РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

6. РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ.

6.1.РАСЧЕТ ГАЗОПРОВОДА ИЗ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ НА ПОДВОДНОМ ПЕРЕХОДЕ ЧЕРЕЗ Р.МОСКВА В Г.ЖУКОВСКИЙ М.О.

 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Подводный переход через р. Москва запроектирован двухниточным из полиэтиленовых труб ПЭ 100ГАЗ SDR9-225x25,2 ТУ 2248-048-00203536-2000. Рабочее давление газа Р = 0,61 МПа.

На участке подводного перехода через р. Москва прокладка газопроводов предусматривается двумя способами:

русловые участки - способом наклонно-направленного бурения (ННБ),

береговые участки - в предварительно разработанные траншеи с последующей их засыпкой.

План перехода и продольные профили газопроводов показаны на листах 3,4,5 (арх. №-82545).

Расчет газопроводов выполнен в соответствии с требованиями СП 42-101 - «Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из стальных и полиэтиленовых труб».

Расчеты выполнены для верхней нитки газопровода, имеющей большую протяженность бурения и находящейся в более сложных геологических условиях.

  ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛА ГАЗОПРОВОДА И ГРУНТОВ НА УЧАСТКЕ ПЕРЕХОДА

6.2.1. MRS = 10,0 МПа

6.2.2. Модуль ползучести материала труб Е (t_e) принимается по графику в зависимости от температуры эксплуатации газопровода t_e и напряжения в стенке трубы σ. Так как температура проведения строительных работ нам не известна зарание , проводим расчёт в интервале температур 0-10 с в момент строительства , т.к. строительство прогнозировалось вести осенью , и по технологии ННБ ведётся при положительных температурах и так как газ по трубе проходит в интервале рабочих температур 0-30 с ,принимаем фактическую температуру в интервале 0-30. с и проводим расчёт.

Tэ-tф=0-30=30 ^OC

где SDR - стандартное размерное отношение;

Р- рабочее давление , МПа;

2.3. Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(α =2,2.10^-4,(^OC)^-1

2.4. Коэффициент Пуассона материала труб μ = 0,43

2.5. Предел текучести при растяжении σ_Т =21 МПа

2.6. Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ.

Таблица 2.1.

Номер слоя	НАИМЕНОВАНИЕ ГРУНТА	Гранулометрический состав, %					Плотность частиц грунта, ρs, г/см3	Плотность грунта, ρ г/см3	Влажность природная W, доли единицы	Степень влажности Sr, доли единицы	Показатель текучести II, доли единицы	Коэффициент пористости, е	Угол внутреннего трения, градус		Сцепление С, (кгс/см2)		Модуль деформации Е, кгс/см2	Коэффициент фильтрации, м/сут	Категория грунтов по буримости
		более 10 мм	10-2 мм	2-0,05 мм	0,05-0,005 мм	менее 0,005 мм
													нормативный φn	Расчетный φI	нормативное Сn	Расчетное Сn
2	Глина текучепластичная						2,64	1,73	0,47	1,0	0,8	1,25	7	6	0,25	0,17	50
3	Суглинок мягко-тугопластичный						2,72	1,95	0,29	0,96	0,42	0,79	15	14	0,28	0,26	90
4	Песок пылеватый влажный ср. плотности водонас.		1,2	89,7	5,4	3,7	2,68	1,84 1,96	0,20 0,28	0,7 1,0		0,75	26	24	0,02	0,01	110	4	II
5	Песок средней кр влажный ср. плотности водонас.		3,5	93,4	3,1		2,66	1,88 2,01	0,17 0,25	0,7 1,0		0,65	35	32			300	12	II
6	Песок крупный, средней плотности, водонасыщен.		17,2	80,1	2.7		2.64	2.01	0.24	1,0		0,63	38	35			300	14	II
7	Песок гравелистый, средн. плотности, водонасыщен.	9,8	2,6	84,1	2,7	0,8	2,65	2,03	0,23	1,0		6,60	39	35			350	15	IV
8	Глина полутвердая			23,8	68,3	7,9	2,76	1,84	0, 8	0,98	0	1,08	6	5	1,03	0,89	130		IV
9	Песок гравелистый, средн. плотности, водонасыщен.	12,4	20,5	62,2	4,9		2,68	2,07	0,22	1,0		0,58	39	35			350	16	IV

 

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ.

Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового нагружения:

0,4 MRS =0,4 ^. 10,0 = 4Мпа где,MRS-минимальная длительная прочность

 = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

3.2. Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок силового и деформационного нагружения:

3.2.1.

Где: Е(t) – модуль ползучести материала труб при температуре эксплуатации , Мпа

d-наружный диаметр газопровода , м;.

