Напряженно-деформированное состояние ремонтируемого участка трубопровода

Abstract

Надежность бесперебойной эксплуатации магистральных трубопроводов является актуальной проблемой на этапе их эксплуатации. Решение этой задачи заключается в разработке эффективной системы предупреждения поломок и аварий магистральных трубопроводов как при проектировании и эксплуатации, так и при выборочном ремонте. Изменение прямолинейного, не нагруженного изгибающими моментами расположения приводит к изменению напряженно-деформированного состояния трубопровода. При этом нужно определить и контролировать напряженно-деформированное состояние в процессе проведения ремонтных работ. Приведена математическая модель деформирования участка трубопровода в вязко-упругой постановке с учетом ползучести грунтов и моментального напряженного состояния трубопровода с целью оценки напряжений и несущей способности ремонтного участка трубопровода в зависимости от времени. Расчет напряженно-деформированного состояния трубопровода включает определение осевых (продольных) и окружных (кольцевых) напряжений с учетом осенесимметричного деформирования и выполнен на основе полубезмоментной теории оболочек. Для обоснования достоверности данных выполнено сравнение результатов расчета с результатами решений аналитическими методами для различных случаев (деформация длинномерного участка трубопровода только под влиянием поперечного действия; деформация длинномерного участка под влиянием продольного напряжения; деформация длинномерного участка трубопровода, который лежит на упругом основании, под влиянием поперечного действия). Результаты сравнения показали, что погрешность расчетов не превышает 3 %. С использованием разработанной модели выполнен анализ изменения напряженно-деформированного состояния участка трубопровода, который показал увеличение прогиба пролета по сравнению с решением задачи в упругой постановке. Расчетами также показано, что для корректной оценки условий эксплуатации трубопровода необходимо учитывать изменение ореола реологических процессов почв. На основании комплексного расчета трубопровода определены напряжения и зависимость прогиба трубопровода от времени для двух почв с различными реологическими свойствами.