Расчет тягового усилия при протаскивание дюкера

При разработке технологии укладки трубопровода способом протаскивания по дну необходимо определить следующие параметры:

  • массу (вес) трубопровода с грузами, без грузов, с понтонами в воде и на суше;
  • силу воздействия потока воды на трубопровод (лобовое сопротивление);
  • возникающие тяговые усилия и максимально допустимое тяговое усилие;
  • родольные напряжения, возникающие в трубопроводе в процессе укладки.

Основным параметром укладки трубопровода протаскиванием по дну подводной траншеи с помощью троса является тяговое усилие, которое зависит от способа балластировки, вида спусковой дорожки, стадии протаскивания.

Расчетная величина тягового усилия (Тр) определяется по предельному сопротивлению на сдвиг протаскиваемого трубопровода из условия:

F23

При протаскивании по поверхности грунта (движение установившееся, равномерное) тяговое усилие (Тр) определяется по формуле:

F24
ƒ = tg φр

где φр - расчетное значение угла внутреннего трения грунта.

В момент страгивания тяговое усилие обычно бывает больше тягового усилия при равномерном движении. Это обусловлено несколькими факторами: сцеплением грунта (с), пассивным отпором грунта за счет различных выступов на поверхности трубы (футеровка, балластировка отдельными грузами), сопротивлением, обусловленным сцеплением трубопровода с грунтом в момент страгивания.

В общем усилие протаскивания трубопровода по грунту в момент страгивания (Т) определяется из условия:

F25

При протаскивании трубопровода с гладкой поверхностью (бетонные покрытия) Епас = 0. В остальных случаях Епас, определяется по формуле:

F26

Дополнительное сопротивление (Тдоп), обусловленное сцеплением трубопровода с грунтом в момент страгивания.

Fig23

При вынужденных остановках протаскивания на глинистых грунтах усилие страгивания иногда оказывается больше начального, это объясняется присосом трубопровода к грунту. Сила присоса зависит от площади опирания на грунт, времени, в течение которого он находится в покое, и вида грунта. На песчаных грунтах присос практически отсутствует. На глинистых грунтах присос следует учитывать при остановках протаскивания не менее 1 ч. Сила присоса характеризуется удельной силой qn на 1 м2 площади опирания. В плотных глинах и суглинках qn = 0,03 тс/м2, в вязких qn = 0,06 тс/м2.

Таким образом, при повторном страгивании:

F27

Подставляя наибольшее из усилий, вместо Т определяют расчетное тяговое усилие Тр, на которое рассчитывают диаметр тягового троса и подбирают тяговые средства:

F28

Значения коэффициента тросового соединения [t] при различных типах закрепления на трубопроводе:

F28

При определении Rн нужно принимать наименьшее значение t при рассмотрении фактических условий закрепления и изгибов троса.

Тяговые усилия некоторых механизмов, применяемых при протаскивании трубопровода.

F28

Усилие протаскивания при скольжении по дну подводной траншеи (независимо от способа балластировки):

F29

Усилие страгивания трубопровода с места после временной (1…1,5 ч) остановки протаскивания:

  • при сплошном обетонировании:
    F30
  • при балластировке одиночными грузами:
    F31
    F32

По результатам расчетов выбирается максимальное усилие протаскивания.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТЫ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