Трубопровод надземной прокладки
Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется при надземной прокладке трубопроводов, транспортирующих жидкости. Трубопровод прокладывают надземно зигзагообразно в плане на опорах, выполненных по схеме усеченной четырехгранной пирамиды. Наверху пирамиды установлен столик, в прорезь которого введена подвеска с опирающейся на столик осью, удерживающая снизу хомут трубопровода. Опорные стержни пирамиды от столика идут к опорным плитам, закрепленным на брусьях, уложенных на грунт или грунтовую подсыпку. Расширяет арсенал технических средств. 2 ил.
Изобретение относится к трубопроводам надземной прокладки, транспортирующим жидкости.
Известны трубопроводы надземной прокладки, зигзагообразные в плане (см. П.П.Петров, В.В.Спиридонов. Надземная прокладка трубопроводов. М.: Недра, 1973).
В книге показана зигзагообразная прокладка на подвесных опорах с установкой неподвижных опор.
Подвесные опоры плоские качающиеся, они поддерживают трубопровод, и вместе с тем трубопровод удерживает опору от падения. Неподвижные опоры массивные, заделанные в грунт.
Недостатком таких прокладок является низкая устойчивость качающихся опор, высокая стоимость и трудоемкость неподвижных опор.
Целью изобретения является повышение устойчивости работы трубопровода надземной прокладки, проложенного зигзагообразно, особенно при пучинистых грунтах, а также в условиях сейсмической активности.
Указанная цель достигается тем, что все опоры трубопровода надземной прокладки выполнены подвесными по схеме усеченной четырехгранной пирамиды. В прорезь столика введена подвеска, ось которой опирается на столик. Ось удерживает подвеску, к которой снизу закреплен хомут трубопровода. Опорные стержни от столика идут к опорным плитам, закрепленным к брусьям, уложенным на грунт или грунтовую подсыпку.
Предлагаемое устройство показано на чертежах. На фиг.1 представлена подвесная опора вид сбоку, план, на фиг.2 показана зигзагообразная прокладка в плане.
Здесь L - длина зигзага, l - расстояния между подвесными опорами, θ - угол поворота прокладки, f - стрела изгиба трубопровода.
К металлическому столику 1 приварены патрубки 2, к опорным плитам приварены патрубки 3. В патрубки установлены стойки 4. Опорные плиты прибиваются к брусьям 5. Ось подвески 6 опирается на столик. Подвеска снизу имеет хомут, удерживающий трубопровод 7. Крепление подвески позволяет ей свободно отклоняться во всех направлениях. Брусья укладываются на выравнивающую подсыпку или непосредственно на поверхность грунта.
Подвесные опоры по своей схеме представляют собой четырехгранную равностороннюю пирамиду. Все опоры для данной прокладки принимаются одного размера. Симметричная опора удобна в монтаже. Ее составные части можно изготовить на строительной базе, а на трассе вести лишь монтаж. Опоры предложенной конструкции устойчиво работают на вертикальные нагрузки и опрокидывающий момент.
При любых колебаниях температуры стенок трубопровода и внутреннего давления подвеска не выходит за контуры опоры. Расчеты показывают, что при максимальном смещении подвески на угловой опоре удерживающий момент превышает опрокидывающий в 3 раза. На других опорах отношение удерживающего момента к опрокидывающему будет еще больше.
На склонах гор опорные брусья устанавливаются горизонтально, для чего делается срезка грунта. Конструкция прокладки обеспечивает устойчивую работу в самых неблагоприятных мерзлотно-грунтовых условиях. Прокладка сохраняет устойчивость в условиях сейсмической активности. Во время землетрясений верхние слои грунта смещаются горизонтально. При смещении подвесных опор трубопровод на подвесках будет оставаться на месте или сместится на незначительную величину.
Продольная сила от удлинения трубопровода, вызванного изменением температуры стенок труб и внутренним давлением, определится по формуле
Изгибающий момент в вершине угла зигзагообразной прокладки
Максимальные напряжения в трубопроводе σц возникают в криволинейной части. Их определяют с учетом наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок по формуле:
где f - стрела изгиба трубопровода;
Θ - угол поворота прокладки;
F - площадь поперечного сечения стенки трубы;
σкц - кольцевые напряжения в стенках труб;
Е - модуль упругости металла трубы;
W - момент сопротивления поперечного сечения трубопровода;
I - момент инерции сечения;
α - коэффициент линейного расширения;
Δt - температурный перепад.
Из формул видно, что угол зигзага Θ существенно характеризует прокладку трубопровода. Он определяет отношение величин поперечных смещений к продольным удлинениям трубопровода, а также величину удлинения трубопровода по сравнению с прямой линией.
С уменьшением угла Θ снижается устойчивость зигзагообразного трубопровода, возрастают нагрузки на опоры. Значительные смещения требуют устройства больших опор, затраты на строительство которых превысят экономию, получаемую от уменьшения длины трубопровода.
Исследования показали, что при угле Θ, равном 22-23°, трубопровод устойчиво работает на внутренние напряжения и внешние воздействия.
При Θ=23° трасса удлиняется по сравнению с воздушной прямой на 2%, что значительно меньше, чем при прокладке труб с П-образными компенсаторами. При этом величина поперечных смещений невелика при достаточной устойчивости контура.
Трубопровод надземной прокладки зигзагообразный в плане, отличающийся тем, что все опоры выполнены по схеме усеченной четырехгранной пирамиды с установкой вверху столика, в прорезь которого введена подвеска с осью, опирающейся на столик, и удерживающая снизу хомут трубопровода, а опорные стержни от столика идут к опорным плитам, прикрепленным к брусьям, уложенным на грунт или грунтовую подсыпку.
