7, который одновременно приводит во вращение и режущую головку бурового инструмента 1. Сам транспортер вращается силовой установкой 6. Установка 6 крепится к трубе с помощью сцепного устройства и удерживается в необходимом положении трубоукладчиком 5. Подача кожуха вперед осуществляется с помощью лебедки, совмещенной с силовой установкой, усилие от которой передается через тросы 4 на опору 3. Опора представляет собой одну две трубы диаметром 400 - 500 мм, помещенных в специально отрытую траншею длиной до 10 м. Разрабатываемый грунт 10 из трубы высыпается в рабочий котлован.

Рисунок 3.1 - Схема горизонтального бурения.

1 – буровой инструмент; 2 – рабочий котлован; 3 – опора; 4 – тросы; 5 – трубоукладчик; 6 – силовая установка;

7 – шнековый транспортер; 8 - ролики;9– кожух; 10 – разрабатываемый грунт.

После укладки кожуха в него протас­кивают заранее подготовленный рабочий трубопровод. Подготовка включает проверку качества всех сварных стыков методами физического контроля, гидравлическое испытание, изоляцию и футеровку. На трубопроводе закрепляют роликовые или иные предусмотрен­ные проектом опарные устройства. Эти устройства облегчают процесс протаскивания трубопровода в кожух и фиксируют его положение таким образом, чтобы исключался электрический контакт между кожухом и трубопроводом.

После протаскивания устанавливают сальники, вытяжные свечи, пол­ностью восстанавливают начальное состояние придорожных сооружений, ландшафт местности. На последнее должно обращаться особое внимание, так как не восстановленный рельеф начинает интенсивно деформироваться под влиянием дождей, ветра и других климатических факторов.

Расчет на прочность защитного футляра.

Проектом предусматривается строительство перехода газопровода диаметром 273х4,5 мм под автомобильной дорогой Москва - Крым в футляре диаметром 426х8 мм протяженностью 50 м. Прокладка газопровода будет осуществляться методом горизонтального бурения с использованием установки УГБ – 4.

Рисунок 3.2 - Схема к расчету футляра на прочность

В – ширина пролета естественного свода обрушения;

N – поперечное усилие;

М – изгибающий момент;

На кожухе действуют внешние нагрузки:

1)Расчетная вертикальная нагрузка:

где n_гр – коэффициент перегрузки, n_гр = 1,2[9];

- объемный вес грунта в естественном состоянии, = 1800 кгс/м 3 [9];

где - коэффициент крепости породы, = 1 [9];

В – ширина пролета естественного свода обрушения:

где D_ф – наружный диаметр футляра, выбирается в зависимости от диаметра газопровода при горизонтальном бурении, D_ф = 426х8 мм [9]

- угол внутреннего трения грунта, = 40°;

2)Расчетное боковое давление:

(3.2.4)

3)Нагрузка от подвижного транспорта:

где - вес подвижного транспорта на единицу площади, = 4,18 кгс/см 2 =41800 кгс/м 2 [9];

А – коэффициент, зависящий от глубины заложения в грунт защитного футляра. При глубине заложения футляра на 2 м А = 0,4 [9];

- коэффициент перегрузки, = 1,2 [9];

4)Толщина стенки футляра:

где N – поперечное усилие, кгс/м:

R_ф – радиус футляра, R_ф = 0,205 м

М – изгибающий момент, кгс:

С – коэффициент, учитывающий всестороннее сжатие футляра, С = 0,25

R₂ – расчетное сопротивление материала, кгс/м 2 :

Для изготовления футляра выберем сталь марки 14ХГС:

m – коэффициент условий работы, зависящий от категории трубопровода, m = 0,75 [3];

k₂ – коэффициент безопасности по материалу, зависящий от характеристики трубы и марки стали, k₂ = 1,1 [9];

k_н – коэффициент надежности, зависящий от диаметра трубопровода, рабочего давления и вида перекачиваемого продукта; k_н = 1 [9];

Расчет стального футляра под автодорогой

В общем, ситуация такая:
Сижу я инженером, нанимался как конструктор, но появился такой вопрос, слезно просили найти обоснованный расчет по прочности, а я же эксперт, не мог отказать.

На совещании решили поменять стальной футляр с трубы 325х10 на 276х6.
трубопровод идет над землей на 20 см, дорога отсыпана песком с неизвестными характеристиками, сверху 20 см. дорожные плиты, транспорт тоже неизвестно какой, предусматривается тяжелая техника.
В футляре проходит труба 150х4, по которой течет вода.

Верховные вожди требуют обоснованный расчет, что футляр не раздавит.

Я пока перерыл много всякой литературы нашел только сбор нагрузок, а как проверить на прочность так и не понял.

Так что, прошу верховных гуру этого форума помочь мне познать дзен в области футляров под автодорогами.

Можно смоделировать трубу оболочечными КЭ с достаточно мелким разбиением (с длиной трубы метра 3). Нагрузки вы знаете. Проверка устойчивости (местная в том числе) - классическая задача теории упругости (SCAD ее умеет делать). Проверка прочности - отсутствие напряжений более расчетных сопротивления стали (проверяемые комбинации напряжений см. сопромат).

Все замечательно, но забыл уточнить, что расчетных программ нет, работаем с лицензией.
В этом основная проблема. Я сам до этого давно додумался, но увы.

Я же писал, что мне нужно обосновать расчет, не каким-то левым записям, а согласно такого-то документа, на который я ссылаюсь, принимаем такое сечение и т.д.
Поэтому прошу написать мне что это за справочник.

Конструирование, проектирование и расчеты

В наше время таки задачи в специальных программах считают с учетом совместной работы грунта и трубы, с динамической нагрузкой.

Я как то сталкивался с подобным. Трубу разрезали пополам что бы технологически удобно было прокладывать в ней коммуникации, а потом полуокружности стягивали болтами. Расчёт делал верхней полуокружности. Изгибающий момент нашёл по справочнику Уманского. В принципе не сложно.

Доброго времени суток!

С момента последнего редактирования темы прошло много времени, но на ответ все равно надеюсь. Очень интересно из какого справочника пример из поста №4. Подскажите пожалуйста. Хотя бы ориентировочно. Заранее благодарю.

Есть СП 42-103 "Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб. " п. 5.72 - составляющие полной погонной эквивалентной нагрузки.

Я не специалист в области проектирования переходов через автомобильные, железнодорожные дороги, но все таки спрошу: что в ТУ будет написано, кроме юридических вопросов? И как это может помочь в проектировании футляра?

1. Пересечение автомобильной дороги общего пользования федерального значения М-5 «Урал» Москва – Рязань – Пенза – Самара – Уфа – Челябинск на км ***** газопроводом среднего давения осуществить подземным способом, методом горизонтально - направленного бурения, без нарушения целостности земляного полотна под углом 900 (или близким к нему) к оси существующей автомобильной дороги..
2. Газопровод запроектировать в соответствии с действующими СНиП и ГОСТ.
3. Кожух заложить на глубину не менее 1,5 м от подошвы насыпи дороги до верха образующей защитного футляра, а при наличии кювета, водоотводной канавы или дренажа не менее 1,4 м от дна данных сооружений (но не менее глубины промерзания). Длина кожуха должна быть не менее 70 м с расположением по 35 м в обе стороны от оси существующей автомобильной дороги. Концы кожуха должны выводиться на расстояние не менее 25 м от бровки земляного полотна автомобильной дороги.
4. Предусмотреть герметизацию концов футляра диэлектрическим материалом и установку на одном из концов футляра вытяжной свечи высотой от уровня земли не менее 5м на расстоянии по горизонтали не менее 25м от подошвы земляного полотна автомобильной дороги. "
И так на 4х листах

Расчет на прочность защитного футляра на переходе газопровода-отвода через автомобильную дорогу

Участки трубопроводов, прокладываемых на переходах через автомобильные дороги всех категорий с усовершенствованным покрытием капитального и облегченного типов, должны предусматриваться в защитном футляре (кожухе) из стальных труб или в тоннеле, диаметр которых определяется из условия производства работ и конструкции переходов и должен быть больше наружного диаметра трубопровода не менее чем на 200 мм.

Концы футляра должны выводиться на расстояние:

а) при прокладке трубопровода через железные дороги:

- от осей крайних путей – 50 м, но не менее 5 м от подошвы откоса насыпи и 3 м от бровки откоса выемки;

- от крайнего водоотводного сооружения земляного полотна (кювета, нагорной канавы, резерва) – 3 м;

б) при прокладке трубопровода через автомобильные дороги - от бровки земляного полотна – 25 м, но не менее 2 м от подошвы насыпи.

Угол пересечения трубопровода с автомобильными дорогами должен быть, как правило, 90°. Прокладка трубопровода через тело насыпи не допускается.

Заглубление участков трубопроводов, прокладываемых под железными дорогами общей сети, должно быть не менее 2 м от подошвы рельса до верхней образующей защитного футляра, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 1,5 м от дна кювета, лотка или дренажа.

