Устройство для закрепления трубопровода в грунте

 

Использование: строительство магистральных трубопроводов. Сущность изобретения: устройство для закрепления трубопровода 2 в грунте содержит ковер 1, огибающий трубопровод, дно и стенки траншеи. Ковер 1 выполнен из скрепленных продольных 3 и поперечных 4 полос. Размер ячей ковра определен по критериям прочности на растяжение, разрыв или прочности скрепления полос при действии на трубопровод эксплуатационных нагрузок. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при прокладке магистральных трубопроводов.

Известны устройства для закрепления трубопровода в грунте. Одно из них содержит пару анкеров любого типа и соединяющий их и налагаемый на трубопровод силовой пояс (см. А.М.Зиневич и др. "Технология и организация строительства магистральных трубопроводов больших диаметров", М. Недра, 1979, с. 280).

Однако, в силу расхода металла на изготовление анкеров, устройство материалоемко, а в силу необходимости задействования спецтехники для погружения устройство трудоемко в монтаже.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению, принятым за прототип, является устройство для закрепления трубопровода в грунте, содержащее ковер из неметаллического материала с шириной, не уступающей длине геометрического контура, последовательно огибающего в обе стороны верх трубы, дно и стенки траншеи (см. а. с. СССР N 1662312, кл. F 16 L 1/028, 1989).

Недостатком известного технического решения, характеризующегося минимальной материалоемкостью и малой трудоемкостью монтажа, является невысокая степень защемленности грунтом краевых участков ковра на дне и стенках траншеи, обусловленная тем, что образующие лобовое сопротивление отрезки каната имеют перед собой (при перемещении в грунте) несущее их полотнище, которое выполняет в данном случае роль разделяющего грунт ножа.

Задачей изобретения является повышение степени защемленности грунтом краевых участков ковра на дне и стенках траншеи путем образования лобового сопротивления перемещению к оси трубы краевых участков в минеральном грунте.

Для решения указанной задачи в устройстве для закрепления трубопровода в грунте, содержащем ковер из синтетического материала с шириной, не уступающей длине геометрического контура, последовательно огибающего в обе стороны верх трубы, дно и стенки траншеи, ковер выполнен из скрепленных продольных и поперечных полос вулканизированного, с условным модулем упругой деформации не ниже 8,3· 10⁴ H/м эластомера, армированного слоями нитей, при этом образованные ячеи в продольном направлении выполнены с размером, наименьшим из значений величин, определенных либо из условия достаточности площади сечения поперечных труб полос по прочности на разрыв, либо из условия достаточности прочности скрепления поперечных и продольных полос, либо из условия достаточности сопротивления прогнутых участков продольных трубе полос на растяжение. Кроме того, продольные трубе полосы размещены вне верха трубы. Также скрепление продольных и поперечных полос механическое или на клею.

На фиг. 1 изображен в аксонометрии уложенный в траншею трубопровод с размещенным на нем и в траншее устройством для закрепления; на фиг. 2 - развертка этого устройства на плоскости.

Устройство для закрепления трубопровода в грунте содержит ковер 1 из синтетического материала с шириной, не уступающей длине геометрического контура, последовательно огибающего в обе стороны верх трубы 2, дно и стенки траншеи. Ковер выполнен из скрепленных продольных 3 и поперечных 4 трубе полос вулканизированного, с условным модулем упругой деформации не ниже 8,3·10⁴ H/м эластомера, армированного слоями нитей, из которых продольные трубе полосы 3 размещены на краевых участках ковра вне верха трубы. Образованные ячеи в продольном трубе направлении выполнены с размером l, наименьшим из значений величин, определенных либо из условия достаточности площади сечения поперечных трубе полос 4 по прочности на разрыв, либо из условия достаточности прочности скрепления 5 поперечных и продольных полос, либо из условия достаточности сопротивления прогнутых участков (размером l) продольных трубе полос 3 на растяжение. Формулы для расчета значений этих трех величин приведены ниже.

1. Критерий условия достаточности площади сечения всех полос по прочности на разрыв: где Q_в результирующая сила, приложенная к трубопроводу и направленная вертикально вверх (на участке единичной длины), m коэффициент условий работы, R_р расчетное сопротивление полосы единичной ширины разрыву, b ширина полосы, δ толщина полосы, n количество полос, l расстояние между полосами.

2. Критерий условия достаточности прочности скрепления полос (с учетом данных "Временной инструкции по учету удерживающей способности грунтов нарушенной структуры при прокладке стальных трубопроводов на обводняемых участках ВИ 102-2-88", ВНИИСТ, М. 1988):
где D предельная сила, выдерживаемая опорной конструкцией (скреплением полос) или полосой на "срез",
P_Σ суммирующая сила сопротивления перемещению в грунте продольной полосы (на участке единичной длины),
T_Σ, E₁, E₂ силы сопротивления грунта перемещению продольной полосы,
ρ плотность грунта,
g ускорение тяжести,
h толщина слоя грунта над полосой,
i номер рассчитываемой полосы.

3. Критерий условия достаточности сопротивления прогнутых участков продольных трубе полос на растяжение (с учетом материалов, изложенных в книге В.К.Качурина "Теория висячих систем. Статистический расчет"):
,
где c прогиб продольной полосы между двумя закреплениями (опорами), определяется методами строительной механики.

Удерживающая способность закрепления трубопровода определяется в соответствии с действующими нормативными документами.

Скрепление 5 может быть образовано заклепками, скобами и т.п. или клеевым соединением. В качестве эластомера, армированного слоями нитей, целесообразно использовать кромочные отходы производства транспортерной ленты.

Работает устройство для закрепления трубопровода в грунте следующим образом.

При возникновении архимедовой силы трубопровод приобретает тенденцию смещения вверх, в результате чего поперечные трубе полосы 4 ковра приобретают натяжение, деформируются и увлекают через скрепления 5 продольные трубе полосы 3. Последние, будучи защемленными в грунте, сопротивляются перемещению к оси трубы, приобретают за счет растяжения и эластичности изогнутую форму и, в худшем случае (когда может наступить их движение), приобретают вид, сходный с видом "висячей нити". В этом положении продольные трубе полосы образуют наибольшее лобовое сопротивление перемещению краевых участков.

Для трубопровода диаметром 1420 мм целесообразно устройство выполнять из полос сечением 2,5 4 см² в нужном по расчету количестве с размером ячеи l 0,3 1,0 м.

Таким образом, благодаря выполнению ковра из эластомерных полос с ячеей определенного размера обеспечено образование лобового сопротивления перемещению краевых участков к оси трубы в минеральном грунте, в результате чего повышена степень защемленности грунтом ковра на дне и стенках траншеи.

Формула изобретения

1. Устройство для закрепления трубопровода в грунте, содержащее ковер из синтетического материала, последовательно огибающий в обе стороны верх трубопровода, дно и стенки траншеи, отличающееся тем, что ковер выполнен из скрепленных продольных и поперечных трубопроводу полос армированных слоями нитей вулканизированного эластомера с условным модулем упругости деформации не ниже 8,3 · 10⁴ Н/м, причем размер ячей вдоль оси трубопровода назначается по наименьшему размеру, определенному по критериям условий работы полос на растяжение, разрыв или прочность скрепления полос.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что продольные трубопроводу полосы ковра размещены в его краевых участках вне верха трубопровода.

3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что скрепления полос выполнены механическими.

4. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что скрепления полос выполнены на клею.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2