Постоянные нагрузки на магистральный трубопровод

Постоянные нагрузки действуют в течение всего срока строительства и эксплуатации трубопровода.

· Собственный вес трубопровода – вес погонного метра трубы вычисляется по формуле

, (8.2)

где – коэффициент надежности по нагрузке, =1,1;

- удельный вес стали, ;

- наружный и внутренний диаметры трубы.

· Вес одного метра изоляционного покрытия

, (8.3)

где = 1,1 - коэффициент надежности по нагрузке;

- удельный вес изоляции;

- наружный диаметр изоляции.

Для предварительных расчетов ориентировочно можно принимать вес изоляции равным 10% от веса трубы.

· Давление грунта на единицу длины трубопровода

, (8.4)

где = 1,2 – коэффициент надежности по давлению грунта;

- удельный вес грунта;

- средняя глубина заложения оси трубопровода.

· Гидростатическое давление воды на единицу длины трубопровода, определяемое высотой столба жидкости над подводным трубопроводом

, (8.5)

где =1,0 – коэффициент надежности гидростатического давления воды;

- удельный вес воды с учетом засоленности и наличия взвешенных частиц;

– высота столба воды над рассматриваемой точкой трубы;

– диаметр изолированной и футерованной трубы.

· Выталкивающая сила воды, приходящаяся на единицу длины трубопровода полностью погруженного в воду

, (8.6)

где = 1,0 – коэффициент надежности гидростатического давления воды.

Если магистральный трубопровод проложен на участках грунтов, которые при обводнении переходят в жидкопластическое состояние, то в формуле (8.16) вместо удельного веса воды принимают удельный вес разжиженного грунта, определяемый по результатам инженерных изысканий.

· Предварительное напряжение, создаваемое за счет упругого изгиба при повороте оси трубопровода.

Определим деформации и напряжения в поперечных сечениях изогнутой трубы (рисунок 22).

Рисунок 22.

Рассмотрим деформацию волокна трубы с координатой y. Относительное удлинение волокна

, (8.7)

где - длина выделенного элемента трубы до деформации;

- длина элемента после деформации.

После того, как трубопровод получил упругий изгиб его деформации и напряжения являются функцией радиуса кривизны

; .

После подстановки этих значений в выражение (8.7) получаем выражение деформаций трубы через её радиус кривизны

. (8.8)

Напряжения получаем с учетом закона Гука

. (8.9)

Для точек наиболее удаленных от оси трубы . В этих точках соответственно возникают наибольшие растягивающие и наибольшие сжимающие напряжения

. (8.10)