Устойчивость искривленного участка трубопровода

Прямолинейные участки обладают продольной устойчивостью наибольшего уровня. Искривленные участки трубопровода имеют меньший уровень продольной устойчивости, поэтому именно они и обладают наибольшей вероятностью потери ус­тойчивости. Отметим, что понятие «устойчивость искривленного участка» трубопровода имеет несколько иной смысл, чем для прямолинейного. Допустим, что мы имеем упругоискривленный участок типа выпучины, на котором при строительстве сложи­лось некоторое равновесное состояние. Если после введения трубопровода в эксплуатацию в нем возникли отличные от на­чальных условия (изменились давление и температура), то вследствие изменения продольной силы в стенке труб искрив­ленный участок будет испытывать действие изменяющейся про­дольной силы Р со стороны прилегающих к нему прямолиней­ных участков. Повышение Р по сравнению с начальным ро при­ведет к увеличению начальной стрелки прогиба /₀, т. е. к такому изменению начального состояния искривленного участка, кото­рое можно рассматривать как потерю устойчивости. При этом важно, какой моделью описываются свойства грунта. Если грунт считать упругим телом, то увеличение стрелки прогиба будет иметь место при любом повышении продольной силы Р. Если грунт рассматривать как пластичную среду, характери­зующуюся возникновением сразу полного предельного сопротив­ления поперечному перемещению труб в грунте, то не любое изменение усилия может вызвать поперечное перемещение ис­кривленного участка. Будем считать такую форму потери ус­тойчивости условной. Термин «условная потеря устойчивости» вводится нами для того, чтобы показать, что состояние трубо­провода на искривленном участке остается таким же, как и начальное, т. е. искривленным, изменяются лишь длина искрив­ленного участка и стрелка прогиба, в то время как при потере устойчивости прямолинейного участка изменяется и начальное положение: из прямолинейного оно переходит в криволинейное. Далее необходимо отметить следующее важное обстоятельство.

Поперечное перемещение искривленного участка имеет ограни­чение,

определяемое продольным перемещением труб, приле­гающих к искривленному участку. Так, если допустить, что ис­кривленный участок не может сопротивляться продольному перемещению прилегающих к нему прямых участков, то наи­большее дополнительное искривление будет определяться пре­дельным продольным перемещении полубесконечного трубопро­вода. Что касается участков труб, уложенных по круговой кривой большого радиуса, то в этом случае нельзя быть уверен­ным в том, что трубопровод будет равномерно на всей длине кривой перемещаться в поперечном направлении. Здесь также может иметь место именно потеря устойчивости, как и при пе­реходе из прямолинейного в искривленное состояние.

Сжимающее усилие в трубопроводе определяется по фор­муле

максимальный прогиб и минимальный радиус где р, М и K— коэффициенты, определяемые по графикам, при­веденным на рис. 7.6, при соответствующих значениях пара­метров