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 57 58 59 60 61 62 63 64 [ 65 ] 66 67 68 69 70 71 72

больший диаметр. Его работа сильно отличается от работы других трубонроводов. С берегами он сопрягается посредством пространственных компенсаторов (рпс. 17. 12, б). Опоры перехода имеют выносные пяты. Для осмотра перехода внутри пролетного строения проло-жеп небольшой пешеходный мостик.

Рис. 17. 12. Переход пяти трубопроводов, четыре из которых являются поясалш несущего решетчатого пролетного строения. Пролет перехода 103 м.

Переход монтировали из отдельных секций, изготовленных в заводских условиях, которые доставляли на место автотранспортом. Боковые фермы были собраны из четырех секций длиной около 26 м каждая. Опорные секции, примыкающие к пятам, при монтаже были установлены на вспомогательные монтажные опоры. Две средние секции монтировали с понтонов. Переход монтировали четыре дня. Нагрузка на пролетное строение 2350 кПм. Общий вес конструкции 68 т.

В тех случаях, когда арочный переход состоит из нескольких труб с различным режимом эксплуатации, применяют распорки, которые могут поворачиваться в местах крепления к трубам (рис. 17. 13). Такие распорки .могут слул;ить и гасителями вибрации.

Как видно из приведенных выше примеров, в СССР и за рубежом применяют различные системы арочных переходов для транспорта газа и жидких продуктов. Как правило, переходы делают с использованием несущей способности труб. Отношение стрелы подъема арок к пролету у большинства переходов составляет /i~4g.

Очертание осей арок принимают по параболе, окружности, а также по катеноиду. При выборе очертания оси арок стремятся уменьшить возникающие в арках напряжения изгиба, а также упростить изготовление перехода.

Б арочных фермах, а также в арках, состоящих из одного трубопровода, наряду с криволинейными применяют и прямолинейные элементы. Это упрощает изготовление, но может вызвать дополнительные напряжения изгиба. Сопряжение арок с опорами делают жестким, упруго-защемленным п шарнирным, причем последнее широко применяют за рубел?ом. Это объясняется тем, что в бесшарнирных арках возникают значительные напряжения Б пятах при изменении

длины оси арки трубопровода от колебаний температуры стенок труб и под воздействием внутреннего давления, а также от осадки опор. Двухшарнирные арки часто применяют, когда условия работы поясов не одинаковы, при недостаточно надежных грунтах и при больших пролетах.

Однотрубные арочные переходы без оттяжек применяют при относительно небольших пролетах, примерно до 40 диаметров труб арки. Для повышения боковой устойчивости и жесткости при восприятии ветровой нагрузки применяют переходы, состоящие из нескольких рабочих ниток, которые связаны между собой распорками или решеткой и образуют фермы.

В тех случаях, когда в двухниточных переходах недостаточна вертикальная жесткость, устраивают дополнительно один или два пояса жесткости, и так образуется пространственная арочная ферма. При бесшарнириом опирании трубопроводы заделывают в опоры. При упругом защемлении пят применяют присоединение арок к опорам на фланцах. Торцы арок в этом случае заглушают и для подачи продукта вваривают патрубки или устраивают перемычки. Таким же образом присоединяют трубопроводы п в двухшарнирных арочных

Рис. 17. 13. Конструкция распорок, допускающая вертикальное смещение арок относительно друг друга.

переходах, у которых в пятах арок располагают шарнирные устройства.

При проектировании трубопроводов, примыкающих к аркам, учитывают деформации, которые возникают в пятах во время эксплуатации перехода, а также смещения труб в грунте.

Монтаж арочных переходов производят из отдельных готовых секций. Размер секции назначают исходя из принятого метода монтажа, наличия подъемных механизмов и средств транспорта. Секции транспортируют на автомашинах с прицепами и на трейлерах в вертикальном или горизонтальном положении.

На месте монтажа элементы можно укрупнять до полуарок или даже целых арок. Монтаж производят: а) путем установки всего пролетного строения краном или на плаву; б) соединением двух готовых полуарок, подаваемых на место с берегов; в) навесным способом с применением вспомогательных оттяжек; г) с постановкой дополнительных (часто инвентарных) опор; д) с устройством подмостей. Способ монтажа влияет на расчет перехода. Часто во время монтажа при восприятии собственного веса арки работают как трех или двухшарнирные, а во время эксплуатации - как бесшарнирные.

§ 2. СИСТЕМЫ АРОЧНЫХ ПЕРЕХОДОВ И РАЗЛИЧНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

Классификация арочных переходов

При пересечении трубопроводами препятствий применяют различные решения арочных переходов. Это зависит от местных условий и рельефа местности, диаметра и числа трубопроводов, величины пролета, грунтовых условий, требований эксплуатации, условий монтажа.

Арочные конструкции отличаются от балочных тем, что на опорах помимо вертикальных составляющих - опорных реакций имеют место горизонтальные составляющие - распор. Наличие распора вносит особенности как в конструкцию перехода, так и в их монтаж. По конструкции пролетного строения арочные переходы подразделяют на:

а) однотрубные переходы без вспомогательных конструкций;

б) переходы с увеличенной поперечной жесткостью с помощью стоек и оттяжек (тросов);

в) переходы, состоящие из двух и более связанных между собой рабочих трубопроводов;

г) переходы с вспомогательными конструкциями, работающими совместно с одним или несколькими трубопроводами (увеличивающими поперечную жесткость, а также общую несущую способность);

д) переходы, в которых трубопроводы не включаются в несущую конструкцию арок.

По виду опор (передаче нагрузок на грунт) арочные переходы подразделяют на:

а) простейшие переходы с передачей распора па трубопровод и вертикального давления непосредственно на грунт;

б) переходы с упорами, воспринимающими распор;

в) переходы с массивными опорами.

Переходы могут быть без мостика и со смотровым мостиком. Помимо этого арочные переходы, как и другие системы, проектируются однопролетными и многопролетными. Переходы также различают по степени заделки труб в пятах, по очертанию арок и по методу монтажа. При восприятии собственного веса арки могут работать как трехшарнирные, двухшарнирные или бесшарнирные. В некоторых случаях арочные переходы выполняют с затяжкой.

Простейшие однотрубные арочные переходы без специальных опор

Простейшие арочные переходы не требуют устройства опор (рис. 17. 14). В месте перехода трубопровод выходит пз земли под углом, поднимаясь над препятствием, и затем вновь под тем или

"(епезобетонноя плита

Рис. 17. 14. Простейшие арочные переходы без устройства специальных

опор.

пным углом к горизонту уходит в землю. Лишь при значительной величине пролетов (20-25 и более) и недостаточно плотных грунтах может потребоваться укладка под трубопровод в местах опирания его на грунт распределительных железобетонных плит (рис. 17. 14, в). Плиты укладывают аналогично тому, как это делают в прямолинейных переходах балочного типа.

Возможно строительство следующих трех типов арочных переходов:

1) из трех крнполинеГшых участков труб, изогнутых холодным или иным способом; между криполннсниыми участками располагаются прямые отрезки труб (рис. 17. 14, а);

2) из четырех криволинейных участков с прямой вставкой посередине пролета. Допускается помещать прямые участки между кривыми и вблизи пят (рис. 17. 14, б);

3) из труб, согнутых по заданной кривой (по окружности, по параболе или по иной кривой), с криволинейными участками, изогнутыми у пят в обратную сторону (рис. 17. 14, в).

Наибольший пролет, естественно, можно перекрыть арками последней конструкции, так как в этой схеме при правильном назначении очертания арки изгибающие моменты в трубах значительно-меньше, чем в первых двух. Во всех схемах от вертикальных нагрузок максимальные изгибающие моменты будут меньше, чем в балках того же пролета. Величина изгибающих моментов в арках зависит от их первоначального очертания, изменения очертания под нагрузками (включая температурные, а также внутреннее давление), от жесткости арок, от заделки пят, смещений опорных сечений, методоа монтажа. Но даже при самых неблагоприятных условиях арочные переходы на вертикальные нагрузки работают не хун%е прямолинейных балочных того же пролета. Устойчивость арок в вертикальной плоскости обычно тоже не ниже, чем у прямолинейных переходов с защемленными концами.

В защемленной по концам балке крнтичес1;ая сила продольного изгиба будет

4я- EI

Мир =

Для двухшарнирной пологой арки критическую силу определяют по формуле

iV кр--,

где h - длина дуги арки (точка перегиба будет находиться в ключе).

Для бесшарнирной арки точка перегиба также будет находиться в ключе и каждая полуарка будет работать как односторонне заделанный стержень с шарнирной опорой в ключе. Поэтому длина дуги в бесшарннрной арке по сравнению с двухшарнирной должна быть умножена на 0,7, т.е.

4я2 EI

(0,7 ia)

В однотрубных арочных переходах определяющей чаще всего является устойчивость арок из плоскости, т. е. работа на сжатие и изгиб от ветровой нагрузки криволинейного стержня длиной /а-

В плоскости, перпендикулярной плоскостп арки, последняя может быть проверена как внецептральпо сжатый элемент согласно СНиП II. В. 3-62. При е;с<10 по фор.муле

где Л - расчетное осевое усилие в арке с учетом коэффициентов перегрузки; F - площадь сечения трубы; с - коэффициент понижения напряжений, зависящий от относительного эксцентриситета приложения осевой силы арки в ее плоскости и типа сечения:

где ф(, - коэффициент продольного изгиба из плоскости арки (берется в зависимости от свободной длины); Сх == - наибольший относительный эксцентриситет приложения осевой силы; R„ - расчетное сопротивление (с учетом коэффициентов однородности п условий работы).

За расчетную длину, учитывая упругое защемление пят, можно принять /р 0,6 /а (4 - расчетная длина дуги арки).

Исходя из устойчивости пролеты простейших однотрубных арочных переходов следует назначать примерно такими же, как и для прямолинейных балочных переходов без компенсации продольных деформаций из тех же труб. На газопроводах при трубах диаметром 529-1020 мм максимальный пролет 20-40 м.

Пролет арочных переходов, осуществляемых по схемам, приведенным на рис. 17. 15, за счет повышения поперечной жесткости и надлежащего подбора очертания арок может быть увеличен до 30-60 м и более.

Поперечную жесткость можно повысить за счет забивки в одном- трех местах по сторонам от трубопровода упорных свай, между которыми он свободно перемещается в вертикальной плоскости (рис. 17. 15, а), или постановки оттяжек (рпс. 17. 15, б). Оттяжки ставят или посередине пролета в обе стороны, или на расстоянип -Vs пролета. Во втором случае от оттяжек на арку передается сжимающее усилие. Оттяжки натягиваются под небольшим углом к горизонту, так как в противном случае натяжение их будет заметно изменяться при вертикальных перемещениях арки от внутреннего давления и изменения температуры (с учетом смещения пят).

За расчетный пролет в простейших арочных конструкциях без опор принимают расстояние между началом обратных кривых (вогнутых вниз) у пят арок, которые, как правило, должны располагаться в грунте. При малых пролетах арок соблюдение этого правила не обязательно. Не следует пролет в свету простейших арочных переходов назначать больше, чем величина расчетного пролета минус 2-4 л«, в зависимости от наденчности защемления пят арок.

В местах выхода трубопровода из грунта нужно отсыпать насыпи (см. рис. 17. 14 и 17. 15). Насыпи увеличивают защемление пят