ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ПОДЗЕМНЫХИ НАЗЕМНЫХ (В НАСЫПИ) ТРУБОПРОВОДОВ

6.23. Подземные и наземные (в насыпи) трубопроводыследует проверять на прочность, деформативность и общую устойчивость впродольном направлении и против всплытия.

6.24. Проверку на прочность подземных и наземных (в насыпи)трубопроводов в продольном направлении следует производить из условия

, (15)

где s_пр.N - продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий, МПа,определяемое согласно п. 8.25;

y₂ - коэффициент, учитывающийдвухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевыхпродольных напряжениях (s_пр.N ³ 0) принимаемый равнымединице, при сжимающих (s_пр.N <0) определяемый по формуле

; (16)

R₁- обозначение то же, что в формуле (4);

s_кц- кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа,определяемые по формуле

, (17)

где n - обозначение то же, что в формуле (12);

р- обозначение то же, что в формуле (7);

D_вн - обозначение то же, что в формуле (6);

d_н - номинальная толщинастенки трубы, см.

6.25. Продольныеосевые напряжения s_пр.NМПа, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетомупругопластической работы металла. Расчетная схема должна отражать условияработы трубопровода и взаимодействие его с грунтом.

В частности, дляпрямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных и наземных (в насыпи)трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок ипучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле:

(18)

где ; (19)

, (20)

- коэффициент линейногорасширения металла трубы, град^-1;

Е-переменный параметр упругости (модуль Юнга), МПа;

Dt - расчетный температурныйперепад, принимаемый положительным при нагревании, °С;

m- переменный коэффициентпоперечной деформации стали (коэффициент Пуассона);

n - обозначението же, что в формуле (12);

р - обозначение то же, что в формуле (7);

D_вн- обозначение то же, что в формуле (6);

d_н - обозначение то же, что в формуле (17);

s_i- интенсивность напряжений,определяемая через главные напряжения;

для данногочастного случая по формуле

; (21)

e_i - интенсивность деформаций,определяемая по интенсивности напряжений в соответствии с диаграммойдеформирования, рассчитываемой по нормированной диаграмме растяжения s - e по формулам

; (22)

; (23)

m₀ - коэффициент поперечнойдеформации в упругой области;

E₀-модуль упругости, МПа.

Абсолютноезначение максимального положительного Dt₍₊₎ или отрицательного Dt_(-)температурного перепада,при котором толщина стенки определяется только из условия восприятиявнутреннего давления по формуле (12), определяютсядля рассматриваемого частного случая соответственно по формулам

; . (24)

Длятрубопроводов, прокладываемых в районах горных выработок, дополнительныепродольные осевые растягивающие напряжения , МПа, вызываемые горизонтальными деформациями грунта отгорных выработок, определяются по формуле

(25)

где Е₀-обозначение то же, что в формуле (19);

l₀ - максимальные перемещениятрубопровода на участке, вызываемые сдвижением грунта, см, определяются поформуле

; (26)

l_m- длина участка деформациитрубопровода с учетом его работы за пределами мульды сдвижения, см;

, (27)

t_пр.гр - предельное сопротивлениегрунта продольным перемещениям трубопровода, МПа;

l - длина участка однозначныхдеформаций земной поверхности в полумульде сдвижения, пересекаемоготрубопроводом, см;

, (28)

x₀ - максимальное сдвижениеземной поверхности в полумульде, пересекаемой трубопроводом, см;

d_н - обозначение то же, что в формуле (17);

u_макс - перемещение,соответствующее наступлению предельногозначения t_пр.гр, см

6.26.Для предотвращения недопустимых пластических деформаций подземных и наземных (внасыпи) трубопроводов проверкунеобходимо производить по условиям

; (29)

; (30)

где - максимальные(фибровые) суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативныхнагрузок и воздействий, определяемые согласно п.8.27, МПа;

y₃ -коэффициент, учитывающийдвухосное напряженное состояние металла труб; при растягивающих продольныхнапряжениях ( ³0) принимаемый равным единице,при сжимающих ( < 0) - определяемый поформуле

, (31)

m, , k_н - обозначенияте же, что в формуле (5);

-кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа, определяемые поформуле

(32)

р - обозначение то же, что в формуле (7);

D_вн - обозначение то же, что в формуле (6);

d_н - обозначение то же, что в формуле (17).

6.27. Максимальные суммарные продольные напряжения , МПа, определяютсяот всех (с учетом их сочетания) нормативных нагрузок и воздействий с учетомпоперечных и продольных перемещений трубопровода в соответствии с правиламистроительной механики. При определении жесткости и напряженного состоянияотвода следует учитывать условия его сопряжения с трубой и влияние внутреннегодавления.

В частности, дляпрямолинейных и упруго-изогнутых участков трубопроводов при отсутствиипродольных и поперечных перемещений трубопровода, просадок и пучения грунтамаксимальные суммарные продольные напряжения от нормативных нагрузок ивоздействий - внутреннего давления, температурного перепада и упругого изгиба , МПа, определяются по формуле

, (33)

где m, a, Е, Dt - обозначения те же, что в формуле (18);

- обозначение то же, что в формуле (30);

D_н - обозначението же, что в формуле (12);

р - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, см.

