Напряженно-деформированное состояние полиэтиленовых трубопроводов при бестраншейной прокладке в условиях отрицательных температур

• Автор: Лавров, Игорь Георгиевич
• Шифр специальности: 25.00.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 164 с. : ил.

1. Состояние изучаемого вопроса

1.1. Перспективы сооружения полиэтиленовых трубопроводов

1.2. Анализ технологий бестраншейной прокладки полиэтиленовых труб

1.3. Анализ применения полиэтиленовых труб в условиях отрицательных температур

1.4. Выводы по главе

2. Математическая модель расчета на изгиб полиэтиленовых труб

с учетом температурных условий

2.1. Моделирование напряженно-деформированного состояния полиэтиленовых труб при изгибе в условиях различных температур
2.1.1. Анализ методик расчета напряженно-деформированного состояния полиэтиленовой трубы
2.1.2. Математическая модель напряженно-деформированного состояния полиэтиленовой трубы с учетом температурного фактора
2.1.3. Дифференциальные уравнения математической модели с учетом температурного фактора
2.1.4. Краевые условия
2.1.5. Решение дифференциальных уравнений методом конечных разностей
2.2. Обоснование достоверности численных результатов расчета
с учетом температурного фактора
2.3. Напряженно-деформированное состояние трубы при изгибе с изменением температурных условий
2.4. Выводы по главе

3. Экспериментальные исследования деформирования полиэтиленовых труб с учетом температурных воздействий
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований
3.2. Обоснование методики
3.3. Экспериментальные исследования при отрицательных температурах
3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований
3.5. Выводы по главе
4. Практическое использование результатов исследований
4.1. Определение допустимых радиусов изгиба полиэтиленовых труб с изменением температурных условий
4.2. Рекомендации по коррективам свода правил
по строительству газопроводов
4.3. Расчет технико-экономических показателей
4.4. Выводы по главе
Основные результаты и выводы по работе
Список литературы
Приложение 1. Расчет напряженно-деформированного состояния
полиэтиленовой трубы при различных температурах
Приложение 2. Типовые сертификат качества и протокол
испытательной лаборатории ЗАО «Сибгазаппарат»
Приложение 3. Результаты замеров геометрических параметров
деформирования образцов полиэтиленовых труб при изгибе
Приложение 4. Определение радиуса изгиба трубы после снятия нагрузки

Актуальность темы.
В настоящее время в нашей стране и за рубежом накоплен достаточно богатый опыт использования полиэтиленовых трубопроводов в газораспределительных системах. Выпуск труб малого диаметра в бухтах предопределил научные и инженерные поиски в создании технологий прокладки, позволяющих снизить затраты по сооружению трубопроводов. К таким технологиям следует отнести, например, горизонтально-направленное бурение, плужный и другие способы бестраншейной прокладки. Использование этих способов позволяет значительно сократить объемы земляных работ и увеличить скорость прокладки трубы. Одним из сдерживающих факторов всесезонного их применения являются ограничения, регламентированные нормативными документами по условиям прокладки при отрицательных температурах окружающего воздуха. Действующий в настоящее время СП 42-103-2003 "Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов" распространяется на применение полиэтилена с минимальной длительной прочностью MRS (Minimum Required Strength) 8,0 МПа (ПЭ80) и более. Ограничения, заложенные в нем по температурным условиям, перенесены из ранее действовавшего нормативного документа (СП 42-101-96), разработанного для труб из полиэтилена ПЭ63. Согласно требованиям прокладку можно производить при температуре окружающего воздуха до -15 °С, а разматывание труб с бухт - до +5 °С. Учитывая использование новых материалов, указанные ограничения являются необоснованно жесткими и нуждаются в проверке.
Анализ поведения трубы во время бестраншейной прокладки и обоснование возможности ее осуществления при температурах до -20 °С (ограничение для транспортировки, погрузки и разгрузки труб) позволит внести корректировку в нормативные документы, увеличить длительность

Для определения неизвестных величин, продольных усилий, изгибающих моментов, перерезывающих сил необходимо произвести переобозначения по нумерации узлов:
Рх и + 3)= X (у); вх(] + 3) = Х(п + у) (2.59)
Для определения значений Д. в крайних точках уравнение (2.40) необходимо расписать.
Из уравнения (2.40) можно выразить Д:
1 в4-в22А(р3Я2 2 Лер3 Я2 _ .
@1~ п N 1 л п У п + Р2 Р4 Р5' (2.60)
к 2Л (р Вм Ом
После преобразований уравнение (2.60) примет следующий вид:
р,=-в„4£!(е4 -е2)-ЧЩр2+2р2-2Р4+ру (2.61)

Аналогично для узла п+4 первое уравнение системы (2.32) имеет вид:
^ Г) ~ ^п+2 + ~ ^Рп+5 + Рп+6 1 п @п+5 ~ @п+3 _а п
г>2 иМ л 3 п N л ~Ч- (2.62)
Я 2А(р Я 2А(р
Из уравнения (2.62) можно выразить Рп+а '■
в"*!~/"3 2Л^К! +р„1-2р..,+2рп!. (2.63) Вм Я 2А(р Ом
После преобразований уравнение (2.63) примет вид:
.з т>2 Л „2 ;
К» = Я+В„-е„4))+рп2 -2Р„3+2Рп+!. (2.64) м им
Для определения 02 и 0п+$ необходимо воспользоваться следующими
условиями: