М.М. Протодьяконову

Ґрунт	Коефіцієнт міцності
Пісок, мілкий гравій, насипний ґрунт	0, 5
Легкий суглинок, гравій	0, 8
Глина (щільна), глинистий ґрунт	1, 0
Щебенистий ґрунт, розрушений сланець, галька і щебінь	1, 5
М'який сланець, намул, мерзлий і кам’янистий ґрунт

Повний боковий тиск на вертикальну проекцію поперечного перерізу патрона, що приймається рівномірно розподіленим, буде:

, (9.28)

де п – коефіцієнт перевантаження ; – об’ємна вага грунту.

Напруження від тиску, що викликаний вагою рухомого залізничного транспорту, наближено можна визначити за формулою:

, (9.29)

де Р – зосереджена сила; Н – глибина точки, що розглядається від поверхні; – віддаль між точкою прикладання сили і точкою, в якій визначається напруження; – горизонтальна проекція віддалі (рис. 9.19).

Максимальне вертикальне напруження безпосередньо під силою:

. (9.30)

1 – насип; 2 – ґрунт; 3 – патрон

Рисунок 9.19 – Розміщення патрону в ґрунті за відкритої проходки

Тиск від ваги рухомого складу широкої колії визначається за графіком (рис.9.20), який складений за формулою (9.29) та принципом складання дії сил. Коефіцієнт К означає клас навантаження.

Рисунок 9.20 – Графік тиску, що змінюється від ваги рухомого залізничного складу (в кГ/см²) на горизонтальну проекцію труби в залежності від відстані головки рельса до верхньої частини патрона Н.

Поперечний переріз патрона є статично невизначеним замкнутим контуром (кільцем), що знаходиться у рівновазі під дією зовнішніх навантажень і реактивних сил.

Розв'язуючи цю статично невизначену задачу, можна отримати вираз для згинального моменту М і поперечної сили у найбільш напруженому перерізі патрона з врахуванням пластичних властивостей матеріалу:

.(9.31)

, (9.32)

, (9.33)

де – коефіцієнт опору ґрунта в радіальному напрямку; – середній радіус поперечного перерізу патрона; – модуль пружності матеріалу труби; – товщина стінки труби; – коефіцієнт, що визначається для тонкостінних патронів у ґрунті за формулою

, (9.34)

де – коефіцієнт опору ґрунта в радіальному та тангенціальному напрямку; – висота засипки, ; – еквівалентна висота грунта над патроном

де – висота грунта над патроном; – об’ємна вага насипу; ­– об’ємна вага мінерального грунту; – висота насипу дороги;

де – коефіцієнт, що враховує пружний відпір ґрунту; – коефіцієнт навантаження від власної ваги і тиску ґрунта, що приймається рівним 1, 2; – навантаження від рухомого складу; – коефіцієнт перевантаження для рухомого складу, рівний 1, 2.

Оскільки патрон знаходиться в умовах позацентрового стиснення, то основна формула міцності буде мати вид

, (9.35)

де і – розрахункові значення згинального моменту і нормальної сили; – товщина стінки патрона; ­– нормальний опір матеріалу патрона; – коефіцієнт однорідності матеріалу; –коефіцієнт умов роботи.

Розв'язуючи дане рівняння відносно , отримаємо основну формулу для визначення товщини стінки патрона при розрахунку на міцність:

. (9.36)

Перевірка товщини стінки патрона на стійкість форми поперечного перерізу від тиску ґрунта і дії тимчасового навантаження на поверхні, які при великому пружному відпорі є практично рівномірно розподіленими, виконується за формулою Е.Л. Ніколаї:

, (9.37)

де – ціле число

. (9.38)

9.7 Деталі переходів

Для полегшення протягування трубопроводу через патрон, герметизації міжтрубного простору та для відведення газу на випадок аварії, перехід обладнують опорними пристроями, сальниками, витяжними свічками.

Опори. Всередині патрона трубопровід розміщують на повзункових або роликових опорах, які полегшують його протягування через патрон.

Опори виконуються дерев'яними або металевими. Дерев'яні опори виготовляють з бруса довжиною 3400÷ 5600 мм і встановлюють рівномірно по периметру труби від 8 до 12 штук (рис.9.21) та закріплюються стяжними хомутами з дроту.

1 – робоча труба; 2 – патрон; 3 – дерев’яні повзунки;

4 – стяжні хомути; 5 – гвинт з гайкою

Рисунок 9.21 – Конструкція дерев’яних опор трубопроводів

Металеві опори з прутків приварюють до патрона.

Складні повзункові опори з металу можуть бути діелектричними. Вони виготовляються у вигляді коритоподібної обойми, привареної до трубопроводу під кутом 45º, та текстолітової пластини з натягнутим на другий її кінець сталевим повзунком. Діелектричні опори служать для захисту трубопроводу від дії блукаючих струмів, що попадають на патрон.

Роликові опори виготовляються з радіальними (рис. 9.22) або горизонтальними роликами, що опираються на патрон.

1 ­ – робоча труба; 2 – верхня половина хомута; 3 – нижня половина хомута; 4 – болт з гайкою; 5 – ролик; 6 – кронштейн опори; 7 – вісь ролика; 8 – патрон

Рисунок 9.22 – Опора з радіальним розміщенням роликів

Ролики закріплюються в буксах роз'ємного хомута, що стягується на трубопроводі стяжними болтами. Ролики розміщуються рід кутом 45º до вертикальної вісі патрона через 2, 5 ÷ 3 м і застосовуються для трубопроводу діаметром 500÷ 1000 мм.