Дано: СИ

При расчете отрицательной плавучести должно быть выполнено условие

Б ³ åБ_i,

где Б_i - необходимые нормативные пригрузки;

Б_i = п_i × Бф_i,

где п_i – коэффициент перегрузки;

Бф_i – фактические нагрузки, которые определяются по следующим формулам.

1. Определяются пригрузки для компенсации взвешивающего усилия

где n_В – коэффициент, учитывающий возможное увеличение объемной массы воды в паводок, при засыпке и т.п.

n_В = 1.1;

ρ_В – плотность воды с учетом взвешенных частиц грунта, кг/м³;

V - объем воды, вытесненной 1 м. длины трубопровода, м³:

g – ускорение силы тяжести, м/с².

Н (492 кгс)

3. Определяется пригрузка для компенсации гидродинамических воздействий

Согласно СНиП II Д. 10-62 гидродинамические воздействия на трубопровод определяются по формуле

Н (кгс ),

Н (0,6 кгс),

где u - средняя скорость течения потока, м/с. Принимается u = 0,5 м/с;

D – проекция 1 м. длины трубопровода на плоскость, перпендикулярную вектору скорости потока, м².

Дополнительная пригрузка для обеспечения устойчивости на сдвиг

Н (кгс ).

Н (2 кгс ).

3. Определяется дополнительная пригрузка на упругий изгиб трубопровода в соответствии с проектным профилем:

а) если рассматривать трубопровод как балку с одним защемленным и одним опертым концами, то упругий изгиб трубы определяется по формуле:

Н ( кгс );

б) с обоими защемленными концами

Н ( кгс );

в) с обоими шарнирно опертыми концами

Н ( кгс );

где f – стрела прогиба, м. Принимается f = 1,6 м.

Е – модуль упругости материала трубы, Н/м³ (кгс/см²); Е = 2,06·10¹¹ Н/м²

G = 1 666 649 см⁴

l – длина криволинейного участка траншеи, м.

Н (41,7 кгс );

Определяется суммарный вес пригрузки

Б ³ Б_i = (Б_А – g) + Б_В + Б_Г + Б_изг,

где g – масса 1 м. длины трубопровода в воздухе, кг.

Б ³ Б_i = (4827 – 2060) + 6 + 20 + 417 = 3210 Н (327 кгс)

Сила веса пригрузки на весь трубопровод составит

G_гр = Б × L, Н ( кгс ).

G_гр = 3210 × 200 = 642 000 Н (65 510 кгс).

Определяется количество грузов, устанавливаемых на трубопроводе

где g_гр – масса одного груза, Н (кгс). Принимается g_гр = 4900 Н (500 кгс)

. т.е. п = 131.

Определяется расстояние между грузами

м

м

По предельному сопротивлению на сдвиг по грунту определяется тяговое усилие протаскиваемого трубопровода

Т_гр = k_т× G_гр× f, Н (кгс),

где k_т – коэффициент трогания с места, k_т = 2,0;

f - коэффициент трения скольжения, f = 0,6 – 1,0.

G_гр – сила веса пригрузки. Равна G_гр= g_гр× L

Т_гр = 2,0 × (642 000 +2060 · 200) × 1 = 2 108 000 Н (214 880 кгс),

Определяется разрывное усилие

R_н = Т_гр× k, Н (кгс),

где k – коэффициент прочности, k = 4.

R_н = 2 108 000× 4 = 8 432 000 Н (859 530 кгс),

Согласно ГОСТ 3071-55 принимается количество канатов и приводится их техническая характеристика.

Но так как с таким канатом выполнять такелажные работы тяжело, уменьшаем тяговое усилие, применяя тележки узкой колеи или роликовые опоры.

Тяговое усилие при протаскивании на тележках составят:

Т_ук = k× (Т₁ + Т₂ + Т₃) + Т₄, Н ( кгс ),

где Т₁ – сила трения качения колес тележки по рельсам:

Н, (кгс)

где g_п – масса 1 м длины протаскиваемого трубопровода, Н (кгс);

g _т - масса тележки на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);

r_к - радиус колеса тележки, м;

f₁ - коэффициент трения качения колес тележки по рельсам;

f₁ = 0,12 ([3], с.319)

Н, (512 кгс)

Т₂ – сила трения в подшипниках осей тележки, Н (кгс);

Н (кгс)

где f₂ – коэффициент трения скольжения осей в подшипниках;

f₂ = 0,2;

r_р^с – радиус оси ската тележки, м;

Н (10,2 кгс)

Т₃ – усилие, необходимое на преодоление сопротивления ребер у колес при движении их по рельсам, Н (кгс);

, Н (кгс);

Н (261 кгс);

Т₄ = g_кан × f₃, Н (кгс),

где g_кан – масса каната на 1 м длины трубопровода, Н (кгс);

f₃ – коэффициент трения скольжения каната о грунт. Принимается f₃ = 1.

Т₄ = 35 × 1 = 35 Н (3,6 кгс),

Т_ук = [2× (5020 + 100 + 2560) + 35] · 200 = 3 079 000 Н (313 860 кгс ),

Разрывное усилие каната R_н = 66 512 · 4 = 265 048 Н (27 120 кгс)

По соответствующему ГОСТ подбирается канат диаметром d = 24 мм (табл.16).

При протаскивании трубопровода по роликовой дорожке тяговое усилие определяется по формуле:

Т_р.д = k× (Т₁^´ + Т₂^´ + Т₃^´) + Т₄^´, Н ( кгс ),

где Т₁^´ - сила трения качения трубопровода по роликам, Н (кгс);

Т₁^́ Н (кгс);

где f₄ – коэффициент трения качения дерева по стали (футеровка);

f₄ = 0,2;

r_р – радиус ролика, м;

r_р = 0,15 м;

Т₁^́ Н (716 кгс);

Т₂^´ - сила скольжения осей роликов в опорах, Н (кгс);

Т₂^́ Н (кгс)

где r_р^о – радиус оси ролика, м;

Т₂^́ Н (22 кгс)

Т₃^´ - добавочное сопротивление от неточной укладки осей роликовых опор, Н (кгс);

Т₃^´= 0,4·(Т₁^´ + Т₂^´).

Т₃^´= 0,4 · (7027 + 211) = 2893 Н (295 кгс)

Т_р.д = [2 × (7027 + 211 + 2893) + 35] = 4 059 400 Н (413802 кгс)

Разрывное усилие каната R_н = 101 632 · 4 = 406 648 Н (41 440 кгс)

Выбирается канат по ГОСТ с диаметром d = 32,5 мм (табл. 13)

5 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алиев Л.А., Березина И.В., Телегин Л.Г. и др. Сооружение и ремонт газонефтепроводов, газохранилищ и нефтебаз. - М.: Недра, 1987.

2. Телегин Л.Г., Курепин Б.Н., Березина И.В. Сооружение газопроводов. -М.: Недра, 1984.

3. Таран В.Д. Сооружение магистральных трубопроводов. - М.: Недра, 1964.

4. Арзунян А.С., Афанасьев В.А., Прохоров А.Д., Сооружение нефтегазохранилищ. - М.: Недра, 1986.

5. Яковлев Е.И. Газовые сети и газохранилища. - М.: Недра, 1991.

6. Строительство магистральных трубопроводов. Справоч­ник./Чирсков И.Г. - М.: Недра, 1991.

7. Бабин Л.А и др. Справочник мастера-строителя магистральных трубо­проводов. - М.: Недра, 1986.

8. Зиневич A.M., Прокофьев В.И., Ментюков В.П. Технология и органи­зация строительства магистральных трубопроводов больших диаметров. - М.: Недра, 1979.

9. Березин В.Л., Бобрицкий Н.В. Сооружение насосных и компрессорных станций.- М.: Недра, 1985.

10. Телегин Л.Г., Ким Б.И., Зоненко В.И. Охрана окружающей среды при сооружении и эксплуатации газонефтепроводов. - М.: Недра, 1988.

11. ОНТП 51-1-85.Общесоюзные нормы технологического проектирова­ния. Магистральные трубопроводы. - М.: 1985.

12. СНиП 2.05.06 - 85*. Магистральные трубопроводы. - М.: Госстрой России, 1997.

13. СНиП III-42-80*. Магистральные трубопроводы. - М.: Госстрой Рос­сии, 1997.

14. ВСН 004-88... ВСН 014-88. Ведомственные строительные нормы. Строительство магистральных и промысловых трубопроводов. - М.: Миннефтегазстрой, 1990.

15. ВСН-39-1.9-003-98. Конструкции и способы балластировки и закреп­ления подземных переходов. - М.: 1998.

16. СП 101-34-96... СП 111-34-96. Свод правил сооружения магистраль­ных газопроводов. - М.: ИРЦ «Газпром», 1996.

17. Инструкция по применению стальных труб в газовой и нефтяной промышленности. - М.: 2000.

18. Мустафин Ф.М., Гумеров А.Г., Квятковский О.П. и др. Очистка по­лости и испытание трубопроводов. - М: Недра - Бизнесцентр, 2001.

19. Громов А.В., Каликин А.А. Строительство магистральных трубопроводов (линейная часть).- Киев.: Будiвельник.-1975.- 360 с.

20. Сооружение и ремонт газонефтепроводов./В.Л. Березин, Н.В. Бобрицкий.- М.: Недра, 1972

21. Проектирование и эксплуатация насосных и компрессорных станций./А.М. Шаммазов, В.Н. Александров, А.И. Гольянов и др. М.: Недра, 2003

22. Трубопроводный транспорт нефти в сложных условиях эксплуатации./В.Д. Черняев, А.К. Гальянов, А.Ф. Юкин и др.- М.: Недра, 1990.- 232 с.

23. Строительство подводных переходов трубопроводов способом горизонтально направленного бурения./Ю.И. Спектор, Ф.М. Мустафин, А.Е. Лаврентьев.- Уфа.: ООО ДизайнПолиграфСервис, 2001.- 208 с.

24. Бородавкин П.П., Березин В.А. Сооружение магистральных трубопроводов.- М.: Недра, 1977.- 407 с.

25. Правила технической эксплуатации магистральных нефтепроводов./РД 153-39.4-056-00.- Москва, 2000.

26. Арзунян А.С., Громов А.В., Матецкий И.И. Расчеты магистральных нефтепроводов и нефтебаз.- М.: Недра, 1972.

27. Эксплуатационнику магистральных газопроводов. Справочное пособие/А.В. Громов, Н.Е. Гузанов, Л.А. Хачикян и др. – М.: Недра, 1987.