Проектирование воздушного перехода магистрального газопровода через реку Большая Воровская
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
НА ТЕМУ:
«Проектирование воздушного перехода
магистрального газопровода через реку Большая
Воровская»
Соискатель_____________/Попова Ю.А./
Научный руководитель _____________/Волынец И.Г./
ВКР допущена к защите в ГЭК
Заведующий кафедрой
д.т.н., профессор
Земенков Ю.Д.
Тюмень 2014
2.
АКТУАЛЬНОСТЬ
Магистральные газопроводы – самый оптимальный вид
транспорта для перемещения в больших количествах газа на дальние
расстояния.
На сегодняшний день трубопроводный транспорт имеет преимущество
перед другими видами транспорта:
— возможность повсеместной
прокладки труб;
— оптимальное расстояние перекачки,
чем при транспортировке этих же
грузов по речным путям и железной
дороге;
— низкая себестоимость;
— обеспечение сохранности продуктов
перекачки, благодаря полной
герметизации процесса
транспортировки;
— полная автоматизация;
— минимальное, в сравнении с другими
видами, отрицательное воздействие
на окружающую среду.
2
3.
ЦЕЛЬ
Целью научного исследования является углубленный
поиск в решении проблемы прокладки магистрального
газопровода в сейсмоопасном районе, с решением, как
данного(основного вопроса), так и вопросов, связанных с
минимизацией экологических проблем.
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
• Анализ существующих способов
• Рассмотрение комплекса мероприятий в целом: т.е. надежность и
долговечность всех конструктивных элементов, при минимальном
воздействии, как в момент строительства, так и в будущем, на
окружающую среду, с удовлетворением всех требований
потребителя.
3
4.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
1) В разработке комплексного подхода к конструированию и
расчету
надземных
переходов
через
естественные
преграды
в
сейсмоопасных зонах строительства.
2) Для предотвращения негативного воздействия подвижки земной
коры (землетрясения) проектом предусмотрена компенсация перемещений
трубопровода посредством компенсаторов, установки подвижных и
неподвижных опор, а так же компенсационных устройств на фермах
балочных переходов.
4
5.
Объектом является
проектируемый магистральный
газопровод «УКПГ НижнеКвакчинского ГКМ – АГРС
г.Петропавловска – Камчатского»
( основная и резервная нитка).
Рассматриваемый участок
перехода магистрального
газопровода «УКПГ НижнеКвакчинского ГКМ – АГРС
г.Петропавловска – Камчатского»
через долину реки Большая
Воровская расположен на
территории Соболевского района
Камчатского края.
5
6.
Возможные способы прокладки
Метод ННБ
Метод
микротоннелирования
Ферменный
переход
Воздушный
переход
Балочный
переход
Метод подземной прокладки
открытым способом
Вантовый
преход
6
7.
Метод ННБ
Преимущества:
• существенно снижается объем
финансовых затрат.
• сокращается количество
привлекаемой техники, оборудования и
рабочей силы
• снижаются объемы земляных работ и,
как следствие, восстановление
инфраструктуры;
• минимизизируется пагубное влияние
на окружаю среду
Однако данный метод осуществляется в
грунтах, позволяющих удерживать
пилотную скважину для протаскивания
трубопровода с применением бетонита.
Толща грунта в пойме реки Большая
Воровская содержит в основе галечник с
включениями слоев песка. Производство
работ в таких грунтовых условиях
приводят к обрушению пилотной
скважины и делает невозможным
производство работ по капитальному
ремонту данным методом.
7
8.
Метод микротоннелирования
Преимущества:
— высокая точность проходки
-автоматизация работ
— технология микротоннелирования позволяет прокладывать трубопроводы в
разных грунтовых условиях
— не требует раскопки традиционных траншей по всей протяженности
трубопровода
— минимальное воздействие на экологию в процессе строительства
Недостатки:
— метод микротоннелирования дорог
— сроки строительства увеличиваются в 2 раза
8
9.
Метод подземной прокладки
открытым способом
В нашей стране наибольшее распространение получил метод прокладки
газопровода по дну реки в траншее путем протаскивания поперек реки плети труб.
Недостатки:
Подводное исполнение переходов предполагает значительный объем земляных
работ. По данным, различных источников, стоимость подводных земляных работ
составляет от 50 до 70 процентов стоимости строительства подводного перехода.
Метод подземной прокладки открытым методом наносит негативное воздействие
на водные ресурсы и причиняет вред рыбному хозяйству.
