Моделирование напряженно-деформированного состояния ремонтируемого участка трубопровода

• Автор: Пономарёва, Татьяна Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ Стр.

Введение.
1. Обзор основных теорий и методов решения задач деформирования подземных трубопроводов на вязкоупругом основании.
1.1.Теории поперечного деформирования и контактных напряжений подземных трубопроводов.

1.2. Теория наследственности и методы расчетов вязкоупругих материалов

1.3. Реологические процессы ползучесть грунтов при расчете подземных трубопроводов.

1.4. Постановка задачи диссертационной работы

2. Математическая модель деформирования во времени длинномерного участка трубопровода.
2.1. Математическая модель деформирования длинномерного участка трубопровода на вязкоупругом основании

2.2. Учет ползучести грунтов.

2.3.У чет напряженнодеформированного состояния

трубопровода как цилиндрической оболочки
2.4. Выводы
3. Достоверность методов решений и математической модели
деформирования участка трубопровода.
3.1. Достоверность метода конечных разностей в оценке напряженнодеформированного состояния длинномерного участка трубопровода.
3.2. . Шаговый метод в расчетах деформирования длинномерного участка трубопровода на вязкоупругом основании
3.3. Метод конечных разностей в расчетах несимметричного
деформирования цилиндрической оболочки
3.4. Метод Кантаровича Власова в сочетании с методом конечных разностей в расчетах несимметричного деформирования цилиндрической оболочки
3.5. Выводы
4. Расчет деформированного состояния ремонтируемого участка
трубопровода с учетом реологических процессов грунтов .
4.1. Расчет деформирования ремонтируемого участка трубопровода на вязкоупругом основании
4.2. Расчет напряженнодеформированного состояния трубопровода как цилиндрической оболочки
4.3. Расчет изменения НДС участка трубопровода с учетом моментного напряженного состояния трубы и ползучести грунтов на краях ремонтного котлована.
4.4. Выводы
Заключение.
Список использованных источников


Отказы по этой причине наиболее часты на трубопроводах, уложенных в так называемых слабых грунтах. Вертикальное перемещение типа «всплытие» может иметь место только при условии положительной плавучести труб, уложенных в полностью водонасыщенный грунт (коэффициент водонасыщения более 0,8). Всплытие может быть как при отсутствии в трубопроводе продольной силы, так и при ее наличии. В последнем случае всплытие сопровождается выпучиванием. Все виды поперечных перемещений представлены в табл. Опыт эксплуатации всех построенных к настоящему времени подземных трубопроводов показывает, что продольные перемещения оказываются на самом деле большими иногда в несколько раз, чем определяемые по формулам. Причем в течение некоторого времени перемещения не превышают расчетных значений, а затем в результате очень медленного, но постоянного движения труб в грунте продольные перемещения переходят расчетную величину и непрерывно увеличиваются. Это приводит к разрушению труб, их выпучиванию из грунта, нарушению герметичности соединений и др. Следует отметить, что явление постепенного перемещения наблюдается не только при продольных, но и при поперечных перемещениях труб. Рассмотрим участок подземного прямолинейного трубопровода. Допустим, что он уложен в сухой грунт, который в период расчетного срока эксплуатации не будет обводнен. В этом случае вертикальное перемещение (осадка) происходит в результате уплотнения грунта под трубой. Осадка определяется по известным решениям механики грунтов, например, по методу эквивалентного слоя или методу послойного суммирования. Она, как показывают расчетные данные, оказывается ничтожной, так как давление на грунт, определяемое массой трубы, не превышает 0,5 Н/см2, и учитывать ее влияние на изменение положения трубопровода по сравнению с первоначальным его положением нет необходимости. Допустим, что трубопровод уложен в слабом водонасыщенном грунте (болото) или периодически затапливаемой пойме реки. Если он обладает отрицательной плавучестью, то будет происходить осадка труб, которая может быть весьма значительной. XV - естественная влажность грунта; XV т - влажность на пределе текучести; XVт - влажность на пределе пластичности, осадка может происходить за счет фильтрационного уплотнения (В < 0,8) и за счет движения трубы в грунте, находящемся в текучем состоянии {В > 0,8), как в вязкой жидкости. Рассмотрим оба этих вида вертикального перемещения. В водонасыщенном фунте осадка определяется в предположении уплотнения грунта под трубой в соответствии с основными допущениями фильтрационной теории консолидации. Из механики фунтов известно, что полностью водонасыщенный фунт можно рассматривать как двухфазную систему, уплотняемость которой определяется огфильтровыванием воды из пор скелета грунта под воздействием уплотняющей нафузки. Методы решения этой задачи подробно рассмотрены в работе [, , , ]. Пусть предельная осадка трубопровода 8пр. Эта осадка называется стабилизированной. На рис. Если бы слабый фунт равномерно распределялся по всей длине трубопровода, то и осадка была бы по всей длине одинакова. Однако на практике наиболее характерно чередование слабых фунтов и фунтов, обладающих достаточно большой несущей способностью. На последних, как уже отмечалось, осадка практически равна нулю. Рис. Япр, Трубопровод на участке І изгибается, как показано на рис. Поскольку удлинение труб возможно только вследствие их растяжения на участке / и прилегающих к нему участках /у , то в трубах появляется растягивающая продольная сила Р, и участок I начинает работать как жесткая нить. Длительная осадка 5 оказывается существенно меньше 5/7/7. В трубах появляются напряжения от продольной силы и от изгиба. Это обстоятельство нужно иметь в виду при расчете отрицательной плавучести q, которая для нефтепроводов определяется массой труб и нефти, а для газопроводов -массой труб и утяжеляющих грузов [, , 1, 2]. Определение напряжений по подошве гибких сооружений имеет очень важное значение, так как их необходимо знать при расчете прочности самих сооружений.