Всего на сайте:
236 тыс. 713 статей

Главная | Добыча и разработка природных ресурсов

Розрахунок несучих линв у вантових фермах  Просмотрен 456

У вантових фермах з нахиленими вантами (рис. 8.22) при гнучкій балці жорсткості (як це має місце на переходах трубопроводів) кожна похила линва (вант) сприймає навантаження, що знаходяться на суміжних ділянках між точками підвіски, або обпирання трубопроводу, тобто на двох сусідніх прогонах. Передавання навантаження можна рахувати як в простих балках, розрізаних в точках підвіски або обпирання.

Якщо віддаль між точками підвіски або обпирання трубопроводу на опори дорівнює с, то вертикальне зусилля, що прикладене до ванти

,

де qсум − сумарне розрахункове навантаження з врахуванням тимчасового експлуатаційного.

Розтягуюче зусилля в похилій линві (ванті):

. (8.142)

і горизонтальна сила, прикладена до трубопроводу в місці кріплення кожної ванти

, (8.143)

де аВ – кут нахилу ванти до горизонту.

Прогин переходу з похилими вантами, закріпленими безпосередньо до трубопроводу, буде залежати від видовження канатів в межах прогону і видовження відтяжок.

Видовження вантів

. (8.144)

Видовження відтяжок

. (8.145)

Прогин трубопроводу в місці кріплення даного ванта буде складатися з прогину від видовження ванта і прогину від видовження відтяжки. При качаючих або гнучких пілонах від виникаючих у вантах і відтяжках напружень прогин буде рівним:

. (8.146)

 

При жорстко закріплених пілонах і вільному переміщенні линв на їх вершинах

. (8.147)

Від зміни довжини вант і відтяжок під впливом коливання температури прогин буде рівним

. (8.148)

При вільному переміщенні линв на вершинах жорстких пілонів

. (8.149)

Температурні видовження вант і відтяжок

, (8.150)

. (8.151)

 

У виразах (8.144) – (8.151) прийняті наступні позначення і – напруження у вантах і відтяжках; і – довжина похилих вант і відтяжок; – модуль пружності вант і відтяжок; і – кути нахилу до горизонту вант і відтяжок; – коефіцієнт лінійного розширення вант і відтяжок (для сталі = 0,000012); – розрахункова зміна температури вант і відтяжок.

При безпосередньому закріпленні вант до трубопроводу зміна довжини останнього під дією внутрішнього тиску вплине на вертикальне зміщення точок кріплення ( прогин трубопроводу).

Зміна довжини трубопроводу на ділянці від середини прогону до місця закріплення даної ванти від внутрішнього тиску , зміни температури стінок труби , поздовжніх сил, що передаються на трубопровід в місцях закріплення вант буде:

. (8.152)

При наявності компенсаторів на кінцях трубопроводу:

 

, (8.153)

, (8.154)

, (8.155)

де Е – модуль пружності сталі, рівний ; довжина ділянки трубопроводу від середини прогону до місця кріплення ванти, де визначається прогин, в м; довжина ділянки трубопроводу, на якій діє поздовжнє зусилля в межах напівпрогону в Н і – поздовжнє зусилля в трубопроводі від натягу вант, що діє на розглядуваній ділянці, в Н; F – площа поперечного перерізу труби в м2.

Вертикальне переміщення трубопроводу в місці закріплення любої ванті буде дорівнювати:

. (8.156)

Сумарний прогин трубопроводу в місці кріплення вант

. (8.157)

Переріз вант і відтяжок підбирається, як і в інших системах, з умови

, (8.158)

де – максимальне зусилля в тросі від розрахункових навантажень.

Інші позначення ті ж, що і вище.

При передачіі зусиль від вант на трубопровід не вздовж його вісі потрібно ексцентриситет прикладання зусилля .

Передавання горизонтального зусилля від вант на трубопровід можна уникнути, якщо застосовувати систему з додатковими натяжними линвами (рис. 8.23, в).

В такій системі сумарний розпір визначається від зосереджених вантажів Рк, прикладених в місцях підвісок. Сумарний розпір, прикладений до верху пілонів, при і довжині панелі С (із навантаження лінії впливу Н)

. (8.159)

Зусилля у відтяжці визначають як і в інших систем:

. (8.160)

Зусилля у ванті (рис. 8.23, в) і нижньому елементі визначаються з рівноваги вузла, ближчого до опори,

, (8.161)

. (8.162)

Знаючи зусилля із наступного вузла, можна визначити значення зусилля і .

а – найпростіша з двома вантами; б – чотирма вантами; в – з додатковими нижніми линвами

Рисунок 8.23 – Схеми вантових переходів

 

8.9.4 Розрахунок вітрових линв у вигляді одноланцюгової висячої системи

Вітрові линви натягають з обох сторін трубопроводу у горизонтальній або трохи похилій площинах за типом одноланцюгової висячої системи. Зв'язок з трубопроводом здійснюється за допомогою відтяжок, подібних до несучих підвісок. У місцях пілонів вітрові линви опираються на спеціальні жорсткі елементи.

Стріла провисання у вітрових линв приймається меншою ніж у несучих, приблизно у 2 рази, тобто в межах 1/12 – 1/30 прогону. Схема вітрових линв наведена на рис. 8.23, а.

Зусилля у вітрових линвах виникають від дії вітрового навантаження на трубопровід, експлуатаційного містка і інших деталей прогонних конструкцій. У вітрового линвах виникають також зусилля від зниження температури.

Навантаження від вітру на вітрові линви незначне і його можна при розрахунку не враховувати.

Довжина відтяжки визначається за формулою:

. (8.163)

Довжина линви між опорними точками (консольними викосами)

. (8.164)

Повна довжина вітрової линви

. (8.165)

Від вітрового навантаження і температурних коливань буде змінюватися стріла вітрових канатів . При цьому линва, що знаходиться зі сторони дії вітру, буде натягуватися, а з протилежної сторони виключатися з роботи і провисати. При зміні напрямку вітру відбудеться зворотній розподіл зусиль у вітрових канатах.

Якщо линви не будуть мати попереднього натягу, то під дією вітру вони будуть вібрувати, а разом з ним буде коливатися трубопровід. Щоб у процесі експлуатації вітрові линви були завжди розтягнутими і коливання трубопроводу найменшими, линви попередньо натягують зусиллям

, (8.166)

де ZB – зусилля у линві від вітрового навантаження; – зусилля в линві від температурних змін.

Максимальне зусилля в линві з врахуванням попереднього натягу в зимовий період дорівнює

.

(8.167)

Приймаючи линву з розрахунковою границею міцності дроту при розтягуванні рівним , отримаємо середнє напруження в канаті при максимальному зусиллі

 

. (8.168)

Середнє напруження в линві при зміні температури буде

. (8.169)

Середнє напруження в линві від вітрового навантаження

. (8.170)

Найбільше зусилля в линві від вітрового навантаження

. (8.171)

Максимальне зусилля в линві від дії вітру, температури і попереднього натягу буде:

. (8.172)

Видовження вітрових канатів від сили попереднього натягу

, (8.173)

де − середнє напруження у відтяжці і канаті між точками обпирання у пілонів від сили попереднього натягу, рівне

. (8.174)

Значить, щоб дати линві попередній натяг силою, що дорівнює , необхідно підтягнути відтяжки вітрових канатів на .

Найбільший прогин трубопроводу у горизонтальній площині буде у середині прогону і визначається за формулою:

 

(8.175)

8.9.5 Розрахунок вітрових відтяжок

Вітрові відтяжки, як і вітрові линви, встановлюють у горизонтальній або трохи похилій площині з обох сторін трубопроводу під різними кутами до його вісі. Кількість відтяжок невелика – дві – шість з кожної сторони (рис. 8.24,а).

а – вітрових линви; б –визначення зусиль в підвісках

Рисунок 8.24 – Розрахункові схеми

Вітрові відтяжки майже завжди закріплюють за самостійні анкерні опори, проте можливо і обпирання їх на кінці вітрових виносів біля пілонів і закріплення в тих самих анкерних опорах, що і несучі линви. Зусилля у трубопроводі і відтяжках знаходять так само, як і в несучих радіальних вантах від вертикального навантаження. Вертикальне навантаження, розподілене рівномірно по довжині трубопроводу, передається у вигляді зосереджених сил у вузли кріплення відтяжок. В кожен вузол кріплення передається вітрове навантаження з половини довжини вітрових прогонів. Якщо віддаль між місцями кріплення відтяжок однакова, то в кожному вузлі кріплення прикладені одинакові навантаження

. (8.176)

 

Працюють тільки відтяжки, розташовані з навітряної сторони.

Розтягуюче зусилля у відтяжках

; , (8.177)

де і – кут нахилу відтяжок до вісі трубопроводу.

В місцях кріплення відтяжок на ділянку трубопроводу, розташовану від місця кріплення відтяжок до середини прогону, передаються розтягувальні сили:

; . (8.178)

Таким чином, від вітрового навантаження у трубопроводі виникають розтягувальні напруження

, (8.179)

де – площа поперечного перерізу трубопроводу.

У вузлах приєднання відтяжок виникають згинальні моменти МВ,що дорівнюють величині сили ( , або ), помноженої на ексцентриситет її прикладання е, тобто на віддаль від місця закріплення до вісі трубопроводу

; . (8.180)

Додаткові напруження в трубопроводі від цих моментів:

; , (8.181)

де ­ – момент опору поперечного перерізу труби.

Навантаження від згину і сумуються з напруженнями від поперечного згину трубопроводу під дією вітрового навантаження на ділянці між відтяжками. Згинальний момент від вітрового навантаження визначається як для нерозрізної балки з прогонами, рівними .

Приблизно він рівний

. (8.182)

Відтяжки, як і вітрові линви, натягують на 50 % максимального розрахункового зусилля [ див. формулу (8.166)].

8.10 Розрахунок деталей конструкцій висячих систем переходів трубопроводів

8.10.1 Розрахунок підвісок несучих линв

Вертикальні підвіски у висячих системах переходів трубопроводів розраховують на зосереджене навантаження від ваги трубопроводу і елементів конструкцій, а також на навантаження від обледеніння і снігу. При цьому враховують тимчасове експлуатаційне навантаження. Навантаження збирається з примикаючи до підвіски панелей. При віддалі між панелями с і сумарному рівномірно розподіленому навантаженні q сила, що прикладена до підвіски

. (8.183)

 

При прикладанні зосередженого тимчасового експлуатаційного навантаження від ваги люльки РВ сила, прикладена до підвіски,

 

. (8.184)

Зусилля в вертикальних підвісках дорівнює прикладеній до них силі, тобто:

. (8.185)

Зусилля в вертикальних підвісках дволанцюгових і інших вантових системах визначається методом вирізання вузлів (рис.8.24,б). Частіше найбільше зусилля виникає у крайніх підвісках, розташованих біля пілонів, проте повинні бути провірені зусилля і в інших підвісках. Переріз усіх підвісок підбирають за найбільшими зусиллями.

Вирізаючи вузол закріплення підвісок до линви і проектуючи зусилля в елементах троса і на вісь підвіски (вертикальну), отримуємо рівняння рівноваги

, (8.186)

звідки зусилля у підвісці

 

. (8.187)

Зусилля в елементах вертикального ланцюга дволанцюгової системи і аналогічних вантах інших систем дорівнюють розпору даного ланцюга, поділеному на косинус кута нахилу елемента, що розглядається, до горизонту, тобто:

; . (8.188)

Площа «нетто» перерізу підвісок визначається в усіх перерізах з умови роботи їх на розтяг:

, (8.189)

де R – розрахунковий опір сталі підвіски.

Аналогічно розраховують розтяжки вітрових канатів, направлені перпендикулярно до вісі трубопроводу.

 

8.10.2 Розрахунок опорних подушок (блоків) для несучих і вітрових канатів

В місцях перетину канатів на несучих пілонах і вітрових консолях влаштовують опорні подушки, які забезпечують плавний перегин канатів. Застосовуються подушки у вигляді роликів, рухомих секторів і нерухомих елементів з канавками для канатів. Канати опираються на подушки вільно або закріплюються.

Найменший радіус кривизни опорної подушки, що огинається канатом, залежить від конструкції канату і режиму його експлуатації. Для опорних подушок несучих і вітрових канатів висячих систем переходів мінімальне відношення діаметрів подушки і каната визначається за табл. 8.4 і табл. 8.5

Таблиця 8.4 – Максимально допустимі діаметри блоків (опорні

подушки) і канату з точковим дотиком

Дроту

ГОСТ Конструкція канату Діаметр канату, мм Діаметр дроту в канаті *, мм Мінімальне відношення    
від до від до хресто-ва намот-ка Одно-сто-роннє намо-ту-вання   
3067-66 7×19+1 м. с. 3,0 6,0 0,20 4,0   
3068-66 7×37+1 м. с. 4,62 73,5 0,22 3,5   
3070-66 6×19+1 о. с. 3,10 46,5 0,20 3,0   
3071-66 6×37+1 о. с. 4,8 65,0 0,22 3,0   
3072-66 6×61+1 о. с. 11,5 67,0 0,40 2,4   
3073-66 8×19+1 о. с. 11,5 56,0 0,60 3,0   
3074-66 8×37+1 о. с. 10,5 78,5 0,40 3,0   
3075-66 6×16+1 о. с. 20,0 40,0   
3076-66 6×17+1 о. с. 24,0 41,0 -
3083-66 6×17+1 о. с. 7,4 56,0 0,4 3,0 -
3084-66 6×30+7 о. с. 8,7 65,0 0,4 3,0 -
3088-66 18×19+1 о. с. 5,6 66,5 0,22 2,6 -
3089-66 6×7+19+1 о. с. 9,5 79,0 0,20 1,7 -
7674-66 6×6×19+7 о. с. 12,5 81,0 0,26 1,7 -
7680-66 6×61+1 м. с. 11,0 65,0 0,40 2,4 -

 

* В чисельнику дані для хрестової намотки, в знаменнику для односторонньої намотки

Глибина канавок в блоках повинна бути не менше третини діаметра каната. Для нормальних умов роботи блоків (опорних подушок) і канатів радіальний тиск повинен бути прийнятий з врахуванням конструкції каната і виду звивання. Виходячи з цих умов підбирають і матеріал подушок.

Радіальний тиск каната на подушках визначають за формулою

. (8.190)

де Zmax – максимальне розтягуючи зусилля в линві; -діаметр блоку (линва); -діаметр линви.

Мінімально допустимі відношення діаметрів блоку (опорної подушки) і канату з лінійним і точково-лінійним дотиком дроту наведено в табл. 8.5.

Таблиця 8.5 – Мінімально допустимі відношення діаметрів

блоку (опорної подушки) і канату з

лінійним і точково-лінійним дотиком дроту

ГОСТ Конструк-ція линви Діаметр канату, мм Діаметр дроту в канаті*, мм Мінімальне відношення  
від до від до хресто-ва намот-ка одно-сто-роннє намо ту-вання
ЛК-3      
7672-55* 8x25+1 о.с 9,3 56,0 0,5 3,0
7665-55* 6x25+1 о.с 7,7 46,5 0,5 3,0
7667-55* 6x25+1 м.с 7,5 45,0 0,5 3,0
7666-55* 6x25+1 м.с 7,5 45,0 0,5 3,0
ЛК-Р      
7670-55* 8x19+1 о.с 5,1 49,0
2699-55* 6x19+1 о.с 4,2 41,0

 

Закінчення таблиці 8.5

ГОСТ Конструк-ція линви Діаметр канату, мм Діаметр дроту в канаті*, мм Мінімальне відношення    
від до від до хресто-ва намот-ка одно-сто-роннє намо ту-вання   
7678-55* 6x13+1 о.с 6,8 32,5   
ЛК-0 одношарові        
7673-55 6х6х7+7 о.с. 6,3 58,0 0,22 2,0 -
8082-67 6х12+7 о.с 6,2 46,5 0,4 3,0 -
7681-66 18х7+1 о.с 3,4 46,5 0,22 3,0 -
8067-56 6х7+1 о.с 2,1 28,0 0,22 3,0   
8066-56 7х7+1 м.с 1,8 27,0 0,20 3,0   
двошарові        
8080-67 8х19+1 о.с 12,0 45,0 8,8 3,0   
8077-55 6х19+1 о.с 4,6 37,5 0,37 3,0   
8081-67 6х19+1 о.с 6,0 36,0 0,5 3,0   
ЛК-03 і ЛК-60        
7684-55 6х41+1 о.с 30,0 64,0 1,5 3,2   
7678-55 6х36+1 о.с 18,0 56,5 1,0 3,2   
7669-55 6х36+1 о.с 17,5 60,0 1,0 3,5   
         
*При наявності у верхньому шарі дроту двох діаметрів відношення встановлюють з врахуванням великого діаметру.        
        

 

Розмір канавок в опорних подушках для пропускання канатів залежить від діаметра канатів і визначається за табл.8.6.

Таблиця 8.6 – Рекомендовані діаметри канавок в

Предыдущая статья:Консольних систем Следующая статья:Блоках (опорних подушок)
page speed (0.0159 sec, direct)