9
10.
Методы воздушного (надземного) перехода
Виды воздушных переходов
Ферменный
переход
Балочный
переход
Вантовый
преход
10
11.
Ферменный переход
Фермы экономичнее балок по расходу стали, но более трудоемки в
изготовлении. Эффективность ферм по сравнению со
сплошностенчатыми балками тем больше, чем больше пролет
и меньше нагрузка.
11
12.
Балочный переход
Сооружение надземных переходов балочных переходов
трубопроводов осуществляют по двум конструктивным схемам без компенсации и c компенсацией продольных деформаций.
Длинна воздушной части балочного перехода не превышает 40
метров.
12
13.
Вантовый переход
Висячие конструкции дают
возможность сооружать
переходы с пролетом от
десятков до сотен метров
при относительно малой
затрате материалов.
Существующий
реализованный проект был
сделан в виде вантового
перехода, что в данных
условиях сейсмоопасности
критично, т.к. вантовый
переход разрешено
устраивать при
сейсмоопасности до 7
баллов. А данный район
характеризуется именно
такой сейсмоопасностью.
13
14.
Основные выводы
Исходя из большого расстояния пролета и невозможности
установки промежуточной опоры в русловой части реки
применяются ферменные конструкции. Для предотвращения
негативного воздействия подвижки земной коры (землетрясения)
проектом предусмотрена компенсация перемещений трубопровода
посредством компенсаторов, установки подвижных и не
подвижных опор, а так же компенсационных устройств на фермах
балочных переходов.
Выполнены следующие задачи исследования:
• Анализ существующих способов прокладки трубопровода в
данном районе
• Определение и выбор прокладки трубопровода
• Рассмотрение комплекса мероприятий в целом: т.е. надежность
и долговечность всех конструктивных элементов, при
минимальном воздействии, как в момент строительства, так и в
будущем, на окружающую среду, с удовлетворением всех
требований потребителя. А так же противоэрозионные и
противоразмывочные мероприятия.
14
X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018
Рис. 1 – Надземный переход Надземный переход — трубопроводный комплекс сооружений для прокладки трубопровода через естественные или искусственные препятствия. Надземные переходы магистральных трубопроводов в зависимости от конструктивной схемы перекрытия пролетов бывают балочные, арочные и висячие. В балочном надземном переходе пролетным строением является самонесущая труба. Висячие переходы по конструкции могут быть: гибкие, в виде провисающей нити и вантовые. В гибких висячих системах газопровод прикрепляют с помощью подвесок к одному или нескольким несущим тросам, перекинутым через пилоны. В системе провисающая нить газопровод свободно провисает под действием собственной массы и массы газа. В вантовых системах трубопровод удерживается в проектном положении с помощью наклонных тросов или жестких ферм. Арочные переходы обычно применяют при пересечении каналов. Они состоят из жестких арочных конструкций. На рис.1 представлены схемы надземных переходов через естественные и искусственные препятствия: а) однопролетный балочный переход; б) арочный переход; в) многопролетный балочный переход с компенсатором; г) трапецеидальный переход; д) вантовый переход; е) висячий переход; ж) переход в виде самонесущей провисающей нити (1- трубопровод; 2 — опора; 3 — пилон; 4 — якорь; 5 — несущий трос).
Висячие трубопроводы — разновидность надземных переходов трубопроводов, в которых трубы подвешиваются к несущим элементам — канатам, вантам, цепям и т.п.; сооружаются при пересечении ущелий, водных и других преград шириной более 50-60 м. Известны висячие трубопроводы с длиной пролёта до 200-400 м и более. Гибкие висячие трубопроводы (рис. 2) выполняются с помощью подвесок, прикрепляемых к одному или нескольким несущим канатам, перекинутым через пилоны. Одноцепной вариант системы обладает малой жёсткостью и при динамических воздействиях легко приходит в колебательное движение; более жёсткой является двухцепная система. В вантовых висячих трубопроводах (рис. 3) для крепления используют наклонные канатные оттяжки — ванты или канатные фермы. В таких схемах все элементы, как правило, работают только на растяжение и образуют геометрически неизменяемую систему.
Рис. 2 – Гибкие висячие трубопроводы
Рис. 3 – Вантовые висячие трубопроводы
Рис. 4 – Висячие трубопроводы, в виде провисающей нити
Висячие трубопроводы в виде провисающей нити (рис. 4) сооружаются на пилонах (или без них).