 ρ = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

ρ = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

σ_оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение σ_пps для руслового участка перехода:

σ_прs = 7,22 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение σ_пps для береговых участков перехода:

σ_пps= 0.89 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

 

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА  Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода определяется соблюдением условия:

где:

 ζ = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

 (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: β_i– коэффициенты приведения нагрузок,

Q_i - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

 (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Е_гр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Р_е - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды P_w, (МПа).

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

 (н/м),

где: k_rp - принимается по таблице 8;

-     от собственного веса газопровода:

Q₂ = l,l ^. q_q, (н/м);

-     от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О₃ = l,2 ^. q_wi, (н/м);

-     от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q₄ = l,4 ^. q_y^. d_e ^. k_н, (н/м);

Где: q_q-собственный вес единицы длинны газопровода ,н/м

q_{q= M*g=} 15.8*9.81=155 н/м;

q_wi = п/4*рw*g*de2=3.14/4*1000*9.81*0.05=389.85 н/м

 q_wi-выталкивающая сила на единицу длинны газопровода

 q_y -интенсивность равномерной распределённой нагрузки на поверхности грунта , н/м

 q_y= р*g*de*hw;

- от подвижных транспортных средств:

Q_s = γ_т ^. q_т^. q_e, (н/м);

где γ_т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

q_т - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

Расчётная схема ниток показана на листе 8.

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется условием:

 

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее из двух значений:

При меженном уровне воды в реке:

При высоком уровне воды в реке:

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода обеспечена.

2.1. MRS = 10,0 МПа

2.2. Модуль ползучести материала труб Е (t_e) принимается по графику в зависимости от температуры эксплуатации газопровода t_e и напряжения в стенке трубы σ

tэ-tф=0-20=20 ^OC

2.3. Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(α =2,2.10^-4,(^OC)^-1

2.4. Коэффициент Пуассона материала труб μ = 0,43

2.5. Предел текучести при растяжении σ_Т =21 МПа

2.6. Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГОРЕШЕНИЯ.

3.1. Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового нагружения:

0,4 MRS =0,4 ^. 10,0 = 4Мпа

 = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

3.2. Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок силового и деформационного нагружения:

3.2.1.

где: ρ = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

ρ = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

σ_оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение σ_пps для руслового участка перехода:

σ_прs = 7,89 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение σ_пps для береговых участков перехода:

σ_пps= 1,86 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

 

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода определяется соблюдением условия:

где: ζ = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

 (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: β_i– коэффициенты приведения нагрузок,

Q_i - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

 (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Е_гр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Р_е - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды P_w, (МПа).

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

 (н/м),

где: k_rp - принимается по таблице 8;

-     от собственного веса газопровода:

Q₂ = l,l ^. q_q, (н/м);

-     от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О₃ = l,2 ^. q_wi, (н/м);

-     от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q₄ = l,4 ^. q_y^. d_e ^. k_н, (н/м);

где

- от подвижных транспортных средств:

Q_s = γ_т ^. q_т^. q_e, (н/м);

где γ_т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

q_т - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется условием:

 

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее из двух значений:

При меженном уровне воды в реке:

При высоком уровне воды в реке:

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода обеспечена.

MRS = 10,0 МПа

Модуль ползучести материала труб Е (t_e) принимается по графику в зависимости от температуры эксплуатации газопровода t_e и напряжения в стенке трубы σ

Tэ-tф=0-10=10 ^OC

где SDR - стандартное размерное отношение;

Р- рабочее давление , МПа;

Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(α =2,2.10^-4,(^OC)^-1

Коэффициент Пуассона материала труб μ = 0,43

Предел текучести при растяжении σ_Т =21 МПа

Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ.

Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового нагружения:

0,4 MRS =0,4 ^. 10,0 = 4Мпа где,MRS-минимальная длительная прочность

 = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок силового и деформационного нагружения:

Где: Е(t) – модуль ползучести материала труб при температуре эксплуатации , Мпа

d-наружный диаметр газопровода , м;.

 ρ = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

ρ = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

σ_оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение σ_пps для руслового участка перехода:

σ_прs = 7,81 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение σ_пps для береговых участков перехода:

σ_пps= 1.465 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

 

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА  Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода определяется соблюдением условия:

где:

 ζ = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

 (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: β_i– коэффициенты приведения нагрузок,

Q_i - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

 (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Е_гр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Р_е - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды P_w, (МПа).

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

 (н/м),

где: k_rp - принимается по таблице 8;

-     от собственного веса газопровода:

Q₂ = l,l ^. q_q, (н/м);

-     от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О₃ = l,2 ^. q_wi, (н/м);

-     от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q₄ = l,4 ^. q_y^. d_e ^. k_н, (н/м);

Где: q_q-собственный вес единицы длинны газопровода ,н/м

q_{q= M*g=} 15.8*9.81=155 н/м;

q_wi = п/4*рw*g*de2=3.14/4*1000*9.81*0.05=389.85 н/м

 q_wi-выталкивающая сила на единицу длинны газопровода

 q_y -интенсивность равномерной распределённой нагрузки на поверхности грунта , н/м

 q_y= р*g*de*hw;

- от подвижных транспортных средств:

Q_s = γ_т ^. q_т^. q_e, (н/м);

где γ_т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

q_т - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется условием:

 

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее из двух значений:

При меженном уровне воды в реке:

При высоком уровне воды в реке:

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода обеспечена.

