5.5 Розрахунок параметрів ізоляційно-укладальної колони

Число, тип і взаємне розташування трубоукладачів при виконанні ізоляційно-укладальних робіт залежить від ряду обставин: в першу чергу від діаметру та товщини стінки трубопроводу, а також від умов проходження траси. Якщо в нормальних умовах для виконання робіт на трубопроводі діаметром 1020 мм досить мати чотири трубоукладачі, то в таких же умовах ізоляційно-укладальна колона, що працює на трубопроводі діаметром 1420 мм, повинна мати не менше 6 трубоукладачів значно більшої вантажопідйомності, у складних умовах, це число може зрости до 8 і навіть 9 (в залежності від типу і вантажопідйомності трубоукладачів).

Вибір числа і типу трубоукладачів в колоні повинні також підтверджуватись відповідним розрахунком.

Взаємне розташування трубоукладачів залежить також від технологічного зв’язку очисної та ізоляційної машин, що обумовлено умовою повного висихання праймера (ґрунту) на трубопроводі після його нанесення очисною машиною до моменту накладання ізоляційного покриття.

Віддаль між окремими трубоукладачами в колоні впливає як на ступінь їх навантаження, так і на напружений стан при піднятої ділянки трубопроводу. При довільному розташуванні трубоукладачів можливі випадки перекидання при доволі високій сумарні їх стійкості. Крім того на самому трубопроводі в окремих, найбільш небезпечних перерізах можуть появлятися вм’ятини і зломи. Відповідно, до вибору раціональних віддалей між трубоукладачами і дотриманню цих віддалей у процесі роботи, ставляться особливі вимоги.

Вибір розрахункової схеми укладання трубопроводу базується на припущенні, що припіднята його частина може розглядатися як багатопрогінна нерозрізна балка, вільно оперта на кільцях на поверхню (на берму або дно траншеї) і на зосередженні взаємозміщені опори, розміщені по довжині припіднятого трубопроводу.

Розрахункова схема укладання трубопроводу у траншею наведена на рис. 5.3.

Рисунок 5.3 Розрахункова схема укладання трубопроводу в траншею при суміщеному способі виконання ізоляційно-укладальних робіт

Розглядаючи трубопровід як багато прогінну нерозрізну балку зі зміщеними опорами визначають максимальні згинальні моменти і напруження в опорних перерізах трубопроводу, що укладається.

Розрахунок виконується за теоремою трьох моментів. Для всіх прогонів гудима, що укладається, попарно складають рівняння, число яких дорівнює числу опорних моментів (числу трубоукладачів для даної схеми).

Рівняння для визначення опорних моментів для кожної окремої пари прогонів можна записати у вигляді:

.(5.4)

Для прогонів, в яких розміщена очисна та ізоляційна машини, необхідно до правої частини рівняння добавити

, (5.5)

де , , – згинальні моменти над лівою, середньою і правою опорою у прогоні; , – відповідно, довжини прогонів; , – зміщення середньої опори відносно лівої і правої; q – погонна маса труби; EI – жорсткість труби на згин; Q – маса машин; а, b – віддаль від опор до машин.

За найденими значеннями згинальних моментів, визначають напруження у відповідних перерізах трубопроводу за формулою

, (5.6)

у формулах (5.4) і (5.5) – згинальний момент в опорних перерізах; W– момент опору поперечного перерізу трубопроводу; – допустимі напруження у трубопроводі від його згину у вертикальній площині.

За другим, наближеним методом, вихідними даними при визначенні віддалей між трубоукладачами приймають технологічні параметри процесу укладання, тобто: довжину припіднятого трубопроводу, висоту піднімання очисної та ізоляційної машин, а також масу машин і самого трубопроводу. Розрахунок виконують у наступному порядку.

Спочатку визначають значення опорної реакції ґрунту в точці дотику трубопроводом до дна траншеї за формулою

, (5.7)

де h_Т – глибина траншеї; h_ім – висота ізоляційної машини над бермою траншеї; L_ім – віддаль від точки дотику ізольованого трубопроводу до дна траншеї до ізоляційної машини.

Потім за системою рівнянь, складених для пружно зігнутої осі трубопроводу, знаходять навантаження на гак трубоукладачів в ізоляційно-укладальній колоні. Ці рівняння у вигляді системи мають вид:

(5.8)

_.

До приведеної системи рівнянь додають також рівняння положення очисної машини на зігнутій ділянці трубопроводу

, (5.9)

де − висота піднімання очисної машини; − віддаль від точки дотику трубопроводу на дно траншеї до очисної машини; − загальна довжина при піднятого трубопроводу; Q − загальна маса при піднятої ділянки; P − навантаження на трубоукладачі; − віддаль до вантажу на розглядуваній ділянці; − віддаль від точки дотику трубопроводу до дна траншеї до трубоукладача; − маса ізоляційної машини.

Визначивши розташування трубоукладачів в колоні, виконують повірку трубопроводу за допустимими навантаженнями і моментами в опорних перерізах. На основі розрахункових даних будують технологічну схему укладання.