Гидродинамическое воздействие потока на подводные трубопроводы. Расчет устойчивости подводного трубопровода.

К подводным ТП переходам относятся участки трассы, пересекающие водные препятствия шириной в межень (ГВВ 95%) 10 м и более, глубиной свыше 1, 5 м.

Общее условие устойчивости:

(1)

- суммарная расчетная нагрузка на ТП, действующая снизу вверх, включая упругий отпор на криволинейных участках, выполненных упругим изгибом.

– суммарная расчетная нагрузка, действующая на ТП сверху вниз.

– коэф надежности устойчивости ТП против всплытия, равный 1, 05-болота, поймы рек, водоемы не имеющие течения, периодически обводняемые участки по горизонту воды 1%ой обеспеченности; 1, 1 – реки шириной менее 200 м; 1, 15 – реки шириной м.

В процессе укладки ТП подвергается гидродинамическому воздействию потока и поэтому вводятся доп слагаемые в уравнение потребной балластировки, которые это воздействие компенсируют.

Потребная балластировка:

– коэф надежности по нагрузке: для ЖБ пригрузов, для чугунных пригрузов.

– архимедова сила. ,

- наружный диаметр ТП с учетом изоляции и футеровки.

уд вес воды с учетом взвешенных частиц грунта и растворенных солей. .

– доп пригрузка, необходимая для компенсации упругого отпора на криволинейном участке равная:

-для выпуклых участков

EI – изгибная жесткость трубы,

– угол поворота, рад.,

радиус упругого изгиба.

-для вогнутых участков

расчетный вес удиницы длины трубы с учетом соотв. Коэф. надежности по нагрузке (0, 95), включает собств вес металла, изоляции, футеровки. В русловых участках балластировка производится кольцевыми бетонными или чугунными пригрузами.

– доп пригрузка, необходимая для компенсации горизонтальной составляющей гидродинамического воздействия потока

– коэф лобового сопротивления, зависит от Re: Re=v*D_ни/ν, v – средняя скорость набегающего потока воды на уровне продольной оси ТП.

- наружный диаметр ТП с учетом изоляции и футеровки.

ν – кинематическая вязкость воды

Re

Re

– коэф трения наружной поверхности о грунт- табличная величина, при отсутствии данных

доп пригрузка необходимая на компенсацию вертикальной составляющей гидродинамического воздействия потока :

коэф подъемной силы .

Распределенная балластировка в воздухе:

удельный вес материала балластных пригрузов.

Шаг между пригрузами:

вес и объем груза соответственно.

Количество пригрузов: N=L_уч/l_б.г.

В тех случаях когда доп балластировка не требуется.

от собственного веса футеровки

,.

q_из^н -нормативная нагрузка от собственного веса изоляции;

, где q_и.л.^н – нормативная нагрузка от собственного веса изоляционной ленты;

q_об^н – нормативная нагрузка от собственного веса обертки.

q_и.л.^н=к_из× p× D_Н× g× d_и.л.× r_и.л., q_об^н =к_из× p× D_Н× g× d_об× r_об,

к_из – коэффициент, учитывающий величину нахлеста, при двухслойной изоляции (обертки), к_из=2, 3.

При укладке подводного трубопровода необходимо производить проверку устойчивости трубы против смятия под действием внешнего гидростатического давления воды по формуле:

(3.33)

где h_в – глубина водоема;

h_о – глубина заложения трубопровода до верхней образующей;

D_ср – средний диаметр трубы, определяется по формуле: Dcp=Dн-δ н