ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 48
Скачиваний: 0
Стальная труба / с параметрами |
ДН—1А4, |
/=4400, |
и |
6 = 7 мм |
|
просверлена вдоль оси в восьми |
точках, в которых специальными |
||||
болтами 4 закреплены тросы 3. |
Концы |
болтов |
выходят |
в |
заднюю |
панель установки. Концы тросов соединены между собой шарнирно. Таким образом, создав нагрузку одной лебедкой поперек оси трубы, можно получить в восьми точках примерно одинаковые
гІі-Ш
Рис. 16. Схема установки для изучения попереч ного перемещения трубы относительно грунта.
усилия. Полагаем, что к трубе приложена равномерно распреде ленная поперечная нагрузка. Рычаги 5, рассчитанные так, чтобы можно было пренебречь их изгибными деформациями, подвешены на специальные стойки, чтобы вес их не влиял на натяжение тро сов. Тросы и концы болтов пропущены через трубки 6, уложенные в грунте, для того, чтобы исключить сопротивление грунтов их
27
перемещению. Поперечное смещение трубы отмечается индикато рами 2 в восьми точках (/—VIII). Усилие замеряется динамомет ром типа УПР-8.
Установку засыпали грунтом до высоты 0,35 см с послойным уплотнением, укладывали трубу (горизонтальность расположения трубы устанавливали нивелиром) и засыпали до высоты # = 0,7 м с послойным уплотнением. Во всех случаях толщина слоя состав
ляла ^ 10 см. |
Через 4 суток была |
вырыта траншея |
шириной |
В = 0,3 + Дн (м) |
и в нее уложена |
труба нормальным |
способом |
опирания. При повторении опытов трубу раскапывали и уклады вали заново таким же образом.
О п ы т ы |
на |
п о л з у ч е с т ь |
|
и р е л а к с а ц и ю . |
В попереч |
||||||||||||||
ном |
относительно |
трубы |
направлении |
задаем |
нагрузку |
Qo так, |
|||||||||||||
чтобы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q = --%-h(t), |
|
|
|
|
|
(1.4.1) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
q — нагрузка |
на единицу |
площади. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Измеряя |
|
средние |
значения |
показаний |
средних |
индикаторов |
||||||||||||
IV |
и V |
по |
времени, |
находим |
поперечное |
перемещение |
|
трубы |
|||||||||||
|
|
|
|
|
-W=<f(t)=-g!L-n(t); |
|
|
|
|
|
|
(1.4.2) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я(0 |
= |
^ |
- |
т |
(t) |
|
|
|
|
(1.4.3) |
|||
|
Если |
учесть, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
q |
= |
- |
кползw |
|
= - k n o A 3 7 |
(t), |
|
(1.4.4) |
||||||
то |
из (1.4.3) |
и (1.4.1) |
имеем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
.ПОЛЗ _ |
|
_ |
|
1 |
|
|
|
|
|
. г> |
||||
|
|
|
|
|
|
* |
~ |
ЛпЩ{і) |
|
- |
Я (О |
• |
|
|
|
|
( 1 Л - ° > |
||
|
Теперь зададим для трубы |
в |
поперечном |
направлении |
по |
||||||||||||||
стоянное |
смещение |
|
|
|
|
ЗоА(0. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
да(/) |
= |
|
|
|
|
|
(1.4.6) |
|||||
Через разные |
промежутки |
времени замеряем |
|
нагрузку |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Q(t) |
= -MJq |
|
|
|
|
|
(1.4.7) |
|||||
и, учитывая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
имеем |
|
|
|
|
|
q=-kfe"w, |
|
|
|
|
|
|
(1.4.8) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
* р е л |
= |
- ^ |
г - |
= |
i |
l * . |
V - х |
) s |
° d h |
w |
- |
R w «>• |
( L 4 - 9 > |
||||
Р е з у л ь т а т ы |
о п ы т о в . |
На |
рис. |
17 показаны |
кривые |
пол |
|||||||||||||
зучести |
и |
релаксации |
|
поперечного |
взаимодействия |
трубьі |
|||||||||||||
28
(/=4200 мм, ö = 7 мм) |
с грунтом в различных |
масштабах |
вре |
||
мени (сек., |
мин., час) . Там же даны |
графики |
зависимости |
отно |
|
сительного |
поперечного |
перемещения |
трубы |
от прилагаемой |
|
аW.MM
— |
' |
|
А |
|
|
|
|
|
0.2 • |
|
|
|
|
|
O.I |
|
|
30 |
SO |
SO t. сек |
30 |
60 |
'Іо t.MUf, |
W.MM
0 OA W/HM |
0 4 в 12 16 20 t,час |
осйаЩш
Рис. 17. Кривые ползучести (а) и релаксации (б) и зависимость Q~w:
Н-0,7 м, Дк =144 мм.
нагрузки. Эти зависимости в пределах малых перемещений почти линейны. Как видно из опытов, область линейности при попереч ных перемещениях существенно больше, чем при продольных.
