Методические указания по выполнению домашнего задания (решение задачи по расчету прочности трубы, определению технологических параметров при поднятии трубы из траншеи)

Методические указания по выполнению домашнего задания

Домашнее задание  в 10 семестре представляет собой решение задачи №1 по расчету прочности трубы, определению технологических параметров (длины приподнятого участка трубы, усилия на крюке трубоукладчика, максимальной  высоты подъема) при поднятии трубы из траншеи. Данная задача возникает  при капитальном ремонте трубопровода.

Домашнее задание  в 11 семестре представляет собой решение задачи №2 по расчету поверхностной дождевой эрозии грунта. Решение данной задачи требуется для прогноза размыва подземного трубопровода, расположенного на склоне.

Задача 1

При ремонте с подъемом трубопровода задействовано два трубоукладчикa и принята симметричная схема подъема.

Найти расстояние между трубоукладчиками l, высоту подъема каждым трубоукладчиком, усилие на крюке трубоукладчиков P и определить наибольшее напряжение в трубе.

Исходные данные:

Исходные данные представлены в таблице 1.

D_Н – наружный диаметр,

 -толщина стенки трубы;

- высота подъема трубы первым трубоукладчиком;

n –количество трубоукладчиков.

Материал трубы – сталь с пределом текучести .

Решение:

Решение задачи проведем двумя способами.

Способ №1

Расчетные схемы приведены на рис.1

Формулы для определения высоты подъема, расстояний между трубоукладчиками, максимального изгибающего момента, максимальных нормальных напряжений приведены в таблице 2  и таблице 3.

В качестве примера рассмотрим задачу с двумя трубоукладчиками

Расчетные формулы:

- высота подъема в сечениях:

=        = 

- формулы для определения параметров напряженного состояния трубопровода при его подъеме:

         ;   

  

Решение:

1. Определим геометрические характеристики поперечного сечения трубы.

            1.1  Площадь поперечного сечения стенок трубы:

, м², где D_вн=D_н-2δ –внутренний диаметр трубы.

            1.2 Осевой момент инерции:

, м⁴. 

            1.3 Осевой  момент сопротивления  поперечного  сечения трубопровода:

, м³.                   

            1.4 Площадь сечения внутренней полости трубы:

, м².

2. Нагрузки на трубопровод:

Нагрузками, действующими на трубопровод, являются вес металла трубы, вес изоляционного материала, вес продукта, отнесенные к единице длины трубы

q = F_трγ_ст+F_изγ_из+ F_прγ_пр.

Весом изоляционного материала будем пренебрегать.

Для определения расчетной нагрузки введем коэффициент надежности, равный 1,1

 Н/м.

Расчет провести при отсутствии продукта в трубе при γ_ст=78500 Н/м  и при заполненной трубе водой.

3.Используя расчетные формулы, определим:

            3.1 Расстояние между трубоукладчиками l выражаем из формулы расчета высоты подъема h₁:

, м.

            3.2 Усилие на крюках трубоукладчиков:

, Н.

            3.3 Максимальная высота подъема:

                                       _М.

При работе более двух трубоукладчиков определить высоту подъема каждым трубоукладчиком.

            3.4 Максимальный изгибающий момент:

, Нм.

            3.5 Максимальные напряжения

.

4. Проверка условия прочности:

где - допускаемое напряжение.

Способ №2

Решение проводится с использованием данных, приведенных в руководящих документах по капитальному ремонту линейной части трубопровода (см. таблица 4, таблица 5, таблица 6, таблица 7).

Решение:

1. Длина приподнятого участка трубопровода:

, где h₁- здесь и далее высота поднятия крайним трубоукладчиком в см.

2. Расстояние между трубоукладчиками:

.

3. Усилие на крюке трубоукладчика:

.

4. Наибольшее напряжение:

.

5. Условие прочности

,

где - допускаемые напряжения.                                                                                                      Таблица 1

№ Вар.	Dн, мм	δ, мм	h1, см	Количество трубоукладчиков	σm, Мпа
1	219	8	10	3	340
2	273	8	20	3	350
3	325	8	30	3	360
4	377	8	40	3	380
5	530	9	50	4	390
6	630	9	60	4	430
7	720	9	10	4	440
8	820	9	20	4	460
9	920	9	30	4	470
10	1020	9	40	4	340
11	219	9	50	3	350
12	273	9	60	3	360
13	325	9	10	3	380
14	377	9	20	4	390
15	530	9	30	4	430
16	630	9	40	4	340
17	720	9	50	4	350
18	820	9	60	4	360
19	920	9	40	5	380
20	1020	9	50	5	390
21	377	10	10	5	340
22	630	11	20	5	350
23	720	11	30	5	360
24	820	11	40	5	380
25	920	11	50	5	390
26	1020	11	60	6	430
27	720	12	30	6	440
28	820	12	40	6	460
29	920	12	50	6	470
30	1020	12	60	6	340
31	1020	14	30	6	460
32	920	13	30	6	470
33	1020	13	40	6	340