Расчет устойчивости подводного трубопровода

 

Определим D_осндиаметр оснащенного изолированного и зафутерованного трубопровода:

                      (2.1)

 и ¾ толщина слоя противокоррозионной изоляции и футеровки, принимается согласно [5] и [6].

Условие устойчивости трубопровода на дне в период строительства и последующей эксплуатации имеет вид:

             (2.2)

Где:

 - необходимая величина пригрузки единицы длины трубопровода;

 - коэффициент надежности по нагрузке,для чугунных грузов принимаем 1; для железобетонных грузов – 0,9;

- коэффициент надежности против всплытия:

- для пойменных участков принимаем 1,05;

- для русловых переходов при ширине до 200м – 1,1

- для русловых участков переходов при ширине реки свыше 200 м - 1,15;

 - выталкивающая сила воды. Определяется по формуле (с учетом изоляции и футеровки):

                                     (2.3)

Где:

 - объемный вес воды с учетом взвешенных в воде частиц, принимается равным 10,3 – 10,8 кН/м³;

Определим число Рейнольдса:

,                                                   (2.4)

Где:

- средняя скорость течения воды;

– кинематическая вязкость воды, принимаем 1,01·10^-6 м²/с;

 - расчетная интенсивность нагрузки от упругого отпора при свободном изгибе трубопровода. Определяется по формуле:

                                   (2.5)

Где:

 – модуль упругости металла. Для стали принимается равным 2,06·10⁵МПа;

 – угол поворота трубопровода, равен 0,07 рад;

 – радиус упругого изгиба трубопровода, равен 1000 ;

 – момент инерции поперечного сечения трубопровода. Определяется по формуле:

                                          (2.6)

Где:

 - наружный диаметр трубопровода, м;

 - внутренний диаметр, м.

 - расчетная интенсивность нагрузки от вертикальной составляющей гидродинамического воздействия потока. Определяется по формуле:

                                   (2.7)

Где:

 – коэффициент лобового сопротивления и подъемной силы при обтекании трубы

 - объемный вес воды с учетом взвешенных в воде частиц, принимается равным 10,3 – 10,8 кН/м³;

 - средняя скорость течения воды;

 - ускорение свободного падения, принимается 9,81 м/с²;

 - диаметр оснащенного трубопровода, рассчитанный по (2.1);

 - расчетная интенсивность нагрузки от горизонтальной составляющей гидродинамического воздействия потока:

                         (2.8)

C_x - коэффициенты лобового сопротивления и подъемной силы при обтекании трубы, С_y= 0,55, С_x - принимается в зависимости от числа Рейнольдса (при Re< 10⁵, C_x= 1,2; при Re> 10⁵, C_x= 1);

- коэффициент трения трубопровода о грунт, зависит от характеристик грунта и принимается по таблице 5.

Таблица 5