По кривым |
ползучести и релаксации и формулам (1.4.5)., |
(1.4.9) можно |
построить графики изменения £п°лз и ^ р е л {-ja |
29
рис. 18 приведены реологические кривые взаимодействия для различных глубин укладки трубопроводов и построена зависи-
|
Рис. 18. Реологические |
кривые: |
|
|
а - п о л з у ч е с т и |
(Q-3000 кГ, Дп -144 мм, |
/=4200 мм); б - р е л а к с а ц и и (8и—0,6 мм); в- |
записи' |
|
мости |
Q~w, г - э а в и і и м о с т и |
1—Н-0,7;-2-Н=0,8м; |
/ - к п о л з , /1-кРел |
• |
Рис. 19. Диаграммы поперечного взаимодействия трубы с грунтом:
а— показания индикаторов / и VIII |
(#=0,6 |
м); |
б-среднее значение показаний индикато |
ров IV и |
V ( # - 0 , 8 м). |
||
мость Q от w. Во многих |
точках |
значения &полз и ^рел близки |
|
между собой (резкие изменения в основном в начале эксперимен-
30
та). Эффекты ползучести и релаксации при поперечном смещении значительно слабее, чем при продольном.
На рис. 19 дан график нагрузки и разгрузки при поперечном взаимодействии трубы с грунтом; он показывает линейность зави
симости Q(w) |
при малых относительных |
перемещениях. |
Результаты |
опыта для различных коэффициентов сопротивле |
|
ния грунта при поперечном перемещении |
трубы позволяют дать |
|
их оценки для применения в практических расчетах. По изложен
ной методике могут |
быть |
проведены |
опыты |
с различными грун |
||
тами для произвольных глубин заложения. |
|
|
||||
Выводы о свойствах |
поперечных |
сопротивлений |
в основном |
|||
совпадают с приведенными выше для продольных. |
Соотношение |
|||||
между поперечной |
силой |
Q на единицу длины трубы, диаметром |
||||
Дн, перемещением |
w |
записывается |
в виде |
|
|
|
|
Q = |
kMtiw[\-^(w)]t |
положить ©i = 0, a k |
|||
причем, с достаточной |
точностью |
можно |
||||
считать зависящим от w и равным коэффициенту разгрузки. При
учете реологических свойств коэффициент k можно |
считать рав |
|
ным & П 0 Л |
З или А>Рел. |
|
§ 5. Коэффициенты упругости стыков трубопроводов |
|
|
Одним |
из главных факторов, определяющих сейсмостойкость |
|
сложных |
систем подземных сооружений, является |
податливость |
соединений трубопроводов со сложными узлами и между собой. Если для сейсмостойкости стальных труб достаточно создать равнопрочные основному металлу стыки и провести соответствую
щие |
антисейсмические |
мероприятия, то |
сейсмостойкость чугун |
ных, |
железобетонных, |
асбестоцементных, |
бетонных и керамиче |
ских труб существенно зависит от конструкции, способов и каче ства заделки стыков [98]. Поэтому экспериментальное изучение ха рактера стыковок трубопроводов представляет теоретический и практический интерес. Определение коэффициентов упругости сты ков позволяет правильно оценить работу сложной системы и соз дать достаточно обоснованную теорию расчета подземных сооружений.
В настоящем параграфе изучены коэффициенты податливости стыков трубопроводов при растяжении — сжатии, изгибе и круче нии соединений в предположении, что они допускают относитель ные повороты и перемещения стыкуемых частей в разных направ лениях.
Принимаем, что зависимость между деформацией и напряже нием в стыке подчиняется линейному закону, т. е.
