Способ закрепления трубопровода на проектной отметке Советский патент 1993 года по МПК F16L1/28 

Изобретение относится к строительству и ремонту трубопроводов, а именно к закреплению трубопроводов гибкими силовыми поясами на проектных отметках с помощью грунтовых анкеров, и может использоваться при сооружении и ремонте трубопроводов, обладающих положитель- ной плавучестью и прокладываемых в обводненной или заболоченной местности.

Известен способ закрепления трубопровода на проектной отметке, заключающийся в том, что предварительно в грунт завинчивают стержневые анкера на проектную отметку, затем по обеим сторонам трубопровода монтируют силовые пояса, после чего стрежневые анкера пропускают во втулки, установленные на концах силовых поясов. Силовые пояса погружают до упора в трубы и заклинивают ролики между стержнями и наклонной поверхностью втулки, т.е. фиксируют пояса на стержневых анкерах.

Недостатки способа состоят в следующем..

По данному способу осуществляется жесткая связь стержневых анкеров с трубой j в вертикальном направлении, что практиче- ски исключают выравнивание усилий в грунте стержневых анкеров при обводнении траншеи с трубопроводом. Это может привести к спонтанному выдергиванию стержневых анкеров или разрыву поясов, особенно в местах их крепления к стержневым анкерам.

Повышение эксплуатационной надежности узла закрепления достигается совмег щением процесса завинчивания анкерных стержней с фиксацией и натяжением пояса до заданного усилия, возникающего при упругом растяжении пояса шарнирно связан-.; ным с ними завинчиваемыми анкерными стержнями..

На фиг.1 изображен общий вид анкерного устройства; на фиг.2- участок силового пояса с гофром; на фиг.З - узел крепления анкерного стержня к поясу.

Способ осуществляется в следующем порядке. Поперек трубопровода 1, уложен s|

00

О

оэ

OJ

кого в траншею 2, накладывают силовой металлический пояс 3 в виде полосы с поперечными гофрами 4, приваренными к концам кольцевыми элементами 5. Затем через отверстия элементов 5 пропускают анкер- ные стержни 6 с фиксирующими пальцами 7. Концы анкерных стержней 8 соединяют с завинчивающей установкой и погружают винтовую часть 9 анкерных стержней в дно траншеи путем завинчивания. В процессе погружения анкерные стержни 6 воздействуют посредством пальцев 7 на кольцевые элементы 5 и натягивают пояс 3. При заданном удлинении пояса погружение анкерных стрежней прекращают. В результате завин- чивания группы анкерных устройств, уча- сток трубопровода плотно прижимается и надежно фиксируется на дне траншеи за счет упругого деформирования гофр 4.

Работает описанная система следую- щим образом.

Выталкивающая сила вызывает уменьшение реакции дна траншеи, однако контакт трубопровода с дном сохраняется. При этом, дополнительногб нагружения поясов ке происходит. Если возникают большие вертикальные перемещения трубопровода, например, при воздействии рил морозного пучения, силовой пояс удлиняется, гофры

распрямляются, рост вертикальной нагруз- ки прекращается, что предохраняет анкера от спонтанного выдергивания, а узлы соединения пояса с анкерными стержнями - от разрушения.. /

Приведем расчет определения шага расстановки анкеров. Расчетная схема на- гружения одного гофра приведена на фиг.2, Принимая для определённости соотношение з 3 и решая методом сил задачу на-

гружения полуволны гофра, получаем следующую зависимость .наибольшего изгибающего момента Мтах от растягивающей силы PI и толщины стенки гофра 6:

. , 3

Mmax f P1 (5.

О)

В свою очередь, изгибающий момент определяется выражением50

М (7W

(2)

r

где а- напряжения изгиба, Н/м ;

W

Ml 6

- момент сопротивления сечения гофра, м ;

В - ширина полосы, м

Из выражений (1) и (2) определяем связь между усилием Pi, напряжением а и размерами сечения гофра:

Pi

аВ -д

(3)

Шаг расстановки анкеров вдоль трассы определяют из условия;

Н

2Pi

(4)

где Н - штанг расстановки анкеров, м;

q - плавучесть трубопровода, полностью погруженного в обводненный грунт, Н/м.

На основании формул (3), (4), получаем шаг расстановки анкеров по предлагаемому способу

Н

2 а В д 9q

(5)

.

Пример. Закрепляется газопровод 1420. х 16 мм, Плавучесть (см, Айнбиндер А.Б., Камерштейн А.Г. Расчет магистральных трубопроводов на прочность и устойчивость, М., Недра, 1982, с.313). q 10360 Н/м, ширина пояса В 0,12 м, толщина д 0,008 м, предел текучести материала GT 400 М Па, .

Предельный шаг Н равен согласно (5) и 2 -400-0,12-0.008 D

Н;:..Ш ----9 0.01036---- 824 М- ПРИ

полученном шаге в гофре возникнут напряжения, равные пределу текучести материала, а усилия взаимодействия между трубой и дном траншеи при максимальном обводнении будут равны нулю. Уменьшая шаг или увеличивая размеры В и д , можно обеспечить гарантированное усилие прижатия тру- бопровода ко дну траншеи при ее обводнении.

Данный пример показывает работоспособность технического решения и возможность достижения описанного эффекта по. надежности закрепления.

Повышение надежности узла крепления при эксплуатации по сравнению со всеми известными аналогичными способами также очевидно, т.к. фиксация и натяжение силового пояса выполняются в период завинчивания анкерных стержней в грунт, в то время как по прототипу эти операции выполняют после завинчивания,, без создания гарантированного предварительного натяжения в узле закрепления, повышающего эксплуатационную надежность,

Таким образом, предлагаемый способ обладает преимуществом по сравнению со всеми известными решениями по закреплению трубопровода на проектной отметке анкерными устройствами.

Формул а изобретения-.

1. Способ закрепления трубопровода на проектной отметке, заключающийся в установке на трубопроводе силового металличе- ского пояса, имеющего отверстия по концам, заведении стержневых анкеров в отверстия, погружении их в грунт завинчиванием и фиксации в отверстиях пояса, о т0

личающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности трубопровода путем обеспечения его прилегания к дну траншеи при обводнении последней, при завинчивающем погружении анкеров в грунт производят натяжение силового пояса до создания в нем усилия, равного или превышающего выталкивающую трубопровод силу воды.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и. с я тем, что в качестве металлического силового пояса используют полосу с поперечными гофрами.,

Использование: строительство магистральных трубопроводов. Сущность изобретения: на трубопроводе устанавливают пояс, имеющий отверстия по концам, в них заводят анкеры, нагружают последние в грунт и фиксируют в отверстиях пояса. При завинчивающем погружении анкеров производят натяжение силового пояса по созданию в нем усилия, равного или превышающего выталкивающую силу трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(Pu&f

Фи&З