MRS = 10,0 МПа

Модуль ползучести материала труб Е (t_e) принимается по графику в зависимости от температуры эксплуатации газопровода t_e и напряжения в стенке трубы σ

Tэ-tф=0-0=0 ^OC

где SDR - стандартное размерное отношение;

Р- рабочее давление , МПа;

Коэффициент линейного теплового расширения материала труб

(α =2,2.10^-4,(^OC)^-1

Коэффициент Пуассона материала труб μ = 0,43

Предел текучести при растяжении σ_Т =21 МПа

Характеристики грунтов на переходе даны в таблице 2.1.

ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ ПРИНЯТОГО КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ.

Проверка прочности газопровода от действия всех нагрузок силового нагружения:

0,4 MRS =0,4 ^. 10,0 = 4Мпа где,MRS-минимальная длительная прочность

 = 0,8 МПа m< 4MПa - условие соблюдено

Проверка прочности газопровода от совместного действия всех нагрузок силового и деформационного нагружения:

Где: Е(t) – модуль ползучести материала труб при температуре эксплуатации , Мпа

d-наружный диаметр газопровода , м;.

 ρ = 200 м – радиус упругого изгиба газопровода на русловом участке;

ρ = 40 м - радиус упругого изгиба газопровода на береговых участках;

σ_оу = 6,35 МПа — максимальные продольные напряжения в трубопроводе при его укладке методом ННБ на русловом участке (см. п.5.3) Определение σ_пps для руслового участка перехода:

σ_прs = 7,34 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено

Определение σ_пps для береговых участков перехода:

σ_пps= 0.995 МПа < 0,9 MRS = 9 МПа - условие соблюдено.

Прочность газопровода обеспечена.

 

РАСЧЕТ ДОПУСТИМОЙ ОВАЛИЗАЦИИ И УСТОЙЧИВОСТИ КРУГЛОЙ ФОРМЫ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ ГАЗОПРОВОДА Обеспечение допустимой овализации поперечного сечения газопровода определяется соблюдением условия:

где:

 ζ = 1,3 - коэффициент, принимаемый при укладке на плоское основание;

 (н/м) – полная погонная эквивалентная нагрузка,

где: β_i– коэффициенты приведения нагрузок,

Q_i - составляющие полной эквивалентной нагрузки.

 (МПа) - параметр жесткости сечения газопровода;

Е_гр - модуль деформации грунта засыпки, (МПа);

Р_е - внешнее радиальное давление принимается равным:

- для необводненных участков - нулю,

- для обводненных участков - гидростатическому давлению воды P_w, (МПа).

Составляющие нагрузки Q:

- от давления грунтов:

 (н/м),

где: k_rp - принимается по таблице 8;

-     от собственного веса газопровода:

Q₂ = l,l ^. q_q, (н/м);

-     от выталкивающей силы воды на обводненных участках трассы:

О₃ = l,2 ^. q_wi, (н/м);

-     от равномерно распределенной нагрузки на поверхности засыпки:

Q₄ = l,4 ^. q_y^. d_e ^. k_н, (н/м);

Где: q_q-собственный вес единицы длинны газопровода ,н/м

q_{q= M*g=} 15.8*9.81=155 н/м;

q_wi = п/4*рw*g*de2=3.14/4*1000*9.81*0.05=389.85 н/м

 q_wi-выталкивающая сила на единицу длинны газопровода

 q_y -интенсивность равномерной распределённой нагрузки на поверхности грунта , н/м

 q_y= р*g*de*hw;

- от подвижных транспортных средств:

Q_s = γ_т ^. q_т^. q_e, (н/м);

где γ_т = 1,1 - коэффициент для нагрузки от гусеничного транспорта

q_т - принимается по рисунку 5

При меженном уровне воды в реке для сечения на ГКО +38:

условие соблюдается.

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГКО + 38:

При высоком уровне воды в реке для сечения на ГК1+20:

Таким образом, допустимая овализация поперечного сечения трубы обеспечена.

Обеспечение устойчивости круглой формы поперечного сечения газопровода

Устойчивость круглой формы поперечного сечения газопровода проверяется условием:

 

В качестве критической величины внешнего давления принимается меньшее из двух значений:

При меженном уровне воды в реке:

При высоком уровне воды в реке:

Таким образом, устойчивость круглой формы сечения газопровода обеспечена.