Файл: 1 Определение оптимальных параметров магистрального нефтепровода 4.docx

– кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления, МПа,

определяем по формуле



где –внутренний диаметр нефтепровода, определяемый по формуле



Тогда кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления будут равны по формуле (66)



Следовательно, максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий по формуле (57) составят





 нормативное сопротивление растяжению (сжатию) металла труб и сварных соединений, зависящее от марки стали, принимаемое равным пределу текучести, МПа [1, прил. 1].

– коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы, при растягивающих продольных напряжениях > 0, принимаемый равным единице, при сжимающих < 0 определяем по формуле



Вычисляем комплекс



Следовательно, коэффициент, учитывающий двухосное напряженное

состояние металла труб равен по формуле (68)



Проверяем условие прочности подземного трубопровода (56)



Условие прочности подземного трубопровода (56) обеспечивается.

Проверяем условия прочности подземного трубопровода (55)

---

Условие прочности подземного трубопровода (55) не обеспечивается.

То для обеспечения надежности трубопровода при деформациях необходимо увеличить минимальный радиус упругого изгиба, решая уравнение (57)



Проверку устойчивости трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы следует производить по условию



где S – эквивалентное продольное осевое усилие в сечении трубопровода, H, определяемая по формуле



где − площадь поперечного сечения металла трубы, м, определяемая по формуле



− кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа,

определяем по формуле



Следовательно, эквивалентное продольное осевое усилие в трубопроводе по формуле (78) будет равно



– продольное критическое усилие, Н, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода, определяем с

учетом принятого конструктивного решения и начального искривления трубопровода в зависимости от глубины его заложения, физико-механических характеристик грунта, наличия балласта, закрепляющих устройств с учетом их податливости по формуле



где – сопротивление продольным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины, определяемая по формуле



где

---

– коэффициент сцепления грунта, [1, табл.4.3]

– среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом, определяемая по формуле



где – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, = ; [1, с.112]

– удельный вес грунта, [1, табл.4.3]

– высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до поверхности грунта, ; [2, п. 9.1.1]

–угол внутреннего трения грунта, [1, табл.4.3]

– расчётная нагрузка от собственного веса изолированного трубопровода, определяемая по формуле



– нагрузка от собственного веса металла трубы, определяем по формуле





– коэффициент надежности по нагрузкам от действия собственного веса, [1, с. 113];

– удельный вес металла труб, ;

– нагрузка от собственного веса изоляции, определяемая по формуле

---

– нагрузка от веса нефти, находящегося в трубопроводе единичной длины, определяем по формуле



где – плотность нефти, = ;

Тогда нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемой нефтью равна по формуле (77)



Тогда среднее удельное давление на единицу поверхности контакта

трубопровода с грунтом будет равно по формуле (76)





Следовательно, сопротивление грунта продольным перемещениям отрезка

трубопровода единичной длины будет равно по формуле (75)



– сопротивление вертикальным перемещениям отрезка трубопровода единичной длины определяем по формуле




– осевой момент инерции, металла трубы определим по формуле



Следовательно, продольное критическое усилие для прямолинейных: участков подземного нефтепровода в случае пластической связи трубы с грунтом

будет равно по формуле (81)



Проверяем условие общей устойчивости трубопровода в продольном направлении (77)



Условие общей устойчивости трубопровода (77) в продольном направлении выполняется.

Проверим условие устойчивости трубопровода в продольном направлении

в случае упругой связи с грунтом. Для этого определяем продольное критическое

усилие по формуле

---

где – коэффициент нормального сопротивления грунта или коэффициент постели грунта при сжатии, [1, табл. 1.6].

Проверяем условие общей устойчивости трубопровода в продольном направлении (77)



Условие общей устойчивости трубопровода в продольном направлении в

случае упругой связи с грунтом (77) выполняется.

Проверим условие устойчивости трубопровода для криволинейных участков, выполненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с

грунтом критическое усилие будет определяться по формуле



где - коэффициент, определяемый по номограмме, приведенной на рисунке 4,в зависимости от параметров и .





где – радиус упругого изгиба трубопровода, соответствующий рельефу дна траншеи.

Принимаем .

Тогда критическое усилие по формуле (84) будет равно



Критическое усилие трубопровода для криволинейных участков, выполненных упругим изгибом, в случае упругой связи трубы с грунтом будет



определяться по формуле



Рисунок 4 – Номограмма для определения коэффициента при проверке устойчивости криволинейного трубопровода

Из двух найденных критических усилий выбираем меньшее и
проверяем условие устойчивости (77)



Условие устойчивости для криволинейных (выпуклых) участков нефтепровода (77) выполняется.

---