Рассмотрены методы оценки ресурса и прочности искривленных подземных магистральных трубопроводов, находящихся под давлением и подвергающихся температурным перепадам.
трубопровод, высотные отметки, углы смежности, кривизна, напряжения изгиба, предел текучести, сплайн-аппроксимация, ресурс трубопроводов
1. Введение
Оценка прочности заглубленных магистральных трубопроводов (МТ) обычно осуществляется расчетом, в основном посредством компьютерного моделирования. В [1—3] рассмотрены алгоритмы и программные средства анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопроводов в различных геологических и температурных условиях, в частности, при подземном проложении в сейсмически активных регионах. Применен двумерный прочностной расчет трубы в плоскости xy, нормальной к ее оси z по схеме «плоской деформации», определено осевое напряжение в конкретном сечении zi, в том числе — от начальной кривизны оси K(zi) и переменных искривлений при воздействии сейсмической волны.
Алгоритмы прочностных задач основаны на классических методах механики сплошной среды, теорий упругости, пластичности и строительной механики, реализующих как статические, так и эволюционные (динамические) задачи. Объективность НДС обеспечивается адекватностью математических моделей сред и материалов, достоверностью начальных и граничных условий по конкретной геометрической и физической информации для вмещающей грунтовой среды, труб и транспортируемого продукта, а также по температурным и кинематическим (сейсмическим) воздействиям.
Большинство перечисленных факторов можно установить достаточно достоверно, кроме искривлений осевой линии МТ и сейсмической информации. Алгоритм обработки данных прошлых землетрясений и генерирования синтетических акселерограмм, нормированных на заданную сейсмичность, для оценки степени риска повреждений объектов методами статистического моделирования в условиях хронического дефицита сейсмической информации предложен в [4–7].
Влияние искривлений на прочность МТ исследованы мало, хотя проблема регистрации положения трубопровода с оценкой НДС очень важна в связи с тем, что опасные напряжения изгиба с пластическими деформациями возможны при небольших искривлениях оси трубопровода, особенно нагруженного в условиях эксплуатации. В предположении о начальной прямолинейности всех участков осевой линии МТ, со временем при изменении внешних условий и различных воздействиях неизбежно некоторое искривление осевой линии, что сложно рассчитать. По-видимому, наиболее точно установить кривизну можно на основе регистрации планово-высотных отметок вдоль оси подземного МТ1.
____________________________
1 Координаты точек осевой линии подземных МТ с учетом глубины заложения устанавливают посредством спутниковой навигационной системы глобального озиционирования GPS (Global Positioning Sistem) с двухчастотными приемниками, обеспечивающими высокую точность измерений.
