2018-03-09
1108
Магистральные трубопроводы рассчитывают по методу предельных состояний. Предельным состоянием называют такое, при достижении которого нормальная эксплуатация рассчитываемой конструкции становится невозможной. Различают первое, второе и третье предельные состояния. Первым предельным состоянием называется такое, при достижении которого рассматриваемая конструкция теряет несущую способность, или способность сопротивляться приложенным к ней усилиям, т.е. разрушается. Второе предельное состояние характеризуется чрезмерными, недопустимыми при эксплуатации остаточными деформациями или колебаниями. Третье предельное состояние определяется чрезмерными, недопустимыми при эксплуатации трещинами.
Уложенные в грунт магистральные трубопроводы рассчитываются по первому предельному состоянию, т.е. принимают, что наибольшее усилие, испытываемое трубопроводом, не должно превышать его несущей способности.
Для уложенного в грунт трубопровода достижение предела текучести не означает потерю работоспособности. Трубопровод может успешно эксплуатироваться до тех пор, пока напряжения в нем не достигнут предела прочности. При этом, в расчетах на прочность считают, что он идеально круглый, учитывая лишь внутреннее давление. Это воздействие оказывает основное влияние на работу трубопровода, находящегося под землей.
|
|
|
Таким образом, для определении несущей способности конструкции необходимо определить продольные напряжения в трубе и провести проверку прочности подземного магистрального трубопровода.
Продольные осевые напряжения sпр.N, определяются от расчетных нагрузок и воздействий с учетом упругопластической работы металла. В частности, для прямолинейных и упруго-изогнутых участков подземных и наземных (в насыпи) трубопроводов при отсутствии продольных и поперечных перемещений, просадок и пучения грунта продольные осевые напряжения определяются по формуле:
(1.3)
Где:
α – коэффициент линейного расширения металла трубы (для стали α=1,2·10-51/˚С);
- коэффициент надежности по нагрузке (внутреннему рабочему давлению в трубопроводе), выбирается в соответствии по таблице 1;
- рабочее давление, Па;
Е – модуль упругости металла. Для стали принимается равным 2,06·105МПа;
– толщина стенки трубы, м;
– внутренний диаметр трубопровода, м;
- коэффициент Пуассона, для углеродистой стали 0,25-0,3.
– расчётный температурный перепад, принимаемый положительным при нагревании, °С. Определяется согласно формуле:
, (1.4)
Где:
- то же, что и в формуле (1.5);
|
|
|
– определяется согласно формуле (1.2).
Если 
, то в трубопроводе возникают сжимающие осевые продольные напряжения, которые должны учитываться при расчете толщины стенки. Следовательно, возникает необходимость в пересчете параметра по формуле:
(1.5)
Где:
- коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние труб, определяемый по формуле:
, (1.6)
