Балластировка трубопроводов

метки: Балластировка, Газопровод, Определимый, Чугунный, Равный, Рассчитать, Полотно, Момент

Задача 1. Расчет параметров балластировки трубопроводов

балластировка трубопровод рельеф местность

Цель: 1) рассчитать параметры балластировки трубопровода; 2) рассчитать устойчивость трубопроводов на водном переходе.

Рассчитать устойчивость против всплытия трубопровода, сооружаемого на болоте на вогнутом рельефе местности, если известно, что D _н = 720 мм; д_н = 8 мм; D_н.и. = 731 мм; в = 0,12391 рад; Е₀ = 2,1·10⁵ МПа; ??_в = 1100 кг/м³ ; ??_б = 2300 кг/м. Балластировку предполагается производить утяжелителями типа ж/б седловидные грузы, чугунные кольцевые грузы. Длина балластируемого участка: ж/б седловидными грузами — L₁ = 150 м; чугунными кольцевыми грузами — L₂ = 170 м.

Решение:

Определяем вес балластировки в воде:

• где — коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый равным: 0,9 — для ж/б грузов, 1,0 — для чугунных грузов;
• коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия;
• расчетная нагрузка от 1 п.м.

трубы, заполненной продуктом, если в процессе эксплуатации невозможно ее опорожнение и замещение продукта воздухом, определяется по формуле:

• где — коэффициент надежности по нагрузке от веса трубы;
• объемный вес стали, Н/м ³ (для стали у = 78500 Н/м³ );

• расчетная нагрузка от веса продукта;
• с учетом возможного опорожнения трубопровода по СНиП 2.05.06-85* принимается равной нулю;

• выталкивающая сила воды, приходящаяся на единицу длины полностью погруженного в воду трубопровода при отсутствии течения воды, определяемая по формуле:
• где — наружный диаметр трубы с учетом изоляционного покрытия и футеровки;
• плотность воды с учетом растворенных в ней солей 1100-1150 кг/м3;
• g — ускорение свободного падения.
• расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода, определяемая по формуле:
• где — модуль упругости стали;
• момент инерции сечения трубопровода;
• угол поворота оси трубопровода;
• минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода.

где момент инерции определяется по формуле:

2. Определяем вес балластировки в воздухе по формуле:

где — плотность материала балластировки, 2300 кг/м ³ — для бетонных грузов, 7450 кг/м³ — для чугунных грузов.

Сооружение подводного трубопровода

... и дорогими при строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов. Поэтому эффективность и сроки строительства подводных переходов зависят обычно от организации и технологии подводных земляных работ, предусматривающих ... является составной частью инженерного обеспечения строительной площадки. Для транспортирования грузов на строительную площадку и с нее необходимо максимально использовать ...

3. Рассчитываем расстояние между грузами по формуле:

где — нормативный вес одного утяжелителя.

• для ж/б седловидных грузов:

Принимаем шаг утяжелителя 2,20 м.

• для чугунных грузов:

Принимаем шаг утяжелителя 1,20 м.

4. Определяем необходимое число пригрузов:

где — длина балластируемого участка.

• для ж/б седловидных грузов:
• для чугунных грузов:

Рассчитать устойчивости трубопровода на водном переходе, длиной 150 м. Исходные данные:

1. На подводном переходе применяется усиленная изоляция. Для изоляции трубопровода выбираем битумную изоляцию толщиной д = 8 мм, тогда диаметр трубопровода будет равен:

2. Расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод по формуле:

где — наружный диаметр футерованного трубопровода.

3. Рассчитываем число Рейнольдса, приняв скорость течения реки 0,85 м/с и вязкость воды 1,31

• 10-6 м ² /с.

где — средняя скорость течения реки;

• вязкость воды.

Для футерованного трубопровода 105 ? Re ? 10 ⁷ коэффициент С_х = 1.

4. Горизонтальная составляющая гидродинамического воздейтсвия потока составит:

где — гидродинамический коэффициент лобового сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса и характера внешней поверхности трубопровода.

5. Величина пригруза, необходимая для компенсации горизонтальной составляющей гидродинамического воздействия потока на единицу длины трубопровода составит:

6. Вертикальная составляющая гидродинамического воздействия потока определяется по формуле:

где — коэффициент подъемной силы, = 0,55.

7. Нормативная нагрузка от собственного веса металла трубы определяется по формуле:

где — удельный вес металла, из которого изготовлены трубы (для стали = 78500 Н/м ³ );

• наружный диаметр трубопровода;
• внутренний диаметр трубопровода.

8. Нормативная нагрузка от собственного веса футеровки определяется по формуле:

• где — плотность деревянной футеровки;
• наружный диаметр офутерованного трубопровода;
• наружный диаметр изолированного трубопровода.