6.28.Проверку общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскостинаименьшей жесткости системы следует производить из условия

, (34)

где S - эквивалентное продольноеосевое усилие в сечении трубопровода, Н, определяемое согласно п. 8.29;

m- обозначение то же, что в формуле (4);

N_кр - продольное критическоеусилие, Н, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода. N_кр следует определятьсогласно правилам строительной механики с учетом принятого конструктивногорешения и начального искривления трубопровода в зависимости от глубины егозаложения, физико-механических характеристик грунта, наличия балласта,закрепляющих устройств с учетом их податливости. На обводненных участкахследует учитывать гидростатическое воздействие воды.

Продольную устойчивостьследует проверять для криволинейных участков в плоскости изгиба трубопровода.Продольную устойчивость на прямолинейных участках подземных участков следуетпроверять в вертикальной плоскости с радиусом начальной кривизны 5000 м.

6.29. Эквивалентное продольноеосевое усилие в сечении трубопровода S следует определять отрасчетных нагрузок и воздействий с учетом продольных и поперечных перемещенийтрубопровода в соответствии с правилами строительной механики.

В частности, дляпрямолинейных участков трубопроводов и участков, выполненных упругим изгибом,при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунтаэквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода S, Н,определяется по формуле

, (35)

где m, a,Е, Dt -обозначения те же, что в формуле (18);

s_кц - обозначение то же, что в формуле (17);

F - площадь поперечного сечения трубы, см².

6.30*.Устойчивость положения (против всплытия) трубопроводов, прокладываемых наобводненных участках трассы, следует проверять для отдельных (в зависимости отусловий строительства) участков по условию

, (36)

где Q_акт -суммарная расчетная нагрузка на трубопровод, действующая вверх, включая упругийотпор при прокладке свободным изгибом, Н;

Q_пас - суммарнаярасчетная нагрузка, действующая вниз (включая массу - собственный вес), Н;

k_н.в - коэффициент надежностиустойчивости положения трубопровода против всплытия, принимаемый равным дляучастков перехода:

В частном случае при укладкетрубопровода свободным изгибом при равномерной балластировке по длине величинанормативной интенсивности балластировки - вес на воздухе , Н/м, определяется из условия

, (37)*

где n_б - коэффициент надежности понагрузке, принимаемый равным:

0,9 - для железобетонныхгрузов;

1,0 - для чугунных грузов;

k_н.в-обозначение то же, что в формуле (36);

q_в - расчетная выталкивающаясила воды, действующая на трубопровод, Н/м;

q_изг- расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободномизгибе трубопровода, Н/м, определяемая по формулам:

(для выпуклых кривых); (38)

(для вогнутых кривых); (39)

q_тр- расчетная нагрузка от массы трубы. Н/м;

q_доп - расчетная нагрузка отвеса продукта, Н/м, которая учитывается при расчете газопроводов и при расчетенефтепроводов и нефтепродуктопроводов, если в процессе их эксплуатацииневозможно их опорожнение и замещение продукта воздухом.

g_б - нормативная объемнаямасса материала пригрузки, кг/м³;

g_в - плотность воды,принимаемая по данным изыскания (см. п. 8.14),кг/м³;

В формулах (38)- (39):

Е₀ - обозначението же, что в формуле (19);

I -момент инерции сечения трубопровода на рассматриваемом участке, см⁴;

b - угол поворота оси трубопровода рад;

r -обозначение то же, что в формуле (33).

6.31*.Вес засыпки трубопроводов на русловых участках переходов через реки иводохранилища не учитывается. При расчете на устойчивость положения нефтепровода и нефтепродуктопроводов,прокладываемых на обводненных участках, удерживающая способность грунта учитывается.При проверке продольной устойчивости трубопровода как сжатого стержнядопускается учитывать вес грунта засыпки толщиной 1,0 м при обязательномсоблюдении требований п. 6.6 в частизаглубления трубопровода в дно не менее 1 м.

6.32.Расчетная несущая способность анкерного устройства, Б_анк, Н, определяется по формуле

, (40)

где z - количество анкеров водном анкерном устройстве;

m_анк - коэффициент условийработы анкерного устройства, принимаемый равным 1,0 при z = 1или при z ³ 2 и D_н / D_анк ³ 3; а при z ³ 2 и 1 £ D_н / D_анк £ 3

;

P_анк - расчетнаянесущая способность анкера, Н, из условия несущей способности грунта основания,определяемая из условия

, (41)

D_н - обозначение то же, что в формуле (12);

D_анк - максимальный линейныйразмер габарита проекции одного анкера на горизонтальную плоскость, см;

Ф_анк - несущаяспособность анкера, Н, определяемая расчетом или по результатам полевыхиспытаний согласно СНиП 2.02.03-85;

k_н - коэффициент надежностианкера, принимаемый равным 1,4 (если несущая способность анкера определенарасчетом) или 1,25 (если несущая способность анкера определена по результатамполевых испытаний статической нагрузкой).