В данном способе укладки при заливе внутрь трубопровода воды образуется переходный участок с (рис. 2.1). Каждое сечение трубопровода последовательно испытывает значительные напряжения от изгиба, при этом для сохранности трубопровода должно выполняться следующее условие прочности:
(2.40)
где – соответственно максимальные изгибающие моменты для участка a и b; - нормативное сопротивление трубной стали, равное пределу текучести.
Выполним геометрический и прочностной расчеты, считая известными следующие величины: ; ; ; .
При известном отношении по уравнению:
(2.41)
или из графика (рис. 2.2) можно найти соотношение между длиной изогнутого участка с и участка, заполненного водой, а; . Длину заполненного водой участка а определяем по выражению:
(2.42)
Рисунок 2.1 - Расчетная схема переходной кривой
Рисунок 2.2 - Зависимость n от q1/q2
Тогда и .
Опорная реакция:
(2.43)
Максимальный изгибающий момент на участке a
(2.44)
а для участка b
(2.45)
Для облегчения расчетов можно использовать график зависимости коэффициентов и от (рис. 2.3). Максимальные напряжения в трубопроводе на участке а
(2.46)
а для участка b
(2.47)
здесь - средний радиус трубы,
(2.48)
Если условие прочности не выполняется, необходимо искусственно изменить отношение , например, использованием утяжеляющих грузов или разгружающих понтонов.
Рис. 2.3 Зависимость ψa, ψbот q1/q2
Новое значение соответствующее условию прочности, будет
(2.49)
При укладке с поверхности воды также рассчитывают число оттяжек, удерживающих трубопровод в створе от сноса течением реки.
Расстояние между оттяжками:
при двух пролетах
(2.50)
при трех пролетах
(2.51)
при четырех и большем числе пролетов
(2.52)
здесь - расчетное сопротивление трубной стали; – интенсивность воздействия гидродинамического потока на трубопровод,
(2.53)
– коэффициент, зависящий от отношения длины трубопровода к диаметру, при - проекция смоченной поверхности трубопровода на вертикальную плоскость.
Определив расстояния , находим прогиб трубопровода f:
для прибрежных пролетов
(2.54)
для русловых пролетов
(2.55)
Величина f должна быть не больше, чем половина ширины дна траншеи.