9. Нормативная нагрузка от собственного веса изоляции определяется по формуле:

• где — плотность битума;
• наружный диаметр изолированного трубопровода.

10. Расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода определяется по формуле:

• где — коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса, = 0,95;
• нормативная нагрузка от собственного веса металла трубы;
• нормативная нагрузка от собственного веса изоляции;
• нормативная нагрузка от собственного веса футеровки.

11. Осевой момент инерции поперечного сечения трубы и дополнительная выталкивающая сила за счет изгиба трубопровода определяются по формулам:

Сооружение насосных и компрессорных станций магистральных трубопроводов

... насосных и компрессорных цехов выполняется из железобетонных панелей и плит. Они укладываются на балки и ... трубопроводов, резервуаров для нефти и нефтепродуктов, систем водоснабжения, канализации, отопления и вентиляции, систем контрольно-измерительных приборов и автоматики, телемеханики и связи. 2. Общестроительные работы на перекачивающих станциях ... несущими и полезной нагрузки от веса других ...

• где;
• осевой момент инерции поперечного сечения трубы:

12. Определим величину пригрузки трубопровода в воде:

• где — коэффициент надежности по материалу пригруза, для чугунных пригрузов, 0,9 — для бетонных пригрузов;
• коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаем по приложению 4;
• расчетная нагрузка, обеспечивающая упругий изгиб трубопровода соответственно рельефу дня траншеи;
• расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод;
• величина пригруза, необходимая для компенсации вертикальной составляющей Ру гидродинамического воздействия потока на единицу длины трубопровода, ;
• величина пригруза, необходимая для компенсации горизонтальной Рх составляющей гидродинамического воздействия потока на единицу длины трудопровода, ;
• коэффициент трения трубы о грунт при поперечных перемещениях, ;
• нагрузка от веса перекачиваемого продукта, , т.к. рассчитывается крайний случай — трубопровод без продукта;
• расчетная нагрузка от собственного веса трубопровода.

13. Определим расстояние между пригрузами и их число. Для балластировки трубопровода выбираем чугунные кольцевые грузы массой 1100 кг, объемом 0,1455 м ³ .

Расстояние между пригрузами определим по формуле:

14. Число пригрузов определим по формуле:

N _г = L / l_г = 500 / 1,795 = 279.

Задача 2. Выбор и расчет защитного футляра (кожуха)

Цель: 1) выбрать и рассчитать на прочность защитный футляр; 2) расчет потребной мощности при прокладке защитного футляра способом горизонтального бурения на переходе через автодорогу.

Рассчитать на прочность защитный футляр на переходе трубопровода при следующих исходных данныхD _н = 1020 мм; Н = 2,4 м; д = 8 мм; грунт — насыпной; ??_гр.ср . = 17 кН/м³ ; ц_гр = 27°; f_кр = 0,5; k₀ = 1·10⁵ кН/м³ ; полотно дороги — бетонное.

Решение:

1. Определяем диаметр защитного футляра:

где — наружный диаметр футляра.

Для прокладки футляра используем трубы Новомосковского трубного завода D _K = 1020 мм, изготовленные по ТУ-14-3-1424-86 из стали 13Г1С-У.

2. Определяем расчетное сопротивление материала футляра:

• где — нормативное сопротивление сжатию металла труб, равное минимальному значению предела текучести;
• коэффициент условий работы трубопровода, принимаемый по СНиП 2.05.06-85*, равный 0,6;
• коэффициент надежности по назначению, зависящий от рабочего давления и диаметра; согласно СНиП 2.05.06-85*

3. Определяем ширину свода обрушения:

где — угол внутреннего трения грунта.

4. Определяем высоту свода обрушения:

где — коэффициент крепости грунта.

5. Так как ? Н (1,645 м ? 2,4 м), над футляром образуется свод естественного обрушения.

Строительство автомобильных дорог

... территориального дорожного фонда, который позволит стабильно финансировать дорожные работы по содержанию и нормативному ремонту существующей сети, реконструкции и строительству автомобильных дорог и мостов с максимальным использованием существующих дорожных и ...

Определяем значения расчетной вертикальной нагрузки от действия грунта и расчетную величину бокового давления грунта:

• где — коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаем = 1,2;
• средний вес грунта в естественном состоянии.

6. Вычисляем момент инерции полотна дороги:

• где -единичная ширина полотна дороги, принимаем равной 1;
• толщина покрытия дороги.

7. Определяем цилиндрическую жесткость полотна дороги:

• где — модуль упругости материала полотна дороги;
• коэффициент Пуассона.

8. Определяем коэффициент жесткости полотна дороги:

где — коэффициент постели грунта при сжатии.

