Расчёт устойчивости и прочности подземного трубопровода. Расчет подземного трубопровода на устойчивость и прочность в глинистом грунте. Рабочее давление составляет 6,4 МПа, внешний диаметр 820 мм.

Процесс проектирования магистральных трубопроводов включает решение ряда самостоятельных задач, таких как выбор трассы и расчет профиля трубопровода, расстановку насосных или компрессорных станций, обоснование конструктивных и технологических схем сооружения и др. В проектных институтах эти операции часто выполняют независимо. Особенно это относится к выбору трассы. До недавнего времени процесс выбора трассы включал ориентировочный расчет, стоимости строительства по 3—4 намеченным вариантам и из них выбирался лучший. В последние годы в СССР был опубликован ряд работ [1, 4—12 и др.], в которых по-новому поставлена задача, как выбора трасс трубопроводов, так и проектирования трубопроводов вообще. Причем в этих работах подчеркивается, что при проектировании такого сооружения, как магистральный трубопровод, отделять выбор трассы от остальных элементов процесса проектирования в принципе неверно. Особенно это наглядно видно при решении задач расстановки насосных станций на магