Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

At,,p,

л»

nctiooiian магистраль ~

Рис 19. Схемы участков с различными поздсйсгвнямн

19.6). Такой тип закреплен! является более рациопалы1Ым, 4i-v) устройство специального бетонного упора, так как трубопровод-якорь в .тальисншсм используется в случае преобразования лупиига по вторую магистраль.

В связи с этн.м возникает необходимость определепня переме-Н1СППЯ в месте стыка двух участков трубопровода, а прн устройстве трубопровода-якоря - необходимость определения его минит мальной длины, обеспечиваюшее минимальное перемещение.

Рассматриваем случай, когдг фнзнко-мехапические характерич. стньи грунта в гсо,мстрическне параметры трубы одинаковы для об01г\ участков, а длины участке

обоих у

таковы, что их можно принимать нолубсскоиечнымн.

Решение будем искать как д.1я статически неопределимой системы .ve тодом сил, испотьзуя ранее полученные решения для гол> бесконечных уча-i стков.

Разрежем рассматриваемый участок трубопровода в месте стыки, по обоим концам установим за1.чуи>кн и «рнложи.м к ии.м неизвестное усилнц X. Его величину определим hs условия неразрывности перемещений

«.II «112 О, (4.65)

где U(ii - перемещение сечения О, как сж)бодного конца первого (."гсвого) участка при во;1Действни тшпературы, давления и усилия X; Uc2 - то же для второго (правого) участка.

Как и ранее, рассматриваем два случая работы грунта на этих участ-"

ках.

При отсутствии участка предельного равновесия грунта перемещения •определяются по фор.му.чам;

Х-(«Д,Е 1 0,2о.,ц,) F

.A-~<u,A,£ + 0,2ff„,) F EFy

Подставляя (4.66) н (4.67) в (4.60), получаем искомое усилие

(4.67)

-0.1 (Окщ+Окц2>

(4.68)

Подставляя (4 68) в (4.66) или (4.67), получаем искомое перемещение

2Y Еу

(4.69

Критерием отсутствия участка предельного равновесия является условие

uEFy

< 1.

(4.70)

Ргн.РТтГ-"""-"" "° формуле (4.69), проверяют критерий (4.70). щенис выполняется, то полученное значение искомое перемер

Длину участка, на котором нроисуодиг перемсщеняе, определяют и» вмражснпя (4.35). используя зависимости (4.68) и (4.69):

Если критерий (4.70) ие выполняется, то расчет необходимо вынадпять по формулам, учитывающим наличие участка предельного равнонс-сия го\пта. Эти формулы получаем аналогично предыдущим, используя решение (4.25).

Иензеесгное зсилие X определяем По формуле (4.68), а продольное перемещение в .месте стыка обоих у-частков и длина участков, на которых происходит псремсшенме трубопровода, опрсделяютси соответственно по формулам:

1 ( Лф (S,-sY

(4.72)

(4 73)

S, =-- (аМ,Е 0,2акц ,) F; (аМЕ •- 0.2акц J F. (4.74)

Причем условно принято, что SiSo.

§ 6. примеры расчета

Пример 1. Определить продольное перемещение подземного участка стального тру бvн(poвoдa в Месте при.мыкалня к открытому П-образному компенсатору. Трубопровод диаметром Dh = 1420 мм, тадщиной стенки 619,5 ми, температурный перепад Д/=60 "С, внутреннее давление р 7,5 МПа, коэффициент перегрузки п,, = 1,1. Глубина заложения трубы (до вер.хней образующей) Л 100 с.«. Грунты-сут.шнки со следующими физико-механическими характеристиками: объемный вес Vip=0,0143 Н/см, угол внутреннего трения чгр-1°, улельиос сцеш)сние с,.р=0,01МПа=1 Н/см обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта d о=0,026 МПа/см, козффицнснт перегрузки ягр=0,8.

Параметры П-образного компенсатора: вылет компа1сатора /«=20 м» ширина полки компенсатора 1п~8 м, радиус изгиба оси отводов р„=280см.

Определяем жесткость компенсатора. Параметр отводов:

Я-5? - . 0,111.

Коэффициент уменьшения л<есгкосгй отвалов при ><0,3 составляет

К 0,111

1.65

1,65

0,067.

Пзгибная жесткость прямой трубы будет

2.1 • 10».я tl42*-~ (142 -2 1.95)*) дз см = 4.42-10" Н см».

ор-иГД!"" П-образ„ого компенсатора определяем с использованием

0,067

/ 4,42-10« -(1.42.2S03-f-3,M.2SO.2O0O 2.28.28O.2000)4-O.67.2000»J

- 1,34.2803-f.. 2-2000.2808-f 800-2000-"-4-280.20001: --0,118 (МПа-см)-! = 0,118-10-2 H-i-cM Жесткость компенсатора-величина, обратная податливости-1 I

= 8,5 МПа-см -= 850 Н/см.

бц 0,118 1

Определяем предельное сопротивление грунта продольным нсрсм«)Щ ниям трубы.

.г •(н-Овп) n(И2-138,l2) Площадь сечения степок трубы f -.-й- .-.--

= 857 см».

•Вес единицы длины трубы V-p 7-85-10 - 857 = 67,3 Н/см.

Вес продукта (газа) в единице длины трубы

?газ 100npPD2„ = 0.95-100-7,5-1.3812 1360 Н,м= 13,6 Н/см. Вес трубы с продуктом

9п. т - 9тр -! 9<а.» - е7,3 + 13,6 81 Н/см.

Коэффициент, учитывающий образование свода естествениого равновесие грунта, опрслсляем по фор.муж (3.22)

fft= -0,04б(-у-! 0,367 1-0,060,30.

Предельное сопротивление грунта сдвигу определяем по формзле (3.20) = 0,8 (81 tg 11 + 2-0,0ИЗ-0,Зл-142 tg 1Г 0,6я-142-1.0) = 311 Н/ем 3,11 МПа см. Определяем эквивалентное продольное усилие. Находим кольцевые напряжения оц = 292,1 МПа; эквпва-чентнос усилие будет

1.1-7.5-138.1 2-1.95

S - (12-10-«-60-2,1 -106 -1- 0,2-292,1) 857 = 1.797-105 МПа-см» = = 1,797.10 Н.

Определяем параметр упругой работы грунта по формуле (4.11)

Vn-142-0,026 „ , л 1 -:-=2,54-10 см \ 2,1-10» 857 Ш

Проверяем критерий, характеризтощий наличие участка предельного равно! .весия грунта по длине трубопровода, по выражению (4.44) , 1.797-№-2,54 10-«

3,11Н--:--

857-2,54.10-*

1S.I>1.

п этом случае продольное перемещение определяют по форй!уле 14.45). По ф,р\,ул:1М определяем пара-мстры а н b

1,797-1№ , 2,1-10«-857-3,И „ с = - -: --1---г-:---7./7-10* см.

/ 1.797 - 10 Y ( \

К 8,5 / 1,2,54-10--8,5 ) V4,5]-]08=2,12-10* см.

8,5- 3,11

г=4,51-10«;см".

Так как /;/й=2,12 -10*/7,76 • 10«=0,0027<0,1, то для определения перемещения по формуле (4.45) используе.м приб,7иженное выражение (4.51)

„„.,-L.W. 29.03 см. 2 7,77-10«

Д.нту участка, на которо.л1 имеют место продольные периадсщения, онредляем по формуле (4.47).

3 1,797-10- -0.85-109-29,03

2.54-10-8 311

= 5,77-10* см- 577 м.

Пример 2. Определить продольное пере.мещение в месте сопряжения двух Участков газопровода с различным температурным перепадом и внутрси-ннм давлением. Для первого участка Afi=60 °С, pi=7,5 МПа; для второго участка А/а-45 "С, Pi = b ЛШа,

Трубопровод иа обоих участках из труб 1420X19,5 мм, грунты-суглинкн со следующими характеристиками: объемный вес грунта Yrp"=l,43 • 10 Н.см, угол внутреннего трения (ргрП", удельное сцепление сгр=0.01 .lПa-l Н/см, обобщенный коэффициент касательного сопротивления грунта Cv „ = 0,026 МПа/ем, площадь сечения стенок трубы F-8o7 см*, вес единицы длины трубы Чтр=С8 Н/см, вес трубопровода (с продуктом) на первом участке щ. т=81.6 П/см, па втором-ргп. г = 77,1 Н/см.

Определяем кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления;

а) на первоУ! участке

a.,,- .Jf£mi = -iJ.S 292,1 МПа;

б) иа Втором участке

КЦ -

2-1,95

1,1 5-138.1 2-1,95

== 194,8 МПа.

Определяем эквивалентное продольное сжимающее усилие по форчу.-1е (4.74):

а) на первом участке

(0.2-292,1 -f 12-10-»-2.М05-60)857= 1,795-105 МПа-см* = = 1,795-10Н;

б) па втором участке

S-i (0,2-194.8+12-10-»-2,МО* 45)857- 1,306-105 МПа-см* = == 1,306-10 Н.

Вычисляем параметр упругой работы грунта по фор.муле (4.11)

Vnl42-0,026 „ г. . ------2,54-10-* см. 2.1-105 857

Предельное сопротивление грунта продольным перемещениям трубы онпЯ деляем по формуле (3.20) "

а) на первом участке

<1пр 0,8(81,6tgn 42O,0l430,32.3,!4•1422tgИ + -0,63,14 142 1,0) = 316,8 Нсм = 3,!68 ЛШасм;

б) на втором участке <2ир -316,1 Н/ем 3,61 МПа-см. W

Определяем продольное перемещение газопровода в месте стыка двщ

участков в прсдположеппи отсутствия участка предельного равновес1 :грунта

л Ai -1,795-10 1,306 105 2-2,1.Ш=-857-2,54 10-*

2EFy Проверяем критерий

Angfy 0,53 2.1 -105-857 (2,54 - ;о-4г пр 3,168

--=-0,53 см.

"1,97>1,

Так как критерий пе выполняется, то расчет йедем с учетом ,,ашч„я стка предельного равновесия грунта. "( с ) чспт па.пппя j

псиис""" " ™ уастков трубопроЕода определяем, решая ypj

aN-~2hN l-c-O, 1 1 1

Ei lip 1

857 • 316,1

1,796 10

fnp 857-316,8 - -0.117.10-- (HcM)-i;

1,306 - 10

857 . 316,8 " 857 316,1

17,916 CM-i:

316,e

857 (2,54-10-4)2

Fti „p

(1,796-107) 857-316,8

Eanp 857 (2,54 10-«)2

857-316,1

55,85-10 H/cm;

17,916- Vl7,916 +0,117-10~55.85-10

... З.РеЯЧенне в месте стыка обоих участков с учетом упругопластЯ ческой работы грунта определяем по форме (4.72) } нр) опластщ

Д« =

2-2.1-105-857

3,168

(2,54-10-*)*

(1,796-108 - 1,551 105) 4-3,168

= 0,67 см.

Расстояние от места стыка до неподвижного сечения будет;

„а нервом участке

5, - л-

<1

«1 гр

2.5410-

1,79б10--1.551- 10--

316,8

2,54-10"

316,8

= 15 619 см . 156 м;

на втором участке 3

1.306-10-- 1,551 10 +

316,1

2.54-10

2,54-10-

316,1

156 м-

Таки-vi образом, перемещение в месте стыка обоих участков составит 0,67 см, а длины участков, на которых происходит перемещение,- примерно 156 м-

Прнвсдено решение, когда вследствие разности удельных весов трубопровода с продуктом изменяются предельные сопротивления грунта нро-дольиым персА1ещением- Предельные сопротивления грунта могут также изменяться за счет различных физико-механических характеристик грунта-

При одинаковых параметрах трубы и грунта иа обоих участках решение упрощается. Решим тот же пример при одинаковых

(81,6 - 77,1) ?пт1 911Т2 ------ = 79.4 И/см,

пр, = /пр 2 flip = 0,8 (79,4 fg 1 Г-f 2-0,0143-0,32-3.14 х X 142-i-tg 11°-!-0,6.3,14-142-1) =-316.4 Нсм = 3,164 МПа-см-

Определи.м перемещение в месте стыка обоих участков но формуле (4.72)

До--

2-2,М0*-857 (1.795-105 - 1,306-10*) 4-3,164

3,164

(2,54-10-«)

-=2,778-10-9 (4,904-10-!- 1,897-Ю)--0,66 см.

Расстояние от места стыка до неподвижного сечення определяем но (4.73)

1,795-10-1.306-10

316,4

2,54-10-

2,54-10-*

316,4

1,56.10* см = 156 м-

Обычио в месте сопряжения рассматриваемых участков трубопроводов устанавливают тройинковыс соединения, которые воспринимают изгибающие момеиты. Для уменьшения последних при проектировапии обычно продольные перемещения ие должны превышать толщину стенки тройника более чем в 1,5-2 раза.

Еслп перемещения, как в данном примере, превышают это значение, то для уменьшения воздействий па тройпиковые соединения следует устраивать подземный компенсатор-упор.