Пересечение теплопроводов с инженерными сооружениями и водными преградами. Нагрузки. Лекция №6

Способы пересечения
Способ пересечения* теплотрассы с надземными и подземными сооружениями в каждом конкретном случае определяется местными условиями. Если на участках пересечений допустимо сооружение переходов открытым способом, то трубопроводы прокладывают в обычных каналах. При невозможности производства работ открытым способом, требующим, например, перерыва движения транспорта на период сооружения канала, применяют различные закрытые способы прокладки сетей.
Закрытый переход под препятствием производится проколом или продавливанием стального или железобетонного футляра, в котором затем прокладывают трубопроводы тепловых сетей. Диаметры футляров принимают на 100—200 мм больше диаметров трубопроводов с тепловой изоляцией.

Футляры
Прокол футляров осуществляется гидравлическими домкратами. Для облегчения прокола на переднем конце футляра закрепляется конический наконечник с диаметром на 10 -20 мм больше диаметра футляра.
При продавливании прокладывают футляры диаметром от 800 до 1400 мм. Наименьший диаметр устанавливают из условий удобства ручной выемки грунта из футляра. При продавливании грунт заполняет передний конец футляра, откуда его непрерывно удаляют.

Продавливание

Подземный способ
Для совместной прокладки коммуникаций различного назначения под инженерными сооружениями применяют щитовые проходки (рис. IX.20). Ручная разработка грунта в теле земляного полотна железной дороги или шоссе производится под прикрытием круглого футляра большого диаметра. Футляр продавливается гидравлическими домкратами, расположенными внутри щита.

Надземный способ
Когда невозможно обеспечить допустимое заглубление теплопроводов под пересекаемыми сооружениями, выполняют переходы над препятствием. Надземные переходы над сухопутными препятствиями (железные и автомобильные дороги) и водными преградами (овраги, реки) устраивают на стойках или эстакадах.
Переходы на отдельных стойках используют при небольшом числе труб большого диаметра. Эстакадные переходы применяют при большой ширине препятствия и прокладке большого числа коммуникаций. Для надземных переходов используют автодорожные мосты, тепловые сети в этом случае прокладывают под проезжими частями мостов. Воздушные переходы теплопроводов над оврагами и реками выполняют на мачтах с использованием подвесной конструкции

Эстакадные переходы

Подводные переходы
Подводные переходы теплопроводов выполняют в стальных футлярах, называемых дюкерами. Дюкер — это сложный инженерный комплекс, предназначенный для совместной или одиночной прокладки по дну водоемов различных коммуникаций и тепловых сетей.
Многотрубный дюкер представляет собой металлический сварной цилиндр большого диаметра (до 3 м) с толщиной стенки 12—16 мм, усиленный ребрами жесткости. Наружные поверхности дюкера гидроизолируются в несколько слоев битумной мастикой, гидроизолом и битумной эмалью. Дюкер погружается на заранее подготовленное гравийное ложе заполнением водой его внутреннего пространства. Погруженный и закрепленный в неподвижной опоре дюкер дополнительно пригружается чугунными или железобетонными грузами. Неподвижные опоры и грузы предупреждают всплытие дюкера после откачки из него воды.
Дюкеры небольшого диаметра могут быть использованы для прокладки отдельных теплопроводов

НАГРУЗКИ НА ПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ
Нагрузки на подвижные опоры трубопроводов подразделяются на вертикальные и горизонтальные и зависят от веса участка трубопровода, приходящегося на опору, и типа опоры.
Вертикальную нагрузку определяют по формуле
Горизонтальные нагрузки возникают за счет реакции трения опоры при ее перемещении под влиянием теплового удлинения трубопроводов и определяются по формуле

При перемещении опоры по оси трассы прямолинейного участка трубопровода возникает только осевая горизонтальная нагрузка. Для уменьшения вертикальной нагрузки на подвижную опору сокращают пролет / между рассматриваемой и ближайшими к ней опорами на магистрали и ответвлениях.

НАГРУЗКИ НА НЕПОДВИЖНЫЕ ОПОРЫ
Нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов подразделяют на вертикальные и горизонтальные.
Вертикальные нагрузки определяют по формуле. Если неподвижная опора размещается в узле трубопроводов, учет дополнительных нагрузок от арматуры, сальниковых компенсаторов и пр. производится по аналогии с подвижными опорами.
Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры трубопроводов возникают под влиянием следующих сил трения в подвижных опорах при тепловом удлинении трубопровода, прокладываемого в непроходных и полупроходных каналах, тоннелях и надземно; трения в сальниковых компенсаторах при тепловом удлинении трубопровода; упругой деформации гибких компенсаторов или самокомпенсации при их растяжке в холодном состоянии или при тепловом удлинении трубопровода; внутреннего давления при применении неуравновешенных сальниковых компенсаторов (разрезанные трубопроводы).

При применении гнутых компенсаторов силы внутреннего давления воспринимаются трубопроводом и на неподвижную опору не передаются.
При установке по всей трассе уравновешенных сальниковых компенсаторов силы внутреннего давления уравновешиваются самой конструкцией компенсатора и также не передаются на неподвижную опору.

Виды нагрузок
Горизонтальные нагрузки на неподвижные опоры подразделяют на осевые, действующие по оси трубопровода, и боковые - перпендикулярно оси.
Осевые нагрузки передаются на все неподвижные опоры, боковые — на неподвижные опоры, размещающиеся в узлах ответвлений. Кроме того, боковые нагрузки передаются при размещении опоры непосредственно перед поворотом трубы при самокомпенсации, а также при размещении неподвижной опоры на углу поворота трубы.
Для этих опор силы, действующие по оси трубопроводов, раскладывают на две составляющие — вдоль оси неподвижной опоры и перпендикулярно ей.

Концевые и промежуточные неподвижные опоры
Неподвижные опоры подразделяют на концевые, размещающиеся перед заглушкой или поворотом, т. е. в конце участка трубопровода, и промежуточные, размещающиеся между двумя смежными участками.
На концевые неподвижные опоры горизонтальные осевые нагрузки определяют по сумме сил, действующих на опору с одной стороны.
Горизонтальные осевые нагрузки на промежуточные опоры определяют с учетом всех действующих сил по обе стороны опоры. При этом рассматривают все возможные режимы работы трубопровода: от холодного до рабочего состояния (при расчетной температуре теплоносителя) — нагревание и от рабочего до холодного состояния трубопровода — охлаждение; это связано с тем, что силы трения и силы упругой деформации гибких компенсаторов и углов поворотов труб меняют свое направление при нагревании и при охлаждении.

Результаты расчета в программном комплексе СТАРТ-грунт

Пример
Определить расчетную нагрузку на промежуточную неподвижную опору №2 при следующих данных: удельная нагрузка трубопровода в рабочем состоянии 50 Н/м; усилие компенсатора К1 в состоянии предварительной расяжки и в рабочем состоянии Рк1=5000 Н; усилие компенсатора К2 в состоянии предварительной растяжки и в рабочем состоянии РК2=4000 Н.

Схема

Решение