Надземный переход

При расчетах трубопроводов, работающих по сравнению с подземными, в более сложных условиях, необходимо правильно учитывать нагрузки и воздействия, действующие на данный трубопровод.

Для надземных трубопроводов возможно следующее сочетание нагрузок:

q_{0 =} q _тр + q _k + q _пр + q _сн,

где  q_тр,  q _k. -  нагрузки от собственной массы соответственно трубопровода и конструкций перехода;

q _пр – нагрузка от массы транспортируемого продукта;

q _cн -  силовая нагрузка;

q _тр – П _с.в. q ^н_{т р =} П _с.в.  r_тр . g . F

где  П_с.в. – коэффициент перегрузки по [3], принимаем П_с.в.= 1,1

r_тр -  плотность материала труб, принимаем r_тр. для стали равной 7850 кг/м³

g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

F -  площадь поперечного сечения стенок трубы, толщина стенок для Д_н = 720 мм

принимаем 7 мм.               

F =

(Д_н² – Д_вн²)= (0,72² – 0,706²)= 0,0160 м²

q_тр =  1.1 ^. 7850 ^. 9,8 ^.0,0160 = 1920,02 н/м

Нагрузка от собственной  массы конструкции

q_к = П_с.в.,^. q_к^н    П_с.в.^. 0,1  q_тр^н = 1,1  0,1  1530,907 = 168,05 н/м

Нагрузка  от массы  транспортируемого продукта:

q_пр= П_прq_пр^н = П_пр

пр g

Где  _пр = коэффициент перегрузки, принимаем по [ 3] равный 1,0

r _пр – плотность продукта, для нефти примем  r_пр= 900 кг/м³

Нормативное значение снеговой нагрузки находится следующим образом:

Р^н_сн = Р_{о. сн.}. С_сн,  где

Р_о.сн  - вес снегового покрова на единице площади горизонтальной поверхности земли.

Р_{о. сн.} по [3] для г. Новосибирска  Р_о.сн= 1,5 кПа.

С_сн = коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на трубопровод. Принимаем по [3]  C_cн. = 0,4.

Следовательно,  Р^н_сн = Р_о.сн. . С_н = 1,5 . 0,4 = 0,6 кПа.

Расчетное значение снеговой нагрузки, приходящейся на единицу длины трубопровода,

кН/м

q_сн= П_сн . r^v_cн . В,  где

 П_сн – коэффициент перегрузки по [ 3 ]  П_сн = 1,4

 В – ширина горизонтальной  проекции наземного перехода, м.  Обычно для одиночного

трубопровода принимают В = 0,77 Д_н = 0,77 . 0,72 =0,5544 м

q_cн = 1,4 . 0,6 . 0,5544 = 0,4656 кН/м

q_вет. = 0,6. Пв . Q. Д_н = 0,6. 1,3. 550 . 0,72 = 308,8 Па, 

где Q – скоростной напор равный 550 м Па, для IV р-на

Найдем полную величину нагрузок

q_о= q_тр + q_к + П_с + q_пр + q_cн = 1320,02 + 168,502 + 2453,13 + 0,9 + 465,6 = 4406,252 н/м.

П_с – коэффициент сочетаний, для продукта П_с= 0,9

Стрела провисания  ( ¦ ) несущих канатов назначается обычно в пределах пролета, при пролетах более 100 м. 

Принимаем  ¦ =    L = . 400 = 40 м.

Так как подвески вертикальны, то усилия во всех элементах каната имеют одну и ту же горизонтальную проекцию, равную распору

Н = q L²/ 8 , = 4406,25 . 400²/ 8. 40 = 2026,12 кН.

Где q – максимальная расчетная нагрузка в пролете.

L – длина пролета, f -  стрела провисания.

Рис. 1. Схема висячего перехода.

Найдем наибольшее усилие в канате у места примыкания его  к пилону оно будет равно:

Z =

² = ² = 2280,45

 

2.3. Расчет оттяжек.

Усилие в оттяжке зависит  от угла наклона ее к горизонту         и определяется

Т = Н/cosj₀

Угол наклона  оттяжки  подбирают с таким расчетом, чтобы  усилие в ней было равно усилию в несущем канате, т.е. принимаем Т = Z

Тогда     cos j_{0 =}

= arc cos0,918476 = 21,8⁰

Длина каната между пилонами из условия провисания.

S_к = L[ 1 +

] = 400 . [ 1 + ]=410,66 м

Расстояние между пилоном  и анкерной опорой

Где  h – высота пилона

h=

+ a + Д_н = 40,0 + 1,3 + 0,72 = 42 м,

 где а принимаем от 1,2 м до 1,5 м.

Длина оттяжки

So = 

Полная длина каната

S = Sк + 2So = 410,66 + 2 . 113,371 = 637,409 м.

 

2.4 Расчет канатов.

Условие прочности для  канатов записываются

где Rd – действительное разрывное усилие каната,

m_к    -  число несущих канатов, m_к = 2

к₁     -  коэффициент однородности при разрыве, к₁= 0,8

m_{1       -} коэффициент условий работы материала в конструкции, m₁= 0,8

m₂    -  коэффициент условий работы для переходов, m₂= 0,75

К_к     -  коэффициент, учитывающий возможное снижение прочности канатов в местах соединений. При двух канатах К_к = 0,95 0,9.

