Проверка подземного и наземного (в насыпи) трубопровода на продольную устойчивость

Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении выполняется в плоскости наименьшей жесткости системы в соответствии с условием

, (1)

где S – эквивалентное продольное осевое сжимающее усилие в прямолинейном или упруго изогнутом трубопроводе, возникающее от действия двух расчетных нагрузок и воздействий: внутреннего давления и положительного перепада температур, Н

, (2)

т – коэффициент условий работы трубопровода; N_кр – продольное критическое усилие, при котором наступает потеря продольной устойчивости трубопровода, Н. следует определять согласно правилам строительной механики 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. На обводненных участках следует учитывать гидростатическое воздействие воды.

Для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае пластической связи трубы с грунтом продольное критическое усилие находится по следующей формуле:

, (3)

Величина q_пр определяется по формуле

, (4)

где t_пр – предельные касательные напряжения по контакту трубопровода с грунтом, н/м²

; (5)

здесь р_гр – среднее удельное давление на единицу поверхности контакта трубопровода с грунтом, н/м²; – угол внутреннего трения грунта, с_гр – сцепление грунта, н/м²

Величина р_гр определяется по формуле

(6)

где п_гр – коэффициент надежности по нагрузке от веса грунта, принимаемый равным 0,8; g_гр - объемный вес грунта, н/м³ ; h₀ – высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности, м; q_тп – нагрузка от собственного веса заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом, н/м

, (7)

при этом значения коэффициентов надежности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода п_с.в. и веса перекачиваемого продукта п_пр принимаются равными 0,95 (прил. 7).

Сопротивление поперечным вертикальным перемещениям

. (8)

Продольное критическое усилие для прямолинейных участков подземных трубопроводов в случае упругой связи трубы с грунтом

, (9)

где k₀ – коэффициент нормального сопротивления грунта (коэффициент постели грунта при сжатии), н/м3 (прил. 9).

При этом расчетная длина волны выпучивания L_кр определяется из выражения

. (10)

Для криволинейных (выпуклых) участков трубопровода, выполненных упругим изгибом, в случае пластической связи трубы с грунтом критическое усилие подсчитывается как

(11)

где b - коэффициент, который находится по номограмме (рис. 1) в зависимости от параметров q и Z

, ( 12)

. (13)

Вес засыпки трубопроводов на русловых участках переходов через реки и водохранилища не учитывается. При расчете на устойчивость положения нефтепроводов и нефтепродуктопроводов, прокладываемых на обводненных участках, удерживающая способность грунта учитывается. При проверке продольной устойчивости трубопровода как сжатого стержня допускается учитывать вес грунта засыпки толщиной 1,0 м при обязательном соблюдении требований 10.2.5 в части заглубления трубопровода в дно не менее 1 м.