Трубопроводная система

 

Использование: при прокладке магистральных трубопроводов. Сущность изобретения: по сторонам подземного трубопровода размещены в грунте анкера-сваи и сверху с упором на него связывающие пары анкеров-свай-перемычки. Балка-ложемент размещена между трубопроводом и всеми перемычками. 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может найти применение при прокладке магистральных трубопроводов.

Известны трубопроводные системы.

Одна из них содержит подземный трубопровод и размещенные на нем сосредоточенные группы утяжелителей. Однако обеспечивая уменьшение числа точек сосредоточения утяжелителей и повышение тем самым удобства работ благодаря возможности установки монтажной техники (кранов) на сокращенном числе точек вдоль трассы, система весьма материалоемка, поскольку использует в больших объемах бетон для утяжелителей.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является трубопроводная система, содержащая подземный трубопровод и размещенные в грунте по его сторонам анкерно-свайные пары, связанные поверх трубопровода и с упором на него перемычками (см. источник).

Недостатками известного технического решения, принятого за прототип и обладающего низкой материалоемкостью, являются: увеличенное число анкерных пар из-за относительно малых пролетных расстояний между парами как следствие тонкостенности современных магистральных трубопроводов и подверженности значительному прогибу в пролетах при действии направленных вверх силы пучения и архимедовой силы; недоиспользованием при малых пролетах предельной несущей способности свайно-анкерных пар, которые в силу технологии их погружения (забивка и выстреливание в грунт) достаточно массивны и поэтому весьма прочны на разрыв, т.е. при соответствующих грунтовых условиях обладают весьма высокой несущей способностью.

Целью изобретения является уменьшение числа анкерносвайных пар трубопроводной системы без нарушения ее изгибной и контактной (под перемычками) прочности.

Это достигается тем, что в трубопроводной системе, содержащей подземный трубопровод и размещенные в грунте по его сторонам анкерно-свайные пары, связанные поверх трубопровода и с упором на него перемычками, система снабжена балкой-ложементом, размещенной между трубопроводом и перемычками, при этом расстояние между анкерно-свайными парами определено из условия прочности стенки трубопровода в пролете между парами и под их перемычками под действием в пролете силы пучения грунта или архимедовой силы, равных предельной несущей способности пары.

На фиг. 1 изображен боковой вид трубопроводной системы, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Трубопроводная система содержит подземный трубопровод 1 и размещенные в грунте по его сторонам анкерно-свайные пары 2, связанные поверх трубопровода и с упором на него перемычками 3. Система снабжена балкой-ложементом 4, размещенной между трубопроводом 1 и перемычками 3, при этом расстояние между анкерно-свайными парами 2 определено из условия прочности стенки трубопровода в пролете между парами и под их перемычками 3 под действием в пролете силы пучения грунта или архимедовой силы, равных предельной несущей способности пары 2.

Работает трубопроводная система следующим образом.

При всплытии пролетных участков трубопровода в период обводнения траншеи или прогибе от возникновения пучения промерзающего или оттаивающего грунта в каждой из двух свайно-анкерных пар каждого пролета трубопровода возникают вертикальные реактивные силы, достигающие предельной несущей способности пар. (Если пролеты определены так, как указано выше, что реактивные силы превзойти несущую способность пары не могут. При этом имеется в виду, что распределенная архимедова сила для каждого диаметра трубопровода строго фиксирована, а сила пучения (см. авт. свид. СССР N 1611009, 1988) характеризуется прогнозируемой ежегодной величиной для каждого региона и типа грунта, т. е. характеризуется предельной фиксированной величиной. Иными словами, как архимедова сила, так и сила пучения в определении пролета и подборе типа свайно-анкерных пар с позиции их прочности на разрыв по несущей способности грунта участвуют как расчетные величины).

Возникающие прогиб трубопровода в каждом пролете и смятие его стенки под перемычками 3 не приводят к разрушению трубопровода, поскольку уменьшение изгиба способствует размещение нейтральной оси 5 трубопроводной системы выше оси 6 трубопровода 1, а уменьшению смятия способствует оснащение балкой-ложементом 4.

Пример сравнительного расчета системы на прочность. Исходные данные: предельная несущая способность анкерносвайной пары по условиям технологии погружения P.

Параметры трубопровода: 1020·12 мм, W₁ 9467 см³.

Параметры сечения балки-ложемента: толщина вертикальной стенки 5 мм, ее высота 160 мм, толщина верхней горизонтальной и нижней криволинейной полок 8 мм, ширина верхней полки 81 мм, криволинейная по радиусу трубы ширина нижней полки 200 мм.

Момент сопротивления (в результате) совместного сечения трубы и балки W₂ 12889 см³.

Активная воздействующая сила распределенная по длине пролета l сила q.

Принятые допущения: не учитываются возможная кривизна трубопровода, температурный перепад, масса и внутреннее давление транспортируемого продукта; балку-ложемент считаем достаточно прочно соединенной с трубопроводом; система представляет собой неразрезную балку.

Наибольший момент в пролете имеет место над опорой и в общем виде равен М≈ 0,1ql², а напряжения σ = M/W. Из равенства напряжений в сравниваемых вариантах получаем: или l₂≈1,17ql₁.

Реактивная сила (несущая способность) свайно-анкерной пары в общем виде равна P ql (для двух полупролетов). Недоиспользование несущей способности в системе, не имеющей балки-усилителя, составляет: ΔP = (P₂-P₁) = q(l₂-l₁) = 0,17ql₁ Иными словами, согласно предложению предельная несущая способность анкерно-свайных пар реализована полностью, а пролетное расстояние возросло на 17% Таким образом, благодаря оснащению системы балкой-ложементом и подборе пролетного расстояния по условию реализации предельной несущей способности свайно-анкерных пар уменьшено число последних в трубопроводной системе.

Формула изобретения

Трубопроводная система, содержащая подземный трубопровод и размещенные по его сторонам в грунте анкеры-сваи и сверху с упором на него связывающие пары анкеров-свай перемычки, отличающаяся тем, что система снабжена балкой-ложементом, размещенной между трубопроводом и всеми перемычками.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2