Напряженное состояние криволинейных подземных трубопроводов

Abstract

Рассматриваются краевые эффекты в подземных трубопроводах, возникающие в области сопряжения прямой подземной трубы и криволинейной вставки (заводской гиб, колено или упругоизогнутый участок). В результате действия этих эффектов возникают дополнительные изгибающие моменты, которые пропорциональны разности осевого усилия в бесконечном прямом трубопроводе и в закрытой с торцов трубе и зависят от геометрических параметров трубопровода и физико-механических характеристик грунта. Приведены конкретные примеры анализа упругого взаимодействия трубопровода с грунтом для колен с разными радиусами дуги гиба. Показано, что дополнительные изгибные напряжения могут существенно превышать напряжения от осевой силы, поэтому их необходимо учитывать при проектировании и строительстве трубопроводов. Получено и проанализировано решение для упругоизогнутого участка.

Розглядаються крайові ефекти в підземних трубопроводах, що у області сполучення прямої підземної труби і криволінійної вставки (заводський гинув, коліно або упругоізогнутий ділянка). У результаті дії цих ефектів виникають додаткові згинальні моменти, які пропорційні різниці осьового зусилля в нескінченному прямому трубопроводі і в закритій з торців трубі і залежать від геометричних параметрів трубопроводу і фізико-механічних характеристик грунту. Наведено конкретні приклади аналізу пружного взаємодії трубопроводу з грунтом для колін з різними радіусами дуги згину. Показано, що додаткові згинні напруги можуть істотно перевищувати напруги від осьової сили, тому їх необхідно враховувати при проектуванні і будівництві трубопроводів. Отримано і проаналізовано рішення для упругоізогнутого ділянки.

We consider the edge effects in subsurface pipelines in the mating area of a straight subsurface pipe and a curved link (industrial bend, elbow, or the elastically bent pipeline section). Such effects induce additional bending moments that are proportional to the difference o f the axial force in the infinite straight pipeline and in the pipeline closed at the ends, and depend on the geometric parameters of the pipeline and the physicomechanical properties of the soil. The analysis o f elastic interaction between the pipeline and the soil is exemplified by bends with different bending radii. The additional bending stresses can exceed considerably the stresses from the axial force, which should be taken into account in the design and manufacture of pipelines. The solution for the elastically bent pipeline section has been obtained and analyzed.