Z max – максимальное расчетное натяжение каната

По сортаменту стальных канатов выбираем марку 62-Г-1-С-Н-1470

Гост 3079-80;        Rd= 2600 кН

Условие прочности соблюдается

Для ветровых канатов :

 По сортаменту стальных  канатов выбираем марку  30-Г-I-C-H-1372  ГОСТ 3079-80

 Rd = 800 кН

  

                   

Условие выполняется.

2.5. Расчет  подвесок.

Сила, приложенная к  подвеске

Р_под  = qc,

Где   q – суммарная равномерно распределенная нагрузка,

          с -  расстояние между  панелями, с = 10 м

Усилие в вертикальных подвесках равно приложенной к ней силе, т.е

Площадь «нетто» сечения  подвесок определяют из условий работы их на растяжение

 где R – расчетное сопротивление стали подвески, для стали С 275 по [5]

 

 

Диаметр подвески

Для ветровых канатов

Площадь «нетто» сечения подвесок

Для стали С235 по [ 5 ] 

Диаметр подвески

2.6.  Расчет  пилона.

Расчетная длина пилона

где - коэффициент расчетной длины,

         - длина пилона     

 

Рис. 2        Схемы сечения

- пилона;  - раскосной решетки.

 

Момент инерции сечения пилона

где  J_уг – момент инерции поперечного сечения угольника равнобокого по сортаменту № 7,5    J_уг = 66,1 см⁴

В принимаем 120 см по конструктивным соображениям,

  cм по сортаменту на угольник № 7,5

А_уг - площадь профиля,  А_уг = 12,8 см²

      Радиус инерции  сечения

 

Гибкость пилона

   –  коэффициенты, находящиеся по формуле

где   - диагональ, ширина и высота соответственно раскосной решетки.

,      

      

Площадь сечения всего  пилона        

                            

Приведенная гибкость пилона с решетками

где - площади сечений раскосов решетки

Условная приведенная  гибкость пилона

Rу = 365 МПа, - расчетное сопротивление стали по [ 5 ] для стали С375

При       

²

Проверка условия на устойчивость пилона

 

    коэффициент условий работы по [ 5 ]  = 0,9

     условие не выполняется

Следовательно, расчет повторяем, но для уголка более с большим  номером профиля .

Уголок № 16

 Радиус инерции  сечения

Гибкость

Коэффициенты    

Площадь сечения

Приведенная гибкость пилона

Условная гибкость

При    

Проверка условия на устойчивость пилона

    315053 кН£ 328000 кН                           Условие выполняется.

 

2.7. Расчет фундамента  под пилон.

Предварительные размеры подошвы  фундамента

где  А – площадь подошвы отдельного центрально- нагруженного фундамента, м².

N  - расчетная нагрузка, действующая на фундамент на уровне обреза, кН

N _n = 1693,73 кН

R₀ – расчетное сопротивление грунта основания , кПa

d- глубина заложения фундамента, м     d = 2,5 м

g_{с р}- средний удельный вес фундамента и грунта на его уступах( обычно g_{с р}=20кН/n²)

R₀= 400 кН/м² для глины по [ 8 ]

Значение размера стороны подошвы  фундамента

Расчетное сопротивление грунта   основания.

где  и - коэффициенты условий работы,

    = 1,1     и = 1,0  по [ 8 ]

    К – коэффициент по [ 7 ]     К = 1,1

    - расчетные коэффициенты. Согласно [ 8 ] принимаем

    ,          ,              

   К_Z – коэффициент, принимаем равным:

   При  в <10 м           К_z = 1,     при в ³  10 м         К_z = Z₀/ в + 0,2

 - осредненное расчетное  значение  удельного веса грунтов, для  глины

 -  20,0 кН/м³ по [ 8 ]

 -  то же,  на залегающих  выше подошвы по [ 8 ]

 = 18,9 кН/м³

- расчетное значение удельного  сцепления грунта, залегающего непосредственно  под подошвой фундамента,  кП        = 45 кП   по [ 8 ]

 Среднее значение  давления под подошвой фундамента

 Должно выполняться  следующее условие

                             402,8 £ 461            Условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Технология  строительства и монтажа.

 

Сооружение  надземных  переходов осуществляется в соответствии с проектом организации  строительства всего трубопровода в целом.

Сооружение опор –  одна из наиболее трудоемких операций. Для сокращения объемов работ  на переходе и на приобъектной строительной площадке целесообразно использовать сборные ж/б элементы опор ( плиты, сваи, стойки, подушки, ригели, кольца и др.). Таким же способом следует изготавливать арматурные каркасы и щитовую опалубку для всех элементов опор, которые предусмотрено выполнять в монолитном варианте. Массивные монолитные опоры устанавливают в котлованах необходимой глубины. При высоком уровне грунтовых вод устраивают  постоянный водоотвод из котлована, а откосы котлована укрепляют.