Заглубление участков трубопроводов, прокладываемых под автомобильными дорогами всех категорий, должно приниматься не менее 1,4 м от верха покрытия дороги до верхней образующей защитного футляра, а в выемках и на нулевых отметках, кроме того, не менее 0,4 м от дна кювета, водоотводной канавы или дренажа.

Автомобильныедорогиделятся на 5 категорий:

- I и II категории - дороги общегосударственного значения,

- III категория - дороги республиканского и областного значений,

- IV и V категории - дороги местного значения.

Интенсивность движения (число автомобилей в сутки) составляет:

- на дорогах I категории - свыше 6000,

- на дорогах II категории - от 3000 до 6000,

- на дорогах III категории - от 1000 до 3000,

- на дорогах IV категории - от 200 до 1000,

- на дорогах V категории до 200.

Расчет на прочность защитного футляра на переходе газопровода-отвода через автомобильную дорогу

Основные характеристики пересекаемой автомобильной дороги реконструируемым газопроводом отводом приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Характеристика автомобильной дороги IV категории

Параметры элементов дорог	Значение
Число полос движения
Ширина полосы движения, м
Ширина проезжей части, м
Ширина обочин, м
Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м	0,5
Ширина земляного полотна, м

Длина защитного кожуха на переходе через а/дорогу будет складываться из ширины проезжей части и расстояния в 25 м от бровки земляного полотна с обеих сторон:6+25+25=56 м.

- глубина заложения футляра H = 1,5 м;

- материал – сталь 09Г2ФБ, расчётное сопротивление материала футляра R₂ = 260МПа = 260 н/мм 2 ;

- грунт – глина, средний удельный вес грунта γ_гр = 17 кН/м 3 ;

- угол внутреннего трения грунта φ_гр = 40 0 ;

- коэффициент крепости породы f_кр = 0,8,

- полотно дороги – бетонное, толщина покрытия полотна h_п = 0,2 м,

- единичная ширина полотна дороги b=1 м;

- модуль упругости материала полотна дороги E_n = 2∙10 4 МПа,

- коэффициент Пуассона материала полотна дороги μ_п =0,17;

- коэффициент постели грунта при сжатии k₀ = 10 кН/м 3 ;

- давление от подвижного состава создается трехосным автомобилем Н-30 с массой груза в 30 т; нагрузка на заднюю ось составляет 120 кН.

Рисунок 6.1- Схема к расчету футляра на прочность

а – нагрузка, действующая на футляр; б – свод естественного обрушения

Рисунок 6.2 - Эпюра реакции основания полотна дороги

1. Ориентировочное значение диаметра защитного футляра (кожуха):

Принимаем D_к= 273 мм.

2. Ширина свода обрушения:

3. Высота свода обрушения:

4. Так как , то над кожухом образуется свод естественного обрушения, поэтому расчетную вертикальную нагрузку от действия грунта и расчетную величину бокового давления грунта определяем по формулам:

5. Момент инерции полотна дороги:

6. Цилиндрическая жёсткость полотна дороги:

7. Коэффициент жёсткости полотна дороги α_ж:

Таким образом, зона распространения суммарной эпюры реакции основания определим как сумму 2 =3,6+1,6+2,3=7,5 м

9. Максимальное значение реакции основания имеет место в точках х₂ и х₃, равных нулю, когда параметр [6]:

10. Тогда нагрузка [6].

11. Находим напряжения в грунте в любой точке с координатами х. z, действующие вертикально вниз, при х=0 и z=Н=1,9 м:

12. Расчетное давление от подвижного транспорта при условии для нагрузок от одиночных машин:

13. Расчетное сжимающее усилие при радиусе футляра :

14. Расчетный изгибающий момент при коэффициенте, учитывающем всестороннее сжатие футляра с=0,25[7]:

где c_пл– коэффициент, учитывающий всестороннее сжатие футляра.

15. Толщина стенки футляра (кожуха):

По сортаменту выбираем толщину защитного кожуха 9 мм.

Основные идеи славянофильства: Славянофилы в своей трактовке русской истории исходили из православия как начала.

Обряды и обрядовый фольклор: составляли словесно-музыкальные, дра­матические, игровые, хореографические жанры, которые.

Поиск по сайту

Читайте также:

  
• Сталь марки сталь 10
  
• Сталь а 743 аналог
  
• Термическая обработка инструментальных сталей
  
• Круг стальной 36 мм
  
• Можно ли соединять сталь с медью