Эта система наиболее экономична, но обладает наименьшей жёсткостью. В ней металл труб напряжён значительно больше, чем в гибких и вантовых системах, и возникают большие колебания под воздействием ветрового потока. Сооружаются также комбинированные системы, например, одноцепные гибкие с дополнительными наклонными вантами.
Висячие трубопроводы (всех систем) могут быть одно- и многопролётными с одинаковыми и разными по длине пролётами. При разной длине пролётов усилия в несущих канатах (или вантах) во всех пролётах должны быть примерно одинаковыми. Это достигается выбором определённого соотношения между высотой пилонов и стрелкой провисания канатов: при коротких пролётах отношение стрелки провисания к длине пролёта меньше. Это отношение обычно задают в пределах от 1/6 до 1/14. Усилия, возникающие в несущих канатах, воспринимаются анкерными опорами. При пролётах небольшой длины горизонтальные составляющие усилий в канатах могут восприниматься самим трубопроводом. Пилоны висячих трубопроводов выполняются: жёсткими, заделанными в опоры (обычно с подвижными опорными частями для крепления канатов); гибкими, жёстко связанными с опорами (с неподвижным креплением канатов к вершинам опор); качающимися, шарнирно соединёнными с опорами, с неподвижным креплением канатов к вершинам опор. Сооружают пилоны из металлических профилей сплошного сечения либо в виде плоских или пространственных решётчатых ферм из железобетонных элементов. Опоры под пилоны и для крепления несущих и ветровых канатов чаще всего выполняют из железобетона. Переход с эксплуатационным пешеходным мостиком сложнее и тяжелее, чем переход (без мостика), так как мостик увеличивает собственный вес и добавляет снеговую нагрузку. Также эксплуатационный мостик, выполненный в виде горизонтальной фермы жесткости, облегчает работу ветровых тросов, а при сравнительно небольших пролетах дает возможность от них отказаться.
В висячих трубопроводах с относительно небольшой длиной пролётов нет необходимости в оттяжках или канатах для обеспечения горизонтальной жёсткости пролётных строений. При пролётах длиной 80 м и более необходимо увеличение поперечной жёсткости пролётных строений, для чего устраивают горизонтальные фермы, используя элементы эксплуатационного мостика. Парные несущие канаты на пилонах располагают на расстоянии нескольких метров, и к ним крепят трубопровод с помощью наклонных подвесок или специальных ветровых канатов. Ветровые канаты и оттяжки располагают по обе стороны висячих трубопроводов и крепят к специальным анкерным опорам или к тем же опорам, что и несущие канаты, с помощью специальных консольных выносов на пилонах. Отношение стрелки провисания ветровых канатов к длине пролёта обычно в пределах от 1/12 до 1/24. Несущие и ветровые канаты для регулирования их длины в местах крепления к опорам снабжаются специальными устройствами (тальрепами, винтовыми приспособлениями и др.); длина подвесок и растяжек регулируется тальрепами.
По концам перехода имеются компенсаторы, наклоненные к горизонту под углом 25-30°. При устройстве компенсаторов не под углом к горизонту с одним коленом, а с двумя коленами. При таком компенсаторе трубы помимо изгиба работают также на скручивание.
Рис. 5 – Конструкция висячего трубопровода
(1 – береговые анкерные опоры; 2 – пилоны; 3 – компенсаторы; 4 – несущий канат; 5 – подвески; 6 – опоры для натяжения ветровых тросов; 7 – массивные опоры под пилоны; 8 – смотровая тележка; 9 – ветровые тросы; 10 – ветровые оттяжки; 11 – консольные вылеты пилона)
Рис. 6 – Висячий переход трубопровода газопровода-отвода к селению Хунзах Хунзахского района Республики Дагестан через реку Андийское Койсу
Рис. 7 – Вантовый переход трубопровода
Надземная прокладка трубопроводов. И.П. Петров, В.В. Спиридонов. Изд. «Недра», Москва, 1965.
Висячие и вантовые конструкции. Кирсанов Н.М. : Учеб. Пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1981. – 158. с., ил.
Проектирование металлических мостов. Гибшман Е.Е. Изд-во «Транспорт», 1969 г., 416 с.
переход трубопровода через реку
Озадачивают меня выполнить строительные конструкции перехода надземного трубопровода через водную преграду. Ширина речки 44 м. С чего начать, что почитать даже и не знаю. у кого подобный опыт есть — поделитесь.
