ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Инженерные модели взаимодействия подземного трубопровода с окружающим грунтом из "Математическое моделирование трубопроводных сетей и систем каналов" Результаты проведенных исследований показали [138], что для получения удовлетворительных оценок при практических расчетах нелинейную зависимость силы сопротивления грунта можно линеаризовать с помощью билинейной диаграммы упругоидеальнопластического материала Прандтля для всех направлений (продольно, поперечно в вертикальной и горизонтальной плоскостях) смещения трубопровода в грунте. Схема аппроксимации билинейной диаграммой нелинейной зависимости силы сопротивления грунта продольным перемещениям трубопровода приведена на рис. 3.1. Обобщающие полуэмпирические модели для расчета сил сопротивления грунта смещениям трубопровода, используемые в Российской Федерации, подробно описаны в работах [1, 137, 138, 143, 144]. Рекомендации по их практическому применению при численном анализе НДС подземных участков магистральных трубопроводов представлены в работах [1, 3, 6]. Поэтому далее приведем лишь основные расчетные соотношения и некоторые замечания. [c.287] С целью сравнения инженерных моделей взаимодействия трубы с грунтом, используемых в нашей стране и за рубежом, рассмотрим также соответствующие соотношения из Руководства Американского общества инженеров гражданского строительства (А8СЕ) [140], представленные в [133, 142]. При сравнении следует учитывать, что и в отечественных, и в зарубежных моделях зависимости силы сопротивления грунта от смещений трубопровода (для каждого направления) представляются в виде вдеализрфо-ванных билинейных диаграмм Прандтля, которые полностью определяются двумя параметрами. [c.287] Рассмотрим расчетные соотношения, используемые для вычисления параметров сопротивления грунта во всех случаях направления смещения трубы. [c.288] Анализ формулы (3.24а) и особенности ее практического применения, в частности, при численном моделировании подземных трубопроводов, можно найти в [1]. Дополнительно заметим, что, несмотря на широкое использование вьфажения (3.24а) в практических расчетах, его не следует сегодня рассматривать как окончательно установленную зависимость, дающую наиболее адекватные результаты. Теоретические (например, публикации [1, 3, 5]) и экспериментальные работы по исследованию смещений трубопроводов большого диаметра в грунте, а также обработка результатов ранее выполненных экспериментов (например, публикация [144]), продолжаются в российских научно-исследовательских организациях до настоящего времени. [c.288] Для второго параметра во всех источниках [133, 140, 142] приводятся только пределы изменения его значений 2,54-ь5,08лш для песчаных грунтов 5,08 10,16л/л/ для глинистых грунтов. [c.289] Размерности параметров в (3.28а) те же, что и в (3.25а). [c.290] Во-вторых, следует отметить и более глубокую математическую обработку экспериментальных данных при подготовке российских методик, в результате которой количество используемых эмпирических констант сведено к минимуму. Так, в [137, 138 однозначные значения практически всех параметров, за исключением, рассчитываются по универсальным вьфажениям, включающим характеристики физико-механических свойств конкретного грунта (любого типа). Руководство А8СЕ [140], напротив, перегружено эмпирическими параметрами, многие из которых к тому же даются в виде диапазона допускаемых значений, что крайне затрудняет выбор соответствующей величины для конкретного грунта. [c.292] К достоинствам методик [140, 141] можно отнести, все же то, что при их использовании количество вычислений минимально. Многие параметры и значения просто снимаются с графиков. В связи с этим, необходимо, вероятно, осторожно относиться и к возможностям универсальных расчетных формул из отечественных источников, прежде всего основной российской методики [138], давать результаты одинаковой точности для широкой номенклатуры типов и структурного состава грунтов. [c.292] Известно множество примеров, когда количественные характеристики сложного феноменологического процесса , подверженного воздействию многих факторов, не удается с достаточной точностью аппроксимировать одной универсальной математической формулой. В этом случае использование табличных функций остается практически единственным способом получения приемлемых результатов. [c.293] Несомненно, что продолжение работ по верификации и уточнению инженерных моделей взаимодействия подземных трубопроводов с грунтом приведет в результате к получению наиболее адекватных и надежных зависимостей, предназначенных для практического использования при анализе прочности подземных участков промышленных трубопроводных систем. В связи с этим нельзя не отметить большие потенциальные возможности и высокую эффективность применения методов вычислительной механики для анализа сложного нелинейного НДС окружающего трубопровод грунта. Технология постановки и проведения вычислительных экспериментов для определения параметров инженерных моделей взаимодействия подземных трубопроводов с грунтом и полученные при этом результаты представлены в Приложении 3, а также в работах [1, 3 - 5. [c.293] Необходимо еще раз подчеркнуть, что ввиду сложности физической сущности нелинейной деформации грунта при перемещениях подземного трубопровода, особенно при смещении в поперечном горизонтальном направлении, все полуэмпрфические формулы и российских, и зарубежных методик являются достаточно приближенными. Заметим также, что эти формулы получены и экспериментально проверены для горизонтальных неразветвленных подземных участков трубопроводов большой протяженности. Непосредственное использование только этих зависимостей при моделрфовании НДС разветвленных пространственных трубопроводных систем (например, подземных коллекторов компрессорных станций, подземных частей трубопроводных обвязок газораспределительных станций и др.) не позволит получить каких-либо приемлемых результатов для анализа их прочности. [c.293] Поэтому на практике инженерные модели сопротивления грунта перемещениям трубопровода следует использовать только для предварительных оценок общей силовой картины всей конструкции трубопроводной системы в целом. Они также применимы при проектировочных расчетах трубопроводных конструкций на прочность и при проведении оперативных оценок поведения конструкций эксплуатирующихся магистральных трубопроводов в экстремальных случаях (существенно слабые грунты, аварийные ситуации и т.п.). [c.293] Для решения задачи адекватного анализа прочности любого подземного участка трубопроводной сети В.В. Алешиным в конце прошлого века были разработаны и реализованы для практического применения более сложные математические модели взаимодействия трубопроводов с грунтом, позволяющие получить результаты требуемой точности [1, 3 - 5, 145]. Перед тем как перейти к изложению этих моделей. [c.293] Вернуться к основной статье