Исходные данные.
Характеристика подводного перехода
При укладке подводных трубопроводов необходимо производить проверку устойчивости трубы против смятия под действием внешнего гидростатического давления воды по формуле. Горизонтальная составляющая действует на трубу, сдвигая её в сторону от оси траншеи. Для противодействия за счет дополнительной нагрузки q создается сила трения. Балластировку подводных трубопроводов в пределах участка… Читать ещё >
Исходные данные. Характеристика подводного перехода (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
По нормативной литературе для трубы диаметром 1020×16 мм выписываем необходимые данные:
- — Площадь сечения, F=504 см2;
- — осевой момент сопротивления W=12 480 см3;
- — осевой момент инерции I=636 600 см4;
- — удельный вес металла трубы qm=3960 Н/м.
При расчете устойчивости против всплытия подводного трубопровода, пересекающего реки, необходимо учитывать вертикальную и горизонтальную составляющие силового гидродинамического воздействия потока воды на трубу в процессе укладки трубопровода на дно траншеи.
Горизонтальная составляющая гидродинамического воздействия на единицу длины трубопровода.
.
где — гидродинамический коэффициент обтекания трубы водным потоком; - средняя скорость течения воды в слое на уровне уложенного на дно подводной траншеи трубопровода, м/с; - удельный вес воды с учетом растворенных в ней молей, принимаемых равным (1,025−1,15)104Н/м3.
Коэффициент определяется в зависимости от числа Рейнольдса.
.
.
.
По экспериментальным данным, при Re<105; для гладких труб и для бетонированных или офутерованных труб при 105.
.
Вертикальную составляющую воздействия гидродинамического потока на единицу длины трубопровода Py рассчитывают по формуле.
.
где — гидродинамический коэффициент подъемной силы, .
.
Интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода по формуле.
.
где — угол поворота оси трубопровода в вертикальной плоскости на выпуклом и вогнутом рельефе (в радианах); - радиус кривизны рельефа дна траншеи, который должен быть больше или равным минимальному радиусу упругого изгиба оси трубопровода из условия прочности; E — модуль Юнга, E=2,61 011 Па.
.
Выталкивающая сила воды по формуле.
.
Для расчета устойчивости подводного трубопровода с учетом гидродинамического воздействия потока жидкости следует иметь в виду следующее. магистральный трубопровод балластировка Вертикальная составляющая Py действует в том же направлении, что и выталкивающая сила воды.
Горизонтальная составляющая действует на трубу, сдвигая её в сторону от оси траншеи. Для противодействия за счет дополнительной нагрузки q создается сила трения.
.
где k — коэффициент трения трубы о грунт при поперечных перемещениях трубопровода, для илистых и суглинистых грунтов k=0,4.
Отсюда.
.
Величина вводится в формулу так же с положительным знаком.
Тогда требуемый вес балластировки в воде будет определен по формуле.
.
где — коэффициент надежности по нагрузке, для чугунных грузов; qтр — расчетный вес единицы длины трубопровода в воздухе с учетом изоляции при коэффициенте надежности по нагрузке nсв=0,95; qдоп — с учетом возможного опорожнения трубопровода (по СНиП 2.05.06−85*) может быть принятой равной нулю.
.
Соответственно формула для расчета веса балластировки в воздухе принимает вид.
.
где — удельный вес материала пригруза.
При укладке подводных трубопроводов необходимо производить проверку устойчивости трубы против смятия под действием внешнего гидростатического давления воды по формуле.
.
где — средний диаметр трубы,; - глубина водоёма; - глубина заложения трубопровода от дна водоёма до верхней образующей.
0,016 м>0,545 м, следовательно, устойчивость трубы против смятия обеспечивается.
Балластировку подводных трубопроводов в пределах участка подводно-технических работ выполняют кольцевыми чугунными грузами, жестко фиксируемых на трубопроводе.
Расстояние между одиночными чугунными грузами рассчитывают по формуле.
.
где , — средняя масса и объем одного груза соответственно.
Выбираем чугунный кольцевой груз диаметром 1020 мм: Р груза=2000 кг, R1=630 мм, R2=560 мм, R3= 550 мм, А=723 мм, В= 610 мм, С=1300 мм.
.
Число пригрузов, необходимое для балластировки участка трубопровода длиной L, определяют по формуле Дробное число N округляют в большую сторону до ближайшего целого числа.