Определение нагрузок действующих на опоры магистральных трубопроводов

Определение нагрузок, действующих на опоры надземных магистральных трубопроводов

Опоры надземных трубопроводов и переходов балочной конструкции воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки. Основной нагрузкой для опор почти всегда являются горизонтальные усилия от трубопровода, действующие на уровне опорных частей, возникающие от температурных деформаций трубопровода, распора компенсаторов и давления ветра.
Опоры надземных трубопроводов устраиваются свайными, сборными из железобетонных колец, рамными из железобетонных элементов, бутобетонными, каменными, а также в виде земляных отсыпок.
Трубопровод может опираться на опоры сверху либо подвешиваться к ригелям или балкам снизу. В балочных системах надземных трубопроводов крайние (береговые) опоры, как правило, не устраиваются; при слабых грунтах, неустойчивых откосах и при максимальных расчетных пролетах применяются опоры из железобетонных плит.
Размер плитных опор определяется величиной вертикальной опорной реакции опирающегося на них трубопровода и характером грунта; площадь должна быть не менее 0,4 м2. Поверх плит (под трубопровод) подсыпается песчаная подушка толщиной 12—18 см или устраивается специальное бетонное ложе, допускающее продольные перемещения трубопровода.
При наличии электрозащиты трубопровода от коррозии на участках, прилегающих к месту надземной прокладки на переходах небольшой протяженности (до 100—200 м), следует в пределах открытого участка предусмотреть электроизоляцию трубопровода от опор.
В прямолинейных балочных переходах опорные части не должны допускать поперечных смещений, а при зигзагообразной укладке опорные части неподвижных опор лучше устанавливать вращающимися.
Опорные части на подвижных опорах при зигзагообразной укладке должны допускать свободное перемещение трубопровода вдоль его оси и перпендикулярно к ней в пределах расчетных деформаций, увеличенных в 1,5 раза. По краям опорных частей ставятся ограничительные упоры.
Все опоры и опорные части должны рассчитываться на восприятие как вертикальных, так и горизонтальных усилий, передаваемых трубопроводами и вспомогательными конструкциями.
Опоры висячих и арочных конструкций рассчитывают на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок.
При расчете опор арочных систем и анкерных опор висячих систем обязательна проверка на опрокидывание и сдвиг.
Промежуточные опоры в балочных конструкциях при подвижных опорных частях должны проверяться на изгиб вдоль оси трубопровода от воздействия силы трения.
При жестком креплении трубопровода к опорам последние вдоль оси трубопровода проверяются на величину возможного продольного смещения трубопровода от изменения внутреннего давления и температуры стенок труб. Смещение прямолинейного трубопровода определяется по следующим формулам:

Промежуточные опоры, помимо вертикальных и горизонтальных продольных нагрузок, должны рассчитываться также на горизонтальные нагрузки, действующие перпендикулярно оси трубопровода.
В прямолинейных конструкциях без компенсации продольных деформаций расчет производится на ветровую нагрузку и составляющую продольных усилий при возможном отклонении трубопровода от прямой линии в плане. В этих случаях расчетное усилие Агор (горизонтальная составляющая опорной реакции), действующее на опору перпендикулярно оси перехода в горизонтальной плоскости, определяется по формуле

В прямолинейных конструкциях с компенсаторами, когда невозможно смещение трубопровода перпендикулярно его оси, горизонтальная составляющая опорной реакции определяется только от ветровой нагрузки:

На подвесных опорах горизонтальная составляющая опорной реакции, приложенная к вершине опоры, находится по формуле

В трубопроводах, уложенных зигзагообразно в плане в виде «змейки» на неподвижные (мертвые) опоры, вдоль оси трубопровода передается горизонтальная составляющая опорной реакции от изменения температуры и внутреннего давления Atp и составляющая Ав от ветровой нагрузки.
При скользящих промежуточных опорах

при подвесных промежуточных опорах

Передающиеся на неподвижную опору от смежных пролетов усилия от ветровой нагрузки Ав1 и Ав2 действуют в одну и ту же сторону, а усилия от изменения температуры и внутреннего давления Atp1 и Atp2— в разные стороны. Исходя из этого, расчетное продольное усилие на подвижную опору определяют по следующей формуле:

здесь индекс 1 относится к пролету большей длины.
Продольные горизонтальные усилия Аг.п, действующие па скользящие или катковые промежуточные опоры, находят по формуле

При расчете прямолинейных трубопроводов с П или Г образными компенсаторами продольное усилие, действующее на неподвижную опору 1,