Техническая характеристика трубоизоляционных машин

S _л= π · D · L· В / (В· п), м²,

где В – ширина рулонного материала, м; (табл. 5 и 6)

п - ширина нахлеста, м.

Определяем массу единицы длины трубопровода q = π · D · δ · γ_ст, кг

где D — условный диаметр трубопровода, см.;

% δ - толщина стенки трубопровода, см.;

γ_ст - плотность стали, кг/см³, принимается γ_ст = 0,0078 кг/см³.

Задаваясь технологической высотой подъема трубопровода в местах расположе­ния очистной машины h_оч (относительно поверхности строительной полосы) и изоляцион­ной машины h_из (относительно дна траншеи), исходя из конкретных условий трассы, опре­деляются значения комплексов:

1 комплекс – 0,164 h_оч / h_из; 2 комплекс – 0,164 (h_оч + h_m) /h_из. По диаграмме по цифровым значениям комплексов находят соответствующие овальные кривые: Для 1 комплекса из серии сплошных кривых, для 2 комплекса - из серии пунктир­ных. Точки пересечения кривых сносят на координатные оси и получают значения пара­метров α и β Получают две точки пересечения, что соответствует двум вариантам расстановки трубоукладчиков.

Расчет ведется по двум вариантам, а на заключительном этапе выбирается прием­лемый. Определяются расстояния L₁ и L_2.

L₁=2.46(α-L)^4·· , кг

L₂= 2.46 (β- α) ⁴ , кг.

где El - жесткость трубопроводана изгиб:

Е- модуль упругости, МПа. Для стали Е = 2.1-10⁵МПа;

I - момент инерции сечения трубопровода. I = π D² ·δ/8

Определяются нагрузкина группы трубоукладчиков

k₁= q[1.2√(E·I·h_из/q) + l₂/2 ]+Q_оч

k₂₌q·[(l₁+l₂)/2]

к₃ = q[(1,64√(E·I·h_из/q+l₁/2]+Q_из

где Q_оч и Q_из - масса очистной и изоляционных машин соответственно; (табл.9, 10)

1;2;3 - индексы, обозначающие порядковый номер группы трубоукладчиков по ходу колонны.

Порядок выполнения практической работы:

1. Рассчитать усилия в точках нагрузки.

2. Определить длину вылета стрелы трубоукладчиков в точках нагрузки.

3. Выбрать трубоукладчик из справочника или по диаграмме грузоподъемности.

4. Рассчитать коэффициент запаса устойчивости в каждой точке.

5. Определить количество трубоукладчиков.

6. Сделать вывод.

Практическая работа № 6 Определение шага расстановки пригрузов при укладке трубопровода в обводненной местности

Цель работы: научиться выполнять расчет устойчивости участка трубопровода и выполнять подбор балластирующих устройств.

Основные теоретические положения:

Строительство трубопроводов на болотах имеет существенное отличие от строительства на равнине, сложенной плотными грунтами, только в период, когда поверхность болота не промерзла на глубину, обеспечивающую нормальную работу механизированных колонн.

На болотах и заболоченных участках должна предусматриваться подземная прокладка трубопроводов. Как исключение, при соответствующем обосновании, допускается укладка трубопроводов по поверхности болота в теле насыпи (наземная прокладка) или на опорах (надземная прокладка). При этом должна быть обеспечена прочность трубопровода, общая устойчивость его в продольном направлении и против всплытия.

Прокладку трубопровода на болотах следует предусматривать, как правило, прямолинейно с минимальным числом поворотов. В местах поворотов следует применять упругий изгиб трубопроводов.

Применительно к трубопроводному строительству болота классифицируются следующим образом:

I тип – болота, заполненные торфом устойчивой консистенции, допускающие работу и неоднократный проход строительных машин и механизмов с удельным давлением на грунт 0,02-0,03 МПа;

II тип – болота, целиком заполненные торфом неустойчивой консистенции, допускающие работу машин и механизмов с удельным давлением на грунт до 0,01-0,02 МПа;

III тип – болота, допускающие работу только плавучих машин и механизмов.

В зависимости от типа болот участки трубопровода относят к той или иной категории в соответствии с требованиями СНиП 2.05.06-85, т.е. тип болота определяет не только технологическую схему ведения строительных работ, но и те требования, которые должны предъявляться к прочности и устойчивости трубопроводов.

Перед выполнением основных работ по сооружению трубопроводов на болотах выполняются подготовительные работы, которые зависят от состояния (мерзлое, талое) и типа болот.

В случае мерзлого грунта производится расчистка трассы, промораживание грунта и устройство лежневой дороги.

В случае талого грунта подготовка трассы заключается в следующем:

- выемка торфа бульдозером или экскаватором, установленном на плавсредстве;

- отсыпка грунта производится при большой глубине болота; отсыпка производится с берега автосамосвалом или гидронамывом;

- песчаные сваи устраивают с целью уменьшения количества песка по сравнению с предыдущей схемой;

- осушение болот с помощью водоотливных дренажных канав.

