автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Динамика стальных предварительно напряженных надземных магистральных трубопроводов при сейсмических воздействиях

ЦОСНЭВСИЙ! ГОСУШСТШЙНШ СТРОИТЕЛЬНЫЙ

• г Л Л уншгиш^'-)

На правах рукопяоя

ЕРИШЖЗВ БШШН ДОРАЕВКОШЧ

¡щшт& стальшх шявшпашю НАПРЯШШ

шишка ИАГИСТРАЛЬНЫХ ТР/БОПРОВОДОВ ОРИ

скйашвсш вседвйсгввд

Ссоцаальпсоть 05.-23.0I - Строителькыо конотрукцаа,

вдания в ооорзгавная

ШОРЕЖРАТ

диссертации па оошшшао учапой огопвки кандидата т«51спссглх саук

Посева - 1993

Работа выполнена в Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель - чл. -корр.РИА,

доктор технических наук, профессор А.Б.Пуховский

Официальные оппоненты - Заслуженный деятель науки и техники РЬ,

доктор технических наук, профессор А.Г.Соколов - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Б.Е.Деиисов

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательской

институт строительства трубопроводов ( ВНИИСТ).

к-о

Защита состоится " I г. в час.

на заседавши специализированного Совета К 053.11.01 при Московская государственном строительном университете по адресу : 113114. г.Москва, Шлюзовая набережная, дом 8. ауд. А .

€ диссертацией, шшо ознакомиться в библиотеке унааерезтета,

Прост Вас принять участие » защите и направить Вса еуггт ь. 2-х экз. по адресу: 123337.Москва, Ярославское вйссо.д.26, МГСУ, Ученый Совет.

Автореферат разослан *Ъо " Д^КАрРЗ 1994 г.» Ц'гУу- 122-/'

Ученый секретарь специализированного Совета

кандидат технических наук,доцент Э.В.Филимонов

ОБЩАЯ ХШНТЕБЮТКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Потребность освоения природных ресурсов в новых сейсмических районах Дальнего Востока, Восточной Сибиш, Камчатки, а также индустриальное развитие в уже освоенных сейсмических районах Закавказья, Молдовы, Казахстана и других регионов СНГ предопределяют большой объем трубопроводного строительства н особенно строительства надземных стальных магистральных трубопроводов.

Протяженность надземных магистральных стальных трубопроводов составляет около 60% от всей протяженности магистральных трубопроводов, пз них около 30$ находится в оейсмических районах нашей страны.

Как показал анализ последствий ряда сильных землетрясений , стальные магистральные трубопроводы не всегда удовлетворительно переносят сейсмические воздействия, получают различного рода Поврездеиая и даже разрушаются.

Известно, что реакция соорукення на сейсмическое воздействие в значительной мере зависит от особенностей конструктивной формы самого сооружения.Изменяя конструктивную форму сооружения в нужном направлении, можно в определенной степени регулировать реакции сооружения на оейсмическое воздействие и создавать более оейсмостбйкую систему.

Одним аз путей совершенствования существующих а создания новых конструктивных фор.! металлических конструкций, в том числе стальных надземных магистральных трубопроводов, является применение предварительного напряяешш, позволяющего ие только снизить материалоемкость а стоимость трубопроводов, но а снизить затраты на антисейсмические мероприятия при одновременном повышения на-

деаноста их воспринимать сейсмическую нагрузку»

Поэтоду исследование, связанное о проблемой шэышення степе-га сейсмостойкости сталышх магиотральнда шр^зроводяз путем их предварительного напряжения!» являемся гжгуальнзы а имеет ' большое народно-хозяйственное а соадшаьнф-зкол.'огаческоа значение.

Цель работы - изучение особенностей работы предварительно напряженных надземных магистрашгш трубопроводов- как данамичео-ких сгстш при оейсыичеоках вой®йтзях с разработка мероприятий по повышению степени т. еайшгкигейксот&ч.

Для достижения сели даозвсегда поставлен» для решения следующие задачи :

- в результате анализа последа®®®'- ряда сильных землвтряовкпй применительно к оталышм надэшнш; магистральным трубопроводам выявить, характерные ах повреадешм н- разрушения;

- разработать коно1рунзазвн& форлу предварительно напряженного стального надземного? какюгральнот трубопровода, обладающую большей степенью сейсмоотойкос® по> сравнений о традиционными конструктивными формам® трубопроводов;

- провести экспериментальные- п> теоретические исследования предварительно напряженны» стальных магистральных падзешш: трубопроводов: для. выявлена» us особенностей как статических и динамических: систеи;, ........

- разработать рекомендации со спределешш дшгешгаесках характеристик' а напряженно-дефоргарованного состояния стальных цагио-тральный нодз еапых трубопроводов вредлояенной конструктивной формы;..

-■разработать.рекомендации по опорным преднапряженшш устрой-отваистаиныхнадзеьшыхмагистральныхтрубопроводов,

Науянур.н0ви8ну работа ооотавляют следующие основные результате«, аащвдасыые автором:

- обоснование возмажноотп протенсяяя о оейсмических районах отплыгах нацзешшх магистрашшя предварительно напряженных трубопроводов; ,

- экоперимвнтачыше дшдяго о дянамачеокпх характеристиках сбичкых а предварительно напряаеюшх отаяышх трубопроводов при данемачеоках воздействиях тапа оейомпчеоках;

- экопещмеитадыша данные о напряженно-деформированном состоянии стального трубопровода пря статическом нагруяеиии а динами-чеокях воздействиях тяпа оейсадчеошщ

- констрзпггшнша реаеняа магаотрального стального предварительно напряженного трубопровода о учетом его работы пря сейсмическях аоздеЙотвйях;

- прадложекая по уточиекзэ значений расчетной оейсмлческой нагрузка, опредадлемй по фордуло (I) СНиП И-7-81, о учетом специфика работ« предзарателыю напоенного стального трубопровода ко сейсаячеокао воэдейотвая.

Птоктпчвокпе ана^етае работа заключается в том, что полученные а результате проведенных исследований данные позволяют о больней обоснованность» а нодехноотьэ проектировать и эксплуатировать а оойсипчоокях районах отапышо надэсшшэ магпстроль-иио трубопровода .

рнедртто результатов работы^ Результаты работа использовали пря внполненпл этапа Н-1 задания 05.04 прогреми 0.74,03. "СоЙсмаяогял а оейсиоотоЭкое строательство

В прооктисЭ пршшпш результат исследований попользованы пр проектпропанкл отаяышх ыагкотрольных надзшннх трубопроводе® о учотеа спе^ическцх условай оеЯскяческях районов Респуб-ляка Молдова.

Результата исследований будет иопользозшт пря подготовке повой редакции ВСН 2-137-81-"Инотруиия по проектированию магас-

тральных трубопроводов в сейсмических районах".

Апробация работ». Основные положения диссертации докладывались]

- на Международном советско-китайском семинара по сейсмостойкому строительству (г.Ыосква, 1991 г.) - доклад; '

- на 2-ой научно-практической и научно-методической конференции молодых ученых с участием деятелей науки стран СНГ в зарубежья (г.Москва, 1993 г.) - доклад;

- на Международном российско-болгарском сешшаре по сейсмостойкому строительству (г.Москва, 1993 г,) - доклад;

- на научных семинарах и заседаниях кафедры Металлических конструкций МГСУ (г.Москва, 1991, 1993 г.г.) - доклада.

По материалам диссертации опубликовано 4 статьи.

Структура и объем -работы. Диссертация состоит из рзедонля, пяти глав, обшдх выводов, списка использованной литературы.Объем диссертации -к&Ч страниц основного текста,\0& страшц расунжов и фотографий, 9 страниц с таблицами, список использованной литературы на М страницах (114 источников). ■

На заигиту вынооятой :

- экспериментальные данные о данситлоокиз: характерногиках обяч-ных и предварительно напряженных оташшзс кадзшшх гдагистральных ■ трубопроводов при горизонтальных и вертикашшх динамических воздействиях типа сейсмичеоких;

- эксперименташшо данные о напрягенно-дсфорьшрованпш сос~ тошшл предварительно напряженных сталышх нодзешшх магистраль-* них трубопроводов при статическом иагрузшши к динамических воздействияхтипа сейсмических; 1

- экспериментальные дшпше о характере разрушения обичних

и предкапршкенных трубопроводов яра налагая локальных повреждений;

- конструктивные решения предварительно напряженного стального

надземного магистрального трубопровода и опорных устройств с учетом его работы при сейсмических воздействиях.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введение определена актуальность талы диссертация, сформулированы цель и задачи работа, приведены сведения о научной новизне, практическом значении и методологическом построении, а также о внедрении результатов работы.

Первая глава посвящена вопросам проектирования и строительства стальных надземных магистральных трубопроводов в сейсмических районах.

Проведен анализ конструктивных решений стальных надземных иагкстральннх трубопроводов большого диаметра, включая схемы прокладки трасс, конструкция труб и опорных уотройста;Показано, что при проектировании надземного трубопровода для сейсмических районов пркшиаются, как правило, конструктивные решения, являющиеся традиционный! дяя обычных районов строительства.

Отмечено, что при землетрясениях надземные трубопроводы в целом ведут себя удовлетворительно, однако в ряде случае» (при сальных землетрясениях) они повреадшотся и разрушаются;

На основа анализа последствий сильных вегллетрясений выделены оладушка характерные типы повреждений и разруиеняй сталышх надземных трубопроводов:

- при распространении сейсмической аачны вдоль трасоы в трубопровода (па прямолякейкан участка) возкакают значатсльпне напряжения садтая-растяхвнкя, нраводяша к его деформированию (гофро-образовшша, "наплыви"), разрывам к его разрутаенив, а также вызы-ваяиао сыещеяпа опор вдоль продольной ооа трубопровода;

- при распространения оеЗемичеокой волны по нормали к трубо разрукаются опоры, происходит сбрсо трубопроводов о опор или

деформируются и разрушаются сама трубопровода » местах их присоединения к различным сооружениям я эдемвятеа оборудовали, а также на криволянеиных участках тцасоы трубопровода; .

- вертикальные перемещения трубопровода (неровншорпыо пройада Обзор проведенных исследований, яосвящеяных вопросам сейсмостойкости надземных трубопроводов» показал, что значительный вклад в изучение проблемы оеЯсмостойхоста надземных трубопроводов внесли работы И*.Л. Кортанского» AlC» Геилана, Ш.Г. Нааетваредзв, ЩИ. Годьденблата, А.Б, Пухсгского» И,П. Петрова, В.В. Спрвдопова, Н. Иваси, Е, Хиото, Щ Иавака, Ф. Чи, и других авторов.

В большинстве свода авторы касаются проблеа выбора расчетной схемы сооруженяй>соиерпенствования опорных конструкций и конструктивной форлы трубопроводов .Исследования А.Б, Пухсвского посвяцеЕн изучения) сейшоотойхоста новых конструктивных ¿лотовых конструкций Í» чо^.ЧЕСле трубопроводов) о пршсншшш предваратедьног напряжения как- одакшо иэ эффекпшяюс средств сейсмсзашты сооружений..

Отмечено* чяо, практически нет работ, в которых рассматривается поведение щ?2: сейсмических воздействиях надаелшх шгнстральншс трубопроводов. с предварительно шшрдаеюгш корпусе»,,.

Во. васрой1 главе приведена сведения о мегодасе экспораментша-ных иссаедаваяай^Сформуллроваиа цель и програаза ешзершзентов»

Дата описание особенностей ыоделарозаиия горизонтальных н аер-тикш-кия упругих колебаний трубопровода, а такйо моделирова-иая гесметранеоках размеров в параметров зсонстррсцай модели и на-«Sju«?озановлены критерии подобая а масштаб модсльрованая,

П^еаадо ошешше конструкций фрагментов-обычного я врсаюа-рателым» напряденных стальных надзшша трубопроводов.Кокстругс-тязш® схсш фрогоентов моделей показаны на pao*. I .Подобие иод&аз

в шщга & кааатабе1:5 достигнуто по гсааетр2п,,$изико~механЕ-&

а)

Г

12 60

Ибо

^_1гво

I

1260

И&о

1-1

2-2

патрубок

патрубок ддя

уровномер

Гис.х. Сргшюити моделей' сташшх надземные трубопроводов. а-овттЪ трубопровод? "

б-предаарптвльно напряженный (шаг сбмоткя а-с1 ); в-прздпарктельно юшргавкшй (шаг обмок& а-ьЛ).

ческим свойствам материалов, a также началькш а гранвчн©* условиям.

Дано описание методики статических Еспыушшй.рапоиатршцдазь особенности работы трубопровода при различных оксплуатанаошшЁ режимах,т.е. работы пустого, частично наполненного и иа&аоотт заполнекнго трубопровода одновременно пра наличии ака отоутстш внутреннего избыточного давлеюш (0; 0.25; 0,5; 0.75;1.0 ЬШа), Деформации измерялись тензорезиоторши, перемещения от ста'шчес-ирс нагрузок - индикаторами часового кша (1И-0.01 a 0.00I)î

Представлена методика проведения динамических исщшшй s рз-адме. свободных и вынужденных колебаний (горазоптадгшх а оортв-1сальннх) при воех возможных экоалуатацаонншс рагщах работы трубопровода..

Возбуждение свободных затухающих колебании трубопровода осуществлялось оттяжкой а мгновенным сбросш груза. По рщшерг« кам< затухающих колебаний трубопровода определялись сто дкйййй» ческие характеристика и параметра надршшшо-дефоз^раашидаз» состояния., а также оценивадооs влияние параметров нредвар^еаа-ного, напряжения на снижение динамических надржегий a отозге» труби...

Про: испытаниях моделей в резине шпуздешсс: (ревсшззйЩй).1 колебаний использовался ВЭДС-10, который усташащшадй» lia cat> вдшшгой раме-опора в различных ыеотах по дшше хщ.бшцягэда*. Ира- этом возбуждались вертакашшо и горззскгаштш^ щшешшяео-кдо данамячвмще воздействия на трубу.Paccwarpaamcs стационарный и переходные режимы вынужденных колобшшИ* в> штсрвада частот от 0,1 до 40 Ib. Линейшо дишмические- церемешщвд измерялись кинематическим способом о поповою прогайгшаров кольцезо-го типа. Дяярегнс грации деформаций opa динЕШяескйХ воздейог-ваях использовав 12-и канальный осциллограф Hi 117/1 в яшадото

о тензоуошштолем "Топаз - 3 - 01й.

В реяяме винуаденинх колебаний определялись амплйтудко-чаототкые характеристики (АЧХ) и формы горизонтальных и вертикальных колебаний в моделей трубопроводов.

Сделан вывод о том, что предложенная методика статических я дянамичеоких испытаний, а такяе примененный комплекс современной измерительной аппаратуры позволят в достаточном объеме я достоверно оценить характер влияния предварительного напря-аеная га диншачеогае характеристики и напряженно-деформированное соотолгао надземного трубопровода предлагаемой конструктивной форш.

, Р гладе прав едены результаты и осуществлен анализ

окопоряментолышх пооледозалпй а моделях трубопроводов на дей-отвяо статаческах нагрузок и горизонтальные а вертикальные данамячеокао аоэдейотвил типа оейсмичеоких.

Анаяпз результатов статических испытаний моделей трубопроводов показывает, что папряжегакьдеформированное состояние стенок ©бучннх трубопроводоэ сущоотвенгаш образом зависит от тшегз парзмзтроп,.как внутреннее избыточное давление и отепень • запйл:»С!ШЯ трубопровода а является неравномерный по контуру по-пэречиого сочсгш труба. ВшЕвлено, что предварительное иапря-айШ!0| ^оутасстояясмоо навивкой на трубу предварительно напрягавшей йсстопрочзюй проаолога, пмводат не только к онияешш (а среднем а 2 раза), по п к сглаяшшшв зпвр кольцевых напряжений» что пааяетоя пололатольнш фактором прз оценке трубопроводов пал оеЗслоотойках снотш.

При даясййЧескЬх кспутшгаях, проведенных а режимах свободных п вниувдешшх (резонансных) колебаний, вштлялооь а изучалось влияние различий парпмотроэ, характерязутазх особенности

разрабатываемой конструктивной формы надземного трубопровода как динамической системы. В основнш определялся характер влияния уровня и схемы предварительного напряжения на динамические характеристики и напряженно-деформированное состояние ' трубопровода во всех изучаемых зонах, в том числе в зонах опорных устройств.

К рассмотренным параметрам отнесены: шаг навивка и значения усилий предварительного натяжения проволока, уровень а ал си нения трубопровода, наличие ели отсутствие внутреннего избыточного давления в наг.

Установлено, что предварительное напряжение трубопровода приводит к улучшена» его дяна&гаческвх характеристик: собственные частоты ( рас.2) и декременты колебаний (-рис. 3) в зависимости от уровня заполнения и внутреннего избыточного давленая увеличились соответственно на 50 - 605? и 20 - 2Ь%, Выявлена положительная роль предварительного напряжения на качественное л количественное изменение распределений кольцевых напряжений.

Отмечено, что о увеличением силы натяаеюш проволока улуч иаютоя не только динамические характеристики, но а улучшатся иалряженно-дефорляроваииое соотояние отенок труб, щи отоьг большее снияеняе значений налряаашй наблюдается пра макешшль них значениях внутреннего избыточного давленая. На основе экспериментальных данных определен оптимальный уровень прэдкапрл явная, ровный 0.7 Зир С рво.4),

По результатам динамических испытаний в розонаноноа резв мэ колебаний (для воех раосматреваешх вариантов эксплуатационных режимов) построены шшштудпо-чаототныо характеристики (АЧХ), колебаний трубопроводов (рао.5,6) аналив которых позволяет установить, что модели предварительно напряженных трубо-

Гио.2. Изменение частота собственных колебаний моделей трубопроводов от трозяя заполнения,•

Рие;з; Ишененив логаршТгатч сотого декремента колебаний иодвлей от внутреннего язбыточного давлений.

SJi s.o

-- fr» 0.5 H — ÇH.0H

ï.5

U

OS

w if

— ~Si>p»Ü7Sbp —' Snpo QA&KP

M

4Л7

г- Si4>«Q.7Shp

№o.4. Ваопрадвленао кольцевых ишцшениВ (№a) а попорачпих о ечеквях трубопровода ( Wr*4î); a - обычкий трубопровод; б - предварительно ншпяхешшй . ; в - to so

is

Pi

lïs К

/

/ J ñ vK; и

; 'jj ¡ж к . y fy fei i.

4i 4 N

•

О А 8 12 46 20 Я4 26 Гц

Pao.б. ЛЧХ горпзситэлышх колебаний ( Wf= L/2) обнпного иадзешого трубопровода. — D*o.bll;~-n»o.75!î;--n--i.0il(p=o);

a iz

FS0.6. Щ горазопташпых колебашхЯ < L/2)

прзяпапряаеиюго тадз итого трубопровода а~ ^ . —IjaолИ ; —— 7 = о.7Ъ II ; — x¡ =М.О. й ( Р* о ) ;

-»- г{»а»И;-в- if »0.75 H ; -0-4 = 10 H (P=o.5M(U).

20 ^Гц

проводов обладают улучшенными динамически® характеристиками (например, ординаты амплитуд колебаний шпшены в орвднш в 1,6 + 1,8 раза). При максимальных значениях уровня наполнения и внутреннего избыточного давления эффективность предварительного напряжения повышается;

Определены формы горизонтальных ж вертикальных колебаний моделей обычного и преднапряженных трубопроводов. Боли качественное отличие в формах колебаний отсутствует, то деформация корпуса преднапряжвнкых трубопроводов в среднем на 60-70$ ниже деформаций корпуса модели обычного трубопровода.

Изучен характер влияния предварительно напрягающей обмотка на развитие продольных трещин в отенках трубопровода. Установлено, что пря оптимальных силах предварительного натяжения преднапрягаэдая проволока играет роль одерживающего фактора "лавинному" раокритив трещин.

Экспериментально определено значительное ониженне (в 2,6 раза) значений горизонтальных перемещений корпуса труба относительно ригеля опори за счет уотановкн на свободно - подвня-ных опорах упруго-податливых связей в виде ОреднапЦяженны* бандажей. Определены оптимальные усилия и угол наклона првд-калрпженного бандажа относительно ригеля опоры трубопровода.

Четвертая глава посвящена теоретическому исследованию особенностей работы предварительно напряженных стольких иодзешщх

магистральных трубопроводов пра сейсмических воздействиях, при-

<■ - ■

чем основное внимание уделено определению их основных динамиче< ких характеристик - частот собственных колебакяв о учетом параметров предварительного напряжения я параметров, характеризую® опецвфику различных оксолуатационкых режимов.

Принято, что расчетные схемы этих сооружений могут бить на начекк на основании данных проведенных експеременто» (глава 3)

в вило однопролеттсс и многонролегаых валок калиевого сеченля о различив типами опорннх уогройста.

Проведен анализ оообешгоотоЛ работа 1фад?й2р.таоняух трубопроводов как статических, тшс п даншлпесюах сйстш.Установлено,

¡тр: рцссмогрекпл ах напр/шзялого сов?аят?я (в атлично от ббпчных трубопроводов) следует учлтшатз, деэ создай работы.Пер-зая стадия характеризуется нолвчпш шчальгиа напрякошгй, возникавших в продоапрятавщвй обмоткз я з труба.Пргшодятоя условия ограничения силн предварительного згатдагокая высокопрочной пропололи (обмотка), чтобы преднапряиегаюя е?огк® грубы по иогерада >лестиой устойчивости. •

Вторая отадая работы СМ? характеразуатоя напряженном соото-возникающем в обуотко п труЗа пр.-: доЯсшш эксплуатационных нагрузок и воздействий Ы тон число сойсттячесю«).Отмечено, что для этой стадии работы С'Г яаяболоо вадгш является определенно кольцевых напряжений, так тан отрлдотслыш рагь большие по значению ыерздпоналышх пяпрязшгза мохот быта значительно сгапена постановкой в трубопроводу систа-г/ различных эффективных гашенсацзоят« устрзЗега.

Для оценкд особенпосте2 работа прх есасмвчеоках -воздействиях стальных надземных ггжмтродыш: предварительно папр/кстшх трубопроводов как 'дплиагикяях слотш решена задача об вх соботзон-пцх г.олобшяях го трем различным мотодокач.

Первая котедяка характеризуется тел, что можно но учитывать протягеляооть трубояроаода, вырезать пз него участок трубы о продтаярягсжЕзЗ проволокой п рассмотреть задачу о собственных колебаниях арадпгшрчгаэгкзго кольца. Решена о этой задачи .во-первых, иоязт быть окончательный для оцеггтп! оообешоотой работы предла-прягенлого трубопровода на дейотвао оейсшпеокпх нагрузок, па-правленных перпендикулярно шш под углогд к траооо трубопровода,

и, во-вторых, дает возможность перойта к оценке динамических характеристик трубопровода в целом (учитывая ого протяженность),

Решением задачи и собственных колебаниях предиапряжеиного кольца получена формула для определения частот собответшх колебаний

где 5ПЦ- оаяа предварительного натяжения проволоки;

Р6 - параметр, характеризующий внутреннее избыточное

давление газа (для газопроводов) шш гидростатическое давление жидкости (для нефтепроводов). Аналяа (I) побивает, что на собствешше колебания предкапрп женного кольца влияют его геометрические характеристика, саг обмотка, сила предварительного ее иатяженая, параметры, характеризующие особенности эксплуатационных ооотоянай трубопровода;

Решение задачи о собственных колебаниях преднапряжешюго тру« бопровода как протяженной системы дало возможность получить формулу дня определения частот собственных колебаний трубопровода, отличавшуюся от (I) тем, что в ней учтена пролеты меаду опорами и коэффициент Пуаоооца материала отенки трубопровода.

Третья методика отличается тем, что при расчете трубопровода на сейсмические воздействия учитывается но только фактор ого протяженности,но к учитывается фактор появления волнового аффекта, связанный о протяженностью труйопровода.Соотавлено волновое уравнение движения, допускающее решение в виде параметров, учк-тывающах движения в трубе воли искривления и волн сдвига

a*»et* ^Гб^^р""121

п б

где бтр- модуль сдвига материала трубы;

К - коэффициент, уттнвавдий киши о форт оечсния на де-$ор.тща сдвига элемента трубы.' Прт репегаш зада-га о ообсгззсттх колебаниях трубопровода яряпшаегся ¡^ « (о:, t} * о »а пзперочнда ого колебания' совершаются по закону

<j(x,t)**Чо) , (3)

гда lf0 - фаза отаебапяЛ.

Тогда задача вводятся к решению дифференциального уравнения

О, (.1 )

íSío _ ; X - смплдтудноя функций

ErpÜrp

Ггпеггаол! (4) для задагоппс грапячних условий о учетам расстояния г; езду осорамя (? ) яолугаю внрааонио лдя определен^! споктра круговых часто?

■' V,» ÜJL / (Boíatofa + Eo6te()(JcéM * Jai) , „ .

n2 \ I - f l5J

у (Поь + Штр^то

toa m0- параметр, учитнваигцай уровень заполнения трубопровода

й соответствующий ен спектр шшштудтн футадй.

Х = Х(х,Ь), (б)

вырагшюсяй форгы собственных колебаний трубы при этих частотах_ (^г» функции, называемые баяочнша фупкпдяш, являются ро-пгняси однородной краевой задачи.Их шд зависят от условий закрепления трубопровода На опорах.

Прцяедетшй в рабо-го пршдер определения частот собственных^ колебаний предколрякетшго трубопровода по' трем методикам показывает, что полученные значения ( отличается друг от друга незначительно (в пределах 15%) и в ороднеы на 9-1иихо тех, которые получены вксаершсггтаяьно, что вполне допустимо,

В пятой главе приведены данные о разработанных в работе кок-огруктгшких морооршгай о целю повышения степени хзойсмоотойкоата надземное стальных магяотрадыпк трубапррводов, включавшие мероприятия как по сеним трубам, ток к со опорным устройотваа (рао ?),

Продставлеко описание охеи предварительного напряжения труб* осуществляемого как в заводских, так в в поотроечных условиях. Дшш рекомендации по шагу навивки проволоки, ршдаойальной сило со предварительного натяжения, устройству опорных продиапряжешшх бандажей, рекомендации по выбору конструкций опор, '

Основная идея предлагаемых конструктивных мероприятий состоит в том, что при их применении достигается повышение степени со£о-моотойкооти трубопровода при одновременном снижении его матерюао-шкооти в стоимости, а также повышается надежное» работы трубопроводной системы в целом при сейсмлческах воздействиях.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ поолодотвий ряда сильных землетрясений показад, что оталышо надзешшо магистральные трубопроводы но всегда удовлет-ворателыго переносят сейсмические воздейотвия, чаото сыеат различного рода повреждения и дахо разрувекая, в связи с чет необходимо совершенствование их конструктивных рвиешй, а таете совершенствование методика их расчета на сейомячеокае воздействия,

2. Разработана методика экспериментальных исследований предварительно напряденных стельных надземных трубопроводов на моде-^ лях в статическом режиме в в реашюх свободных н вынужденных (резонансных) колебаний, позволявшая выявить особенности их работы

б)

5„р»о. в 3Кр

Ь)

8пр»(о.7-а.б)5кр

>ио.7. Схаш павнвки отеют трубопровода.

а,0 - кольцевая ппвявкп проволока (лента) в - угловая навивка проволоки (лентам г _ преднапряаешшА трубопровод о оперши» батоаааыя.

при даиачичеоких воздействиях типа сейсмических и о помощью критериев подобия экстраполировать данные модельных испытаний на натурные конструкции. ■

3. Выявлено, что в результате преднапршкения статические кольцевые напряжения в стенке трубопровода снизилась в средней на

70 - 80!?, причем больший эффект от предварительного напряжения достигается при увеличении внутреннего избыточного' давления в трубопроводе.

4. Установлено, что уровень динамичеоких напряжений и перемещений, а также значение максимального изгибавшего момента в середине длины пролета предварительно напряженного трубопровода в среднем на 30 - 35/6 ниже,чем в обычном трубопроводе.Эпюры распределения этих величин по кольцевому сечена» преднапряжениого трубопровода более оглажены по сравнено» о эпюрами напряжений обычного трубопровода.

5. Выявлено, что значения логарифмического декремента колебали предварительно напряженного трубопровода в вредна* на 25 - 30£ выше значений логарифмического декремента колебаний обычного трубопровода при наличии только внутреннего избыточного давления

При полном заполнении трубопровода жидкостью и отсутствии внутреннего избыточного давления зта разница в значениях логарифмических декрементов уменьшается до 10£.На увеличение значений логаряфмичес кого декремента главным образом влияют параметры предварительного напряжения.

6. Экспериментальные исследования предварительно напряженных отельных надземных трубопроводов показали, что частота основного тона предварительного напряженного трубопровода в среднем на

25 - 35>6 превышает частоту основного тона колебаний обычного трубопровода, причем про заполнении трубопровода до уровня Н зта величина уменьшается в два раза;

7. Вняззлено, что преявапрягавщая обмотка одерживает развитие трещим э стенке трубопровода и не приводит и "лшшзпгому" разрушении корпуса трубопровода (что, как правило, имост место в обычзшх трубопроводах при висозях значезвии внутреннего избыточного давления);

8; Использование предложенных в г-абото конструкций предварительно иапряяетшх опорных бандажей в свободно подвшашх опорах умень-гле? гор1эоиталышо перемещения труби относительно ригеля опори в среднем в 2-2,5 раза.

9. Расчетно-теоретическио исследования показали, что соботввп-вно частота предварительно напряженного надземного трубопровода зависят не только от геометрических размеров и условий закрепления опор , но тазоге и от параметров предварительного напряжения (силы натяжения и шага обмотка)..

Основные содержание диссертации опубликовано в следующие работах:

1. Пуховскай А.Б., Еряекбаев Б.Ж, Поэшпетае сейсмостойкости стальных магистральных надземных трубопроводов о пенощьи предварительного напряжения; + Экспресо-инфортацил ВНЖНТПИ.Сер. "Сейсмостойкое строительство", 1993, выл,4, с, 32-36;

2, Пуховскай А.Б,, Ерыекбаев БД. Повышение предвараталышп па— пряжением сейсиостойкссга магистральных ст&пышх надземных трубопро- 1 водов. - Тезисы докладов второй научно-практической а научно-котодя-ческой конференции колодах учета о участием деятелей науки стран

СНГ и_3арубсжья, 1993, Мооква, с". 84т87.

З; ПуховозгаЙ А.Б., Еряекбаев Б;Ж. Динамические испытания «одолей стального предварительно иапряяезшого трубопровода. - Изв.ву-аов. Строительство. -Новосибирск, 1993, $ 7-8, о. 115-118;

4.Ермекбаев КЖ. Испытания предварительно пгшряаезшых сталышх маглстральных недздагшх трубопроводов. - Экопросо-информадая^НИШШВ!,» Сер."Сейсмостойкое строительство", 1993, вып. 4, о. 54-58;

Подписано в печать 23.12.93 г. Формат б0хв4*/1б Печ.офсетна И-318 О&ьеи I уч.-иэд.л. Т.100____Заказ "

Московский государственный строительный университет. Типография МГСУ. 129337, Москве, Ярославское ш.,26