N = KNu, Q = KQw
(1.5.1)
31
здесь |
N |
и |
Q, МНЗГ |
и МКР |
— соответственно продольная |
и попе |
|||||
|
|
|
|
|
речная силы, изгибающий и крутя |
||||||
|
|
|
|
|
щий |
моменты, |
вызывающие |
соот |
|||
|
|
|
|
|
ветствующие упругие |
перемещения |
|||||
|
|
|
|
|
и, w и упругие |
|
повороты |
а, |
<р в |
||
|
|
|
|
|
стыках; |
|
|
|
|
|
|
|
|
KN, |
^Ч?» ^изг» |
— коэффициенты податливости |
стыков |
||||||
|
|
|
|
|
при нагружениях |
с |
размерностями |
||||
|
|
|
|
|
кГ/см |
и кГ-см |
соответственно. |
||||
Для |
создания N, |
Q, Мязт, Мкр |
и определения |
коэффициен |
|||||||
тов стыковок нами были разработаны специальные |
приспособле |
||||||||||
ния (рис. 20). |
Kn (рис. 20 а) |
|
|
|
|
|
|
||||
Для |
определения |
при помощи |
специальных |
бол |
|||||||
тов к образцу крепятся хомуты. Перемещения и образца |
под дей |
||||||||||
ствием нагрузки измеряются двумя индикаторами. Для |
опреде |
||||||||||
ления |
Kq |
(рис. 206) |
приспособление дополняется балкой |
(ст. 3). |
|||||||
Зная |
нагрузки Л', Q и перемещения |
и и w, можно определить |
коэф |
||||||||
фициенты |
К / ѵ и A ' Q . Погрешность |
измерений |
вследствие |
прогиба |
|||||||
балки при максимальной нагрузке |
Q = 5000 кГ составила |
прибли |
||||||
зительно 7%. |
Геометрические |
размеры |
приспособления приведены |
|||||
на рисунке. |
|
|
|
|
КМ |
|
20 в) |
|
Приспособление |
для определения |
(рис. |
состоит |
|||||
из тех же частей, |
что и для KN. |
Измеряя перемещение и на |
||||||
грузку и зная геометрические размеры приспособления, |
неслож |
|||||||
ным пересчетом можно найти |
значение |
изгибающего |
момента, |
|||||
угол поворота и, следовательно, КМ |
. Приспособление |
для оп |
||||||
ределения КН |
(рис. 20 г) имеет |
тяги |
и траверсу, |
при |
помощи |
|||
которых, приложив нагрузку Р, можно получить крутящие
моменты МКР и по показателям индикатора подсчитать |
угол за |
||||
кругления, а также К М . |
|
|
|
|
|
Опыты |
со стыками чугунных, |
асбестоцементных и |
бетонных |
||
труб проводили на гидравлическом прессе с диапазонами |
нагру |
||||
зок (0—5), |
(0—15) и ( 0—30) т. Образцы |
имели следующие |
пара |
||
метры: |
|
|
|
|
|
|
Трубы |
Дп , мм |
Ь, мм |
|
|
|
Чугунные |
58 |
4 |
|
|
|
|
117 |
6,J |
|
|
|
|
169 |
9,5 |
|
|
|
Асбестоцементные |
119 |
9,5 |
|
|
Для чугунных и асбестоцементных труб брали стандартные образцы и стыки, а для бетонных они были изготовлены в спе циальных формах; размеры раструбов и толщина стенок соответ ствовали стандартной трубе с диаметром условного прохода Д у = 300 мм. Стыки заделывались следующим образом: чугунные
32
с Д н = |
П 7 |
мм — просмоленной прядью и резиновыми |
кольцами; с |
|
Д н = 5 8 |
и |
169 мм — просмоленной прядью; асбестоцементные |
при |
|
стыковке |
асбестоцементной муфтой — просмоленной |
прядью, |
при |
|
стыковке чугунной муфтой — резиновыми кольцами.
.N О
Рис. 20. |
Схема испытания |
образцов |
стыков труб: |
|
||
а - при действии продольной, б — поперечной |
нагрузок; в — на изгиб, г - н » |
кручение; |
||||
/—индикатор, 2 - о б р а з е ц , 3 - х о м у т , |
4—балка из Ст-3, 5 - т я г в , |
ff-траверса. |
||||
Во всех случаях после заделки стыков проводилась |
зачеканка |
|||||
асбестоцементным |
раствором. |
|
|
|
|
|
На рис. 21, 22 |
приведены |
результаты |
испытаний |
образцов |
||
чугунных стыков при многократных нагружениях |
и |
разгрузках. |
||||
Как видно, сначала деформация стыка меняется линейно до опре деленного значения, а с ростом нагрузки она увеличивается нели-
3 - И 8 |
33 |
нейно и соответственно возрастает ее остаточная часть. Участок разгрузки во всех этапах приблизительно параллелен в пределах точности опыта участку нагружения при малых деформациях. Видно, что с увеличением диаметра трубы увеличивается и коэф фициент стыковки.
|
|
2,0 гш'^граа' |
Рис. 21. Диаграммы нагрузки—разгрузки |
стыков чугунной трубы (заделка |
|
прядью, Дн |
= 117 |
мм): |
а—продольная, 6 - п о п е р е ч н « я |
деформация, в - и з г и б , г - к р у ч е н и е . |
|
Для сравнения способов заделки испытаны образцы стыков чугунных труб, где в качестве уплотняющего материала приме нены резиновые кольца. В этом случае стыки оказались податли вее, чем при заделке просмоленной прядью. Для выяснения рабо ты уплотняющего материала (просмоленной пряди) несколько образцов были изготовлены без последующей зачеканки. В этом случае линейная часть деформации стыка незначительна, стык податливее, чем при зачеканке.
На рис. 23, 24, 25 приведены результаты |
испытаний стыков |
|||||||
чугунных труб |
( Д н = 5 8 |
и 169 мм), |
заделанных |
прядью, при |
||||
многократном нагружении |
и разгрузке |
и стыков асбестоцементных |
||||||
труб (Дя— |
119 мм), |
соединенных |
при |
помощи |
асбестоцементной |
|||
и чугунной |
муфт |
при |
однократной |
и многократной |
нагрузке—раз- |
|||
34