УСТРОЙСТВО УСИЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНОГО ПЕРЕХОДА Российский патент 2000 года по МПК E01D18/00 E01D1/00 F16L3/10 F16L3/16 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при усилении трубопроводов в местах переходов через естественные или искусственные препятствия, а также при увеличении длины перекрываемого пролета.

Известна конструкция усиления балочной схемы перехода, включающая трубопровод с приваркой к трубам дополнительных элементов из прокатного металла в верхней части труб, удерживаемый в проектном положении с помощью свайных опор [1]. Подобная конструкция усиления неприменима при обрушении берегов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому методу является трубопроводный переход, усиленный дополнительной плетью, которая опирается на опоры [2]. Это устройство усиления требует большого расхода материала, кроме того, не обеспечивает безопасной работы при усилении.

Целью изобретения является повышение эксплуатационных качеств перехода при одновременном снижении трудоемкости работ и обеспечении безопасности их проведения.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции трубопроводного перехода, включающей опорные элементы и балки, продольные оси которых параллельны осям расположенного над препятствием надземного участка и береговых участков, опорные элементы выполнены в виде фундаментов, расположенных на берегах препятствия за пределами призмы обрушения грунта берегов, а балки, которые сами усилены вертикальными фермами, размещены на фундаментах с образованием консольных свесов над береговыми и надземными участками трубопровода, при этом консольные свесы посредством тяг и поперечин соединены соответственно с береговыми и надземными участками трубопровода.

Вся совокупность конструктивных элементов, описанных выше, образует новое устройство усиления, позволяющее перераспределять усилия в аварийном трубопроводе при обрушении берегов, повысить эксплуатационные качества перехода. Снижение трудоемкости работ при усилении перехода и обеспечение безопасности работ достигается тем, что производство работ происходит на берегу за призмой обрушения берегов и монтаж опорных элементов и балок, усиленных вертикальными фермами, производится также в безопасной зоне с помощью кранового оборудования, и нет необходимости перетаскивать дополнительную плеть через препятствие, как в прототипе.

На фиг.1 представлена общая схема трубопроводного перехода с элементами усиления, на фиг.2 - план перехода.

Предлагаемое устройство усиления состоит из балок 1, установленных на фундамент 2, расположенных на берегах препятствия за пределами призмы обрушения, а консольные свесы балки 1 посредством тяг 4 и поперечин 5 и 6 соединены соответственно с береговыми и надземными участками трубопровода 7. Устройство усиления может быть само усилено фермами 9, расположенными на участке, каждой балки 1 между консольными свесами.

Предлагаемое устройство усиления трубопроводного перехода работает следующим образом. Нагрузка от транспортируемого продукта в трубопроводе 7 воспринимается тягой 4 и через балку 1 и ферму 9 передается на фундамент 2, а выдергивающее усилие воспринимается тягой 8 и передается на трубопровод 7.

Положительный эффект предлагаемой конструкции проявляется за счет ликвидации перетаскивания дополнительной балки через препятствия и производства работ за призмой обрушения, кроме того, за счет уменьшения металлоемкости. Например, при прокладке трубопровода через канал Бера-Буда газопровода ⊘ 1020 мм было перекрыто препятствие 42 м, в результате возможного обрушения берегов расчетный пролет увеличился до 92 м.

Для того чтобы усилить переход с пролетом 92 м дополнительной плетью с подвеской к ней, в середине пролета подвешиваются два трубопровода ⊘ 1020 мм, нагрузка, воспринимаемая плетью, равна:
Р = 499•46 = 21956 кг
Изгибающий момент в плети от P равен:
M_n = P•L/4; M_n = 21956•4600/4 = 2,52•10⁷ кгсм
Изгибающий момент в дополнительной плети от q_с - собственного веса равен:
M_с = q_с•L²/8; M_с = 249•92²/8= 2,63•10⁵ кгм
Допустимый момент равен:
M_доп =W•R•n = 3700•7936•2 = 5,87• 10⁷ кгсм, где W - момент сопротивления одной трубы,
R - расчетное сопротивление металла трубы,
n - кол-во труб.

M^общ = 2,52•10⁷ + 2,63•10⁷ = 5,15•10⁷ кгсм < 5,87•10⁷ кгсм
Для того чтобы усилить переход с помощью двухконсольных балок, усиленных вертикальными фермами, необходимо две трубы ⊘ 820•12 длиной 82 м. Нагрузка, воспринимаемая каждой балкой, равна:
P= 499•41 = 20459 кг = 204,59 кН
Изгибающий момент в консоли от P равен:
M_к = 20958•2000 = 4,09•10⁷ кгсм
Изгибающий момент в консоли от q_с - собственного веса в консоли длиной a = 2000 см, равен:
M_с = (239 + 300)•20²/2=1,07•10⁵ кгм
M_общ = M_к + M_с = 4,09•10⁷+1,07• 10⁷ = 5,16•10⁷ кгсм
M_доп =R•W•n = 4400•6066•2=5.3• 10⁷ кгсм
M_общ = 5,16•10⁷ кгсм < 5,3•10⁷ кгсм
Таким образом количество металла для усиления плетью составляет 45816 кг, а для усиления консолью с вертикальными фермами составляет 32672 кг, то есть в 1,4 раза меньше надо металла при усилении консоли с вертикальной фермой.

Усиление двух консольных балок с помощью дополнительной балки, усиленной вертикальной фермой, назначается по максимальному моменту. Дополнительная балка увеличивает момент сопротивления в местах максимальных моментов и тем самым отпадает необходимость увеличивать сечение балки 1 на всем пролете при обеспечении достаточной несущей способности. Этот конструктивный прием позволяет увеличить пролет при сохранении сечения балки 1 на всем пролете.

Источники информации
1. Петров, В. В. Спиридонов. Надземная прокладка трубопроводов.- М.: Недра, 1973 (рис. 5.20 с. 100).

2. Руководство по выбору рациональных конструктивных решений надземных переходов магистральных трубопроводов. Р 477-82. М., 1984 (рис. 192, стр. 28).

3. Альбом схем конструктивных решений большепролетных трубопроводных переходов. Киев: НИИСК, 1964, лист 3-1, 3-7.0

Изобретение предназначено для строительства трубопроводов и может быть использовано при усилении трубопроводов в местах переходов через естественные или искусственные препятствия, а также при увеличении длины перекрываемого пролета. Устройство включает опорные элементы в виде фундаментов, расположенные на берегах препятствия за пределами призмы обрушения грунта, балки, усиленные вертикальными фермами и которые размещены на фундаментах, при этом консольные свесы посредством тяг и поперечин соединены соответственно с береговыми и надземными участками трубопровода. Изобретение позволяет повысить эксплуатационные качества перехода при одновременном снижении трудоемкости работ и обеспечении безопасности их проведения. 2 ил.

Устройство усиления трубопроводного перехода, включающее опорные элементы и балки, продольные оси которых параллельны осям расположенного над препятствием надаемного участка и береговых участков перехода, отличающееся тем, что опорные элементы выполнены в виде фундаментов, расположенных на берегах препятствия за пределами призмы обрушения грунта берегов, а балки, которые сами усилены вертикальными фермами, размещены на фундаментах с образованием консольных свесов над береговыми и надземными участками трубопровода, при этом консольные свесы посредствам тяг и поперечин соединены соответственно с береговыми и надземными участками трубопровода.