Внутренние усилия и напряжения в подземном трубопроводе

Внутренним называют усилие в стенке трубы в каком-либо сечении. Продольными называют усилие P, действующее по направлению продольной (главной) оси трубопровода. Часть полного продольного усилия P, приходящаяся на единицу площади поперечного сечения трубопровода, называют продольным напряжением σ_пр=P/F, где F – площадь поперечного сечения материала трубы, зависящая от диаметра и толщины стенки.

Усилия, действующие в тангенциальном направлении, называют кольцевыми, и соответственно напряжение также называют кольцевыми σ_кц. Продольные и кольцевые напряжения в работающем трубопроводе не остаются неизменным.

Стабилизированными напряжениями будем называть напряжения, установившиеся к какому-либо моменту в том или ином сечении трубопровода под воздействием всех нагрузок и не изменяющиеся в дальнейшем.

Нестабилизированными будем называть напряжения, продолжающие изменяться во времени вследствие изменений внешних усилий. Нестабилизированными напряжённое состояние и перемещения могут быть не только из-за непрерывно изменяющихся внешних воздействий, но и при постоянном воздействии; в последнем случае они обусловливаются явлениями ползучести материала труб или проявлением реологических свойств грунтов, распределённых по длине трубопровода, а также изменением во времени физико-механических свойств грунтов (уплотнение засыпки, изменение влажности и т.п.). Обычно в расчётах принимается, что трубопровод находится в грунтовой среде, обладающей какими-то средними, но вполне определёнными характеристиками. Хотя при укладке и дальнейшей засыпкой невозможно обеспечить равномерную и одинаковую по плотности засыпку по всей длине трубопровода, а также равномерное прилегание труб ко дну траншеи.

Начальным называют напряжённое состояние, устанавливающееся в трубопроводе к моменту испытания его на прочность, которое проводится обычно после засыпки. Определив начальное напряжённое состояние, можно установить дальнейшую картину его изменения и определить нестабилизированные напряжения в любой момент времени. Начальное напряжённое состояние определяют профиль и плановое положение трубопровода, способы производства работ по сооружению трубопровода, температурный режим трубопровода в строительный период (замыкание монтажных стыков).