Виктор Михайлович Маркочев
115088, Москва, ул. Шарикоподшипниковская, д. 4
Viktor M. Markochev
4, Sharikopodshipnikovskaya ul., Moscow, 115088
Предложены три варианта инженерного решения обратных задач о прочности участков трубопроводов, изогнутых в результате подвижек грунта или землетрясения. Особенность подхода заключается в вычислении напряжений не по силам, воздействующим на трубу, а по перемещениям или прогибам. Поэтому исходными данными для оценок значений дополнительных изгибных напряжений должны быть натурные измерения обнаруженного отклонения положения трубы от намеченной трассы трубопровода. Первая рассмотренная задача — оценка опасности нарушения работоспособности трубопровода при проседании или выпучивании опор надземного трубопровода. Задача решена в балочном приближении. Трубопровод рассматривали как статически неопределимую балку, одна из опор которой принудительно перемещалась на заданное расстояние. Для один раз статически неопределимой балки численно решали систему из четырех уравнений: двух уравнений равновесия и двух интегральных уравнений для прогибов. Вычисленные значения трех реакций опор и угла поворота сечения трубы на первой опоре использовали для расчета изгибающих моментов, напряжений и линий прогибов. Решена также задача для три раза статически неопределимой балки при деформационном нагружении. Вторая задача — моделирование напряженно-деформированного состояния трубопровода на основе таблиц экспериментальных данных о значениях прогибов трубы и их координатах. Задачу решали численно, применяя процедуры сглаживания, линейного интерполирования и последовательного дифференцирования. Показано, что с учетом возможного неоднозначного решения обратной задачи не следует полагаться на вычисленные значения поперечных сил и распределенных нагрузок. Достаточно ограничиться второй производной от прогиба по координате. Третья задача — предотвращение аварийных состояний на стадии проектирования. Предложено создать перечень нормированных функций прогибов для моделирования возможных аварийных ситуаций для участков трубопроводов, проходящих в сложных грунтово-геологических условиях и в сейсмически опасных зонах. Даны примеры таких функций.
Three variants of the engineering solution of inverse problems regarding the strength of pipeline sections bent as a result of ground movements or during an earthquake are proposed. The feature of this approach consists in calculation of stresses not by the forces acting on the pipe, but by the displacements or deflections. Therefore, full-scale measurements of the detected deviation of the pipe position from the planned pipeline route should be taken as initial data for estimating the values of additional bending stresses. The first problem considered is the assessment of the risk of pipeline malfunction upon sagging or bulging of the supports of aboveground pipelines. The problem is solved in the beam approximation. The pipeline is considered a statically indeterminate beam, one of the supports of which is forcibly moved to a given distance. For a once statically indeterminate beam, a system of four equations — two equilibrium equations and two integral equations for deflections — was solved numerically. The calculated values of three reactions of the supports and the angle of rotation of the pipe section on the first support are used to calculate bending moments, stresses and deflection lines. The problem for a thrice statically indeterminate beam under strain loading was also solved. The second goal is to model the stress-strain state of the pipeline proceeding from the tables of experimental data on the values of pipe deflections and their coordinates. The problem was also solved numerically, using the procedures of smoothing, linear interpolation and sequential differentiation. It is shown that taking into account the possible ambiguous solution of the inverse problem, we should not rely on the calculated values of transverse forces and distributed loads. It is enough to limit ourselves to the second coordinate derivative of the deflection. The third goal is to prevent accidents at the design stage. It is proposed to create a list of normalized deflection functions for modeling possible emergency situations for pipeline sections placed in difficult ground-geological conditions and seismically dangerous zones. The examples of such functions are given.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.