НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ТРУБОПРОВОДА ПРИ НАРУШЕНИИ И ВОЗВРАЩЕНИИ ЕГО В ПРОЕКТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

Аннотация

Представлена математическая модель напряженно-деформированного состояния (НДС) трубопровода, состоящего из криволинейных и прямолинейных участков, проложенного в сложных геологических условиях. Трубопровод моделируется стержневой системой, которая состоит из полых круглых стержневых элементов, сопрягаемых в узловых элементах. Представлены нелинейные кинематические соотношения, которые описывают зависимость между компонентами обобщенных векторов деформаций и перемещений, физические соотношения, связывающие компоненты деформаций и напряжений и нелинейные уравнения равновесия элемента стержня. Дано описание алгоритма составления уравнений равновесия в узловых элементах с учетом граничных условий, воздействия внешних сил и моментов, действующих в этих узлах, а также ограничений составляющих перемещений узлов. Представленные уравнения интегрируются методом конечных элементов в перемещениях. Для выявления возможных причин отказа газопровода, имеющегося отклонения от проекта, с трассы выбран участок длиной 300 метров, наиболее подверженный развитию карста. По предложенной математической модели осуществлены расчеты и исследования НДС для выбранного участка газопровода для трех расчетных вариантов: 1) трубопровод составлен из прямых труб с нарушением проектного положения; 2) трубопровод составлен из прямых труб и кривых вставок с отклонением от проекта; 3) трубопровод составлен из прямых труб и кривых вставок в проектном положении. Результаты расчета представлены в виде эпюр основных характеристик НДС газопровода и таблиц, в которых приведены экстремальные значения этих характеристик. Каждый вариант расчета завершается анализом НДС газопровода и оценкой его прочности в соответствии с требованиями положений нормативных документов, регламентирующих эксплуатацию магистральных трубопроводов.