Расчётно-экспериментальные исследования напряжённо-деформированного состояния подводных переходов магистральных газопроводов

• Автор: Филатов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НОРМАТИВНЫЕ ЗАДАЧИ И УСЛОВИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ТРУБОПРОВОДА РЕЧНОГО ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА
1.1. Выбор объекта и процесса исследования
1.2. Анализ нормативных документов и определение набора нормативных задач
1.3. Условия общей устойчивости трубопровода
1.4. Ненормативные составляющие реального напряжения подводного трубопровода в условиях эксплуатации
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ НЕНОРМАТИВНЫХ НАГРУЗОК НА НДС ТРУБОПРОВОДА РЕЧНОГО ПОДВОДНОГО ПЕРЕХОДА
2.1. Ненормативные нагрузки и перемещения подводного трубопровода
2.2. НДС речного подводного перехода как функция его пространственной геометрии
2.3. Формирование НДС свободного пролета речного подводного перехода
2.4. Номограммы критических протяженностей свободных пролётов подводных переходов
2.5. Задача минимизации перемещений трубопровода на участках речных подводных переходов
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ТРУБОПРОВОДА НА УЧАСТКАХ РЕЧНЫХ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ МГ
3.1. Экспериментальные работы наречном подводном переходе
3.2. Перемещения подводного трубопровода в вертикальной плоскости под воздействием давления газа
3.3. Поперечные перемещения подводного трубопровода
в горизонтальной плоскости под воздействием давления газа
3.4. Поперечные перемещения трубопровода в горизонтальной плоскости под действием речного потока

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ОБТЕКАНИЯ И СТАБИЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ РЕЧНЫХ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ
4.1. Особенности обтекания водным потоком тел цилиндрической формы
4.2. Общая характеристика разработанного и изготовленного экспериментально-испытательного стенда «Гидрометрический лоток»
4.2.1. Эпюры скоростей течения в рабочем блоке стенда
4.3.Общая характеристика разработанных новых способов и средств повышения устойчивости размытых участков речных подводных переходов
4.3.1. Утяжелитель трубопровода речного подводного перехода
с анкерным устройством
4.3.2. Речной подводный переход трубопровода
4.3.3. Утяжелитель-обтекатель трубопровода
Основные выводы
Перечень использованных математических символов
Библиографический список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Подводные переходы магистральных газопроводов (МГ) через речные преграды представляют собой участки, эксплуатация и обслуживание которых происходят в условиях повышенных рисков. Участки подводных переходов объективно отличаются от других участков трубопроводов по признакам, влияющим на напряжённо-деформированное состояние (НДС) стенки трубы, и результаты этих отличий проявляются в процессе эксплуатации. Пролегающий в траншее речного дна трубопровод испытывает целый ряд воздействий природного и техногенного характера. Специфика конструкции речного подводного перехода, необходимость его балластировки и закрепления создают дополнительные сложности для стабилизации пространственного положения подводного трубопровода. Ситуация еще более усугубляется в случаях размыва отдельных участков перехода и образования свободных пролетов.
На территории России действуют более 2,7 тыс. подводных переходов, в том числе через крупные реки Обь, Волга, Кама и др. Как показывает статистика, свыше 22 % ниток подводных переходов находятся в неисправном состоянии, причём 60 % случаев вывода переходов в ремонт вызваны изменением их пространственного положения при эксплуатации.
Такая ситуация выдвигает исследования процессов формирования НДС подводного трубопровода и выявление механизмов его перемещения в число важнейших направлений решения задачи повышения эксплуатационной надёжности подводных переходов. Однако развитие экспериментальных работ по исследованию перемещений трубопроводов речных подводных переходов сдерживается сложностями в организационном и техническом обеспечении таких работ, значительными трудностями проведения самого эксперимента с чрезвычайно большим объемом необходимых измерений.
Большой вклад в развитие экспериментальных и теоретических исследований по проблеме проектирования и строительства газопроводных систем внесли работы российских учёных В.Л. Березина,

неконтролируемого выхода численных значений напряжения и сил за установленные пределы;
- согласно (1.2) и (1.3) нормативное продольное напряжение стенки трубы при изменении давления транспортируемого потока должно меняться равномерно по длине трубопровода; при поперечном же перемещении трубопровода продольное напряжение должно быть переменно по длине трубы [18];
- величина изменения продольного напряжения должна быть мала, что должно обеспечивать устойчивость положения трубопровода в поперечном направлении;
- формула (1.5) справедлива только при наличии заглушенного конца на участке подводного перехода.
При наличии заглушенного конца продольная сила давления
Р(1-26)
уравновешивается продольным напряжением стенки трубы:
7ТГ)2
Р-=апрпО 5. (1.27)
Отсюда получаем продольное напряжение, равное:
апр==0,5<. (1.28)
Это напряжение сжимающее. Сложение его с напряжением растягивающим приводит к тому, что при заглушенном конце трубопровода продольное напряжение равно:
апр = 0,5<-(ц<-аЕД1). (1.29)
Тогда соответствующая этому напряжению осевая сила равна:
8 = стпрР = [(0,5 - ц)< - оЕД1]Р. (1.30)
Если заглушенного конца на участке подводного перехода нет, то формула (1.5) некорректна.