Приложение Г. Методика проверки теплопровода на устойчивость

Приложение Г

Методика проверки теплопровода на устойчивость

Критическое усилие, Н/м, от наиболее невыгодного сочетания воздействий и нагрузок, при котором неразрезной теплопровод теряет устойчивость, подсчитывается по формуле

, (Г.1)

где N - осевое сжимающее усилие в трубе, Н;

Е - модуль упругости материала трубы, ;

I - момент инерции трубы, ;

i - начальный изгиб трубы, м:

, (Г.2)

- длина местного изгиба теплопровода, м:

, (Г.3)

где |N| - абсолютное значение величины осевого сжимающего усилия в трубе, Н.

Вертикальная нагрузка, Н/м, оказывает стабилизирующее влияние и определяется по формуле

, (Г.4)

где - вес грунта над теплопроводом, Н/м;

- вес 1 м теплопровода с водой, Н/м;

- сдвигающая сила, возникающая в результате действия давления грунта в состоянии покоя, Н/м.

Для случаев, когда уровень стояния грунтовых вод ниже глубины заложения теплопровода:

; (Г.5)

, (Г.6)

где - удельный вес грунта, ;

Z - глубина засыпки по отношению к оси трубы, м;

- коэффициент давления грунта в состоянии покоя, ;

- угол внутреннего трения грунта;

- наружный диаметр оболочки, м.

Осевое сжимающее усилие, Н, в защемленном участке прямой трубы с равномерно распределенной вертикальной нагрузкой:

, (Г.7)

где - площадь кольцевого сечения трубы, ;

- коэффициент линейного расширения стали, ;

Е - модуль упругости материала трубы, ;

- принимать равным , °C;

- растягивающее окружное напряжение от внутреннего давления, ;

P - внутреннее давление, МПа;

- площадь действия внутреннего давления , .

Пример

Провести проверку теплопровода диаметром 159x4,5 мм, проложенного бесканально, на устойчивость при наиболее неблагоприятном сочетании нагрузок и воздействий. Для случая, когда уровень стояния грунтовых вод ниже глубины заложения теплопровода.

Осевое сжимающее усилие в защемленной трубе

.

Длина местного изгиба теплопровода:

.

Начальный изгиб трубы:

.

Критическое усилие, при котором защемленный теплопровод при бесканальной прокладке теряет устойчивость:

.

Вес грунта над теплопроводом:

.

Сдвигающая сила, возникающая в результате действия давления грунта в состоянии покоя при :

.

Стабилизирующая вертикальная нагрузка

.

Условие устойчивости , т.е. 10861 > 9630 Н/м, выполняется.

Если уровень грунтовых или сезонных поверхностных вод (паводок, подтопляемые территории и т.п.) может подниматься выше глубины заложения бесканально прокладываемых теплопроводов, т.е. существует вероятность всплытия труб при их опорожнении, необходимый вес балласта, Н/м, который должен сообщить теплопроводу надежную отрицательную плавучесть, определяется по формуле

, (Г.8)

где - коэффициент устойчивости против всплытия. Принимается равным: 1,10 - при периодически высоком уровне грунтовых вод или при прокладках в зонах подтопляемых территорий; 1,15 - при прокладках по болотистой местности;

- удельный вес пульпы (воды и взвешенных частиц грунта), пульпы ;

- объем пульпы, вытесненной теплопроводом, ;

- вес 1м теплопровода без воды, Н/м;

- вес неподвижных опор, Н/м.

При ведении вблизи земляных работ среднее расстояние между теплотрассой (при двухтрубной прокладке) и бровкой откоса X следует определять по формуле

. (Г.9)

В этой формуле - коэффициент пассивного давления, принимаемый для песка равным 3,0.

В зависимости от угла наклона бокового откоса (рисунок Г.1), расстояние Х принимается:

- при - равным расстоянию до бровки откоса;

- при вертикальных стенках и выемке грунта без креплений - , м;

- при вертикальных стенках и выемке грунта с использованием креплений принимается расстояние до места выемки грунта.

Приведенные формулы справедливы для случая, когда выемка грунта производится на глубину не более 0,1 м под проложенными трубами. В противном случае необходимо проводить расчет с помощью общих аналитических методов расчета на устойчивость.