Земляные работы по рытью траншей в зависимости от состояния грунта могут выполняться по-разному. Земляные работы в мерзлом грунте осуществляются как и на равнине в обычном грунте. В талом грунте земляные работы выполняются следующим образом:

- взрывом – при небольшой ширине труднопроходимого болота глубиной до 2-3 м;

- бульдозером и экскаватором – когда глубина слоя торфа не превышает 0,5-1 м, бульдозер снимает слой торфа до минерального грунта, а экскаватор, оборудованный обратной лопатой, разрабатывает траншею на необходимую глубину;

- экскаватором со щитов, на салазках или на понтоне;

- землесосом.

Сварка трубопровода в нитку, изоляция и укладка выполняются по различным технологическим схемам для замерзшего и талого состояния болот. При замерзшем болоте, когда становится возможным движение по нему механизированных колонн, технология строительства ничем не отличается от технологии на равнинной местности. В случае талого грунта сварка и изоляция трубопровода осуществляется на одном из берегов болота. Укладка же может выполняться по одному из приведенных ниже вариантов:

- протаскивание подготовленного трубопровода, которое производится с помощью тягового троса, заранее проложенного в подготовленной в болоте траншее. Укладка протаскиванием целесообразна в тех случаях, когда проезд кранов-трубоукладчиков по поверхности болота невозможен, а балластировка труб сделана на берегу. При отрицательной плавучести трубопровод сразу протаскивают по дну, а при положительной – внутрь трубы заливают воду, и трубопровод опускается на дно;

- укладка методом сплава: трубопровод выводят в траншею из плаву, перемещая его с берега. Общая длина сплавляемого трубопровода может достигать нескольких километров. Этот метод очень эффективен на труднопроходимых болотах при условиях, что траншея подготовлена заранее, например, в зимнее время.

Участки нефтепроводов большого диаметра, прокладываемые в под-водной траншее через болота или заливные поймы, а также в обводненных районах, должны быть рассчитаны против всплытия (на устойчивость положения).

Прокладку трубопроводов через болота в зависимости от местных условий можно выполнять:

- в траншее с частичным или полным выторфовыванием;

- без траншеи на поверхности болота по фашинной (хворостяной) настилке;

- в специально устроенных насыпях (дамбах), которые сооружают без выторфовывания на торфяной залежи или с частичным и полным выторфовыванием на минеральном дне болота;

- на свайных, висячих и других опорах.

Трубопровод, прокладываемый в болотистом и обводненном грунте, должен быть закреплен не только против погружения, но и против всплытия, если он имеет положительную плавучесть. Трубопровод закрепляют утяжеляющими грузами (чугунными или железобетонными), сплошным бетонированием или винтовыми анкерными устройствами. Опыт строительства трубопроводов в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и других районов показывает, что при небольшой длине переходов через болота, а также при изредка встречающихся вдоль трассы болотах целесообразно закреплять трубы отдельными чугунными или железобетонными грузами.

Задание: рассчитать устойчивость участка трубопровода, прокладываемого в заболоченных и пойменных участках трассы по формуле:

Б – необходимая дополнительная пригрузка на 1 м, Н/м;

- коэффициент, зависящий от вида пригрузки;

(для ж/бетонных и чугунных грузов);

коэффициент надежности устойчивости положения трубопровода против всплытия - для болот.

Если Б > 0, то это означает, что трубопровод обладает положительной плавучестью и его необходимо пригружать.

Выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод определяется по формуле, Н/м:

Объемный вес воды с учетом взвешенных частиц, Н/м³, определяем по формуле:

, где - плотность воды на болоте.

Дополнительная пригрузка, необходимая для изгиба трубопровода по профилю траншеи, Н/м:

Для вогнутых участков трассы определяется по формуле:

Где J – осевой момент инерции поперечного сечения трубы, , определяем по формуле:

Собственный вес трубы , Н/м, определяем по формуле:

Где = 0,95 – коэффициент надежности по нагрузке от веса трубы.

принимаем равной нулю с учетом опорожнения трубопровода.

Шаг расстановки железобетонных грузов определяется по формуле:

Вес груза в воде определяется по формуле:

Вес груза в воздухе, , определяем по формуле:

Для железобетонных пригрузов объем , м³, рассчитываем по формуле:

Для чугунных пригрузов объем , м³, рассчитываем по формуле:

Порядок выполнения практической работы:

1. Подобрать вид пригрузов.

2. Выполнить расчет устойчивости участка трубопровода.

3. Определить выталкивающую силу воды, действующую на трубопровод.

4. Рассчитать дополнительную пригрузку, необходимую для изгиба трубопровода по профилю траншеи.

5. Определить собственный вес трубы.

6. Найти объем пригруза и его вес в воздухе и в воде.

7. Определить шаг расстановки пригрузов.