Просмотров: 28993
Регистрация: 27.08.2009
Ставрополь
Сообщений: 293
Скажу сразу опыта такого чуть-чуть не случилось))) Заказ сорвался((( Речка была 45м шириной))) Собирались совмещать конструкцию трубопровода с пешеходным мостом. Так что может в области мостостроения поискать.
__________________
Не все то дешево потом, за что заплачено сейчас дешевле.
Регистрация: 13.08.2009
Сообщений: 1,171
А подробнее не судьба?
— география, климатические условия
— диаметр трубопровода
— количество труб
— что в трубе: вода, нефть (нефтепродукты), газ, канализационные стоки
— какие берега
— требования к внешнему виду?
Регистрация: 27.08.2009
Ставрополь
Сообщений: 293
Сообщение от 357
А подробнее не судьба?
Привет 357! Зачем тебе столько данных? Геологию ты забыл упомянуть! Проект хочешь выполнить за Проектанта? Мне вот тоже данная тема интересна, ты сталкивался с подобным? Может серии какие есть на это дело? Я не нашел.
__________________
Не все то дешево потом, за что заплачено сейчас дешевле.
Регистрация: 13.08.2009
Сообщений: 1,171
2 Otets
Привет! Нет, проектировать не собираюсь. Да он и не просит об этом, верно? Геология на этом этапе не нужна, для начала надо с внешним видом определиться. С проектированием таких сооружений не сталкивался, и серий на них не видел, но несколько простеньких мостиков за свою жизнь построил, а это ничуть не проще проектирования
Сообщений: n/a
Для начала нагрузки от трубопровода нужно получить, а потом и думать. Сам делал небольшие(12-15м) переходы газопровода на подвесках.
Регистрация: 15.03.2010
Сообщений: 714
Две фермы с солидными сечениями элементов, по верхним поясам балки. Посчитать нетрудно.
Нагрузки то большие?
Регистрация: 05.12.2009
Сообщений: 10
На данное сооружение действуют требования «мостовых» СНиПов.
Таких как СНиП 2.05.03-84*, СНиП 3.06.04-91.
Регистрация: 29.12.2010
Сообщений: 673
Ну надо же))) Тезка нашелся)))) И не поверите, у меня такая же бодяга!! Только речка совсем уж никакая, общий пролет 19 м получился, а труба здоровенная, и технологи разрешили не делать над речкой промежуточных опор) По берегам поставил по опоре, и связал их горизонтальной фермой (жестко поставить опоры на существующий фундамент нет возможности). Так что мне повезло. А Вам я думаю вариантов не много — пролетные строения мощные. Не городить же Вам опору посередь речки??
Хотя если нагрузки большие, то наверно придется, но это уже получается полноценный мост, см пост #8.
Вантовый участок украинской ГТС над Днестром отправили под дно реки
«Оператор газотранспортной системы Украины» завершил работы по обновлению одного из участков ГТС и сообщает о подключении нового дюкерного перехода газопровода через реку Днестр, который будет пролегать теперь не над рекой, а под ее дном. Об этом говорится на сайте ОГТСУ.
«Трубопровод под руслом реки выполнен методом горизонтально-направленного бурения. Подобных работ на территории Украины по строительству дюкерных переходов таким методом для трубопроводов диаметром 1200 еще не проводилось. Его протяженность 630 метров, глубина залегания в самой низкой точке дна Днестра составляет 8 м, а общая протяженность перехода – более 700 метров», – говорится в сообщении.
Новый участок украинской ГТС заменит старый вантовый переход, который пролегал над рекой и нуждался в ремонте.
«Работа по обновлению украинской ГТС продолжается», — отметили в ОГТСУ.
ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ
Напомним, по данным ОГТСУ Россия с каждым месяцем уменьшает объемы транзита природного газа в Европу. В начале ноября, согласно условиям контракта, Газпром продолжал платить за транзитную мощность на уровне 109 млн кубометров в сутки, но фактический транзит газа продолжал уменьшаться.
ВАС ЗАИНТЕРЕСУЕТ
Как писало издание Bloomberg, РФ четко дает понять европейским партнерам, что увеличение поставок газа возможно при условии, если европейский регулятор одобрит сертификацию оператора «Северного потока-2».
В то же время компания «Оператор газотранспортной системы Украины» предупреждает, что из-за запуска «Северного потока-2» украинский маршрут может окончательно потерять транзитные объемы российского газа, а это повлечет за собой ряд тяжелых последствий — от остановки газоснабжения в отдельных городах до невостребованности ГТС и подземных газовых хранилищ Украины.