Приложение А. Методика проверки теплопровода на устойчивость

Приложение А

Методика проверки теплопровода на устойчивость

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

, (А.1)

где N - осевое сжимающее усилие в трубе, Н;

Е - модуль упругости материала трубы, ;

I - момент инерции трубы, ;

i - начальный изгиб трубы, м, определяемый по формуле

, (А.2)

здесь - длина местного изгиба теплопровода, м, определяемая по формуле

, (А.3)

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

Вертикальную нагрузку, Н/м, оказывающую стабилизирующее влияние, определяют по формуле

, (А.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:

, (А.5)

, (А. 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 определяют по формуле:

, (А.7)

где - площадь кольцевого сечения трубы, ;

Е - модуль упругости материала трубы, ;

- коэффициент линейного расширения стали, ;

- принимают равным , °C;

- растягивающее окружное напряжение от внутреннего давления, ;

Р - внутреннее давление, МПа;

- площадь действия внутреннего давления , .

Пример

Необходимо провести проверку теплопровода диаметром 159х4,5 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:

м.

Начальный изгиб трубы:

м.

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

Н/м.

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

Н/м.

Стабилизирующая вертикальная нагрузка

Н/м.

10861 > 9630 Н/м, т.е. условие устойчивости 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, определяют по формуле

, (А.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), ;

- объем пульпы, вытесненной теплопроводом, ;

- вес 1 м 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

. (А.9)

В формуле (А.9) - коэффициент пассивного давления, принимаемый для песка равным 3,0.

В зависимости от угла наклона бокового откоса (рисунок А.1) расстояние X принимают:

- при - равным расстоянию до бровки откоса;

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

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

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