Формы потери устойчивости

Под устойчивостью магистрального трубопровода следует понимать его способность сохранять прямолинейное или начальное упруго-искривленное положение при воздействии сил, направленных вдоль главной оси труб. Рассмотрим участок прямолинейного подземного трубопровода, в котором действует продольная сжимающая сила (рис. 6.7).

Допустим, что на участке труба получила импульс, который вызвал её поперечное движение типа колебаний. Равновесное положение трубопровода при действии продольной силы будет устойчивым, если он возвращается в начальное прямолинейное положение. Если трубопровод имел начальное искривление, то он должен возвратиться в положение, характеризуемое начальной стрелкой прогиба.

Продольная сила, при которой происходит такое явление, называется критической Р_кр, а само явление называется потерей продольной устойчивости. До значений трубопровод сохраняет прямолинейное положение. Деформации его будут определяться лишь сжатием трубы. Такой случай устойчивости называется устойчивостью в малом.

Если трубопровод в пределах получит какой-нибудь достаточно сильный импульс, то из формы устойчивости, определяемой кривой 1 (рис. 6.8), он может скачкообразно искривиться с образованием достаточно большой стрелки прогиба. При этом продольная сила уменьшиться и установится новое равновесное состояние, характеризуемое стрелкой прогиба f и критической силой (кривая 2). Такое устойчивое состояние, при котором трубопровод может совершать незначительные колебания около новой устойчивой формы, называют устойчивостью в большом.

Соответственно критическая сила называется верхней критической силой, а – нижней. Нижняя критическая сила может быть значительно меньше верхней. Поэтому при исследовании устойчивости трубопровода необходимо изучать оба вида потери устойчивости: в малом и в большом.

Устойчивость трубопровода в большей степени зависит от расчётной модели грунта. В механике грунтов разработаны две модели грунтовой среды: модель пластического грунта и модель упругого грунта, которые по разному воздействуют на трубопровод.