9. Вычисляем параметр а’:

Таким образом, зону распространения суммарной реакции основания определим как сумму:

2а = 1,42 + 0,95 + 1,42 = 3,79 м.

10. Максимальное значение реакции основания имеет место в точках х ₂ и х₃ , равных нулю, когда параметр з = 1 и определяется по формуле:

где — нагрузка, передаваемая на полотно дороги.

11. Нагрузка, передаваемая на основание полотна дороги от действия транспорта

12. Определяем напряжения в грунте при х=0 и z=Н=2,4 м:

13. Находим максимальное значение у _z :

при z/a = 2,4/1,895 = 1,3, отсюда = 75,6 кПа.

14. Определяем расчетное давление от подвижного транспорта:

где — коэффициент надежности по нагрузке от подвижного транспорта.

16. Вычисляем расчетное сжимающее усилие:

где — радиус футляра.

16. Определяем расчетный изгибающий момент:

где с — коэффициент, учитывающий всестороннее сжатие футляра, с = 0,25.

17. Вычисляем толщину стенки футляра:

Принимаем = 22 мм.

Определить потребную мощность при прокладке защитного футляра методом ННБ через автомобильную дорогу, если известно, что D _Н = 1020 мм; D_K = 1020 мм; грунт — насыпной; h_н = 1 м; h_м = 1,5 м; ??_гр.ср . = 17 кН/м³ ; ц_гр = 27°; f_кр = 0,5; k₀ = 1,5.

Решение:

1. Определяем максимально возможную частоту вращения шнека по формуле:

• где — угол подъема винтовой линии поверхности шнека, принимаем равным 35°05′;
• коэффициент трения грунта по винтовой поверхности шнека в движении, принимаем равным 0,41;
• коэффициент трения грунта по винтовой поверхности в покое, принимаем равным 0,43.

3. Определяем высоту заполнения шнека:

• где — шаг шнека, принимаем равным 800 мм;
• угол внутреннего трения грунта.

4. Определяем коэффициент объемного наполнения шнека:

По графику зависимости коэффициента объемного наполнения шнека от высоты заполнения шнека находим шн = 0,057.

5. Определяем скорость бурения:

• где — максимальная частота вращения шнека;
• диаметр скважины;
• коэффициент разрыхления транспортируемого грунта.

6. По графику зависимости коэффициент удельного сопротивления грунта резанию от толщины стружки и скорости бурения находим коэффициент удельного сопротивления грунта при толщине стружки срезаемого грунта hc = 0,17 см, и скорости бурения = 1,6 м/ч

k = 120

• 10 ⁵ Н/м² .

7. Определяем среднее усилие, необходимое для разрушения грунта режущей головкой:

Эксплуатация автомобильных дорог (2)

... существующие дорожные знаки и сигнальные столбики находятся в удовлетворительном состоянии. Грунт земляного полотна автомобильной дороги - суглинок. Поперечный профиль земляного полотна и дорожной одежды ... эксплуатации и дорожная одежда не нуждается в усилении. Оценку соответствия транспортно-эксплуатационного состояния проезжей части требованиям движения производят по значениям коэффициентов ...

Р _ср = 120

• 10⁵

• 0,0015
• 0,55
• 2 = 19800 Н.

8. Вычисляем мощность, затрачиваемую на бурение скважины:

N _б = 19800

• 0,55
• 3,14
• 61,31 / 30 = 69882,2 Вт = 69,9 кВт.

9. Определяем производительность шнекового транспортера:

Q _Ш = 60

• (3,14
• 1,050² ) / 4

• 0,8
• 61,31
• 1,6
• 0,057 = 232,3 т/ч.

10. Определяем мощность, затрачиваемую на перемещение грунта шнеком при длине шнека Lш = 30 м:

N _Ш = 232,3

• 30
• 60
• 9,81 / (3,6
• 106
• 1,6) = 0,71 кВт.

11. Определяем массу единицы длины защитного футляра д _К = 9 мм, внутреннем диаметре Dкв = 1020 — 9

• 2 = 1002 мм и плотности материала футляра с_ст = 7850 кг/м³

G _K = 3,14/4

• (1,020² — 1,002² )

• 7850 = 224,3 кг/м.

12. Определяем массу единицы длины шнека:

G _Ш = 0,6

• 224,3 = 134,6 кг/м.

13. Определяем массу грунта на единицу длины шнека:

G _гр = 3,14/4

• 1,002²

• 1500
• 0,057 = 67,4 кг/м.

14. Определяем массу единицы длины шнекового транспортера с разрабатываемым грунтом:

G _K = 134,6 + 67,4 = 202 кг/м.

15. Определяем мощность, затрачиваемую на продавливание футляра:

Определяем требуемую мощность УГБ:

N _у = 69,9 + 0,71 + 1,21 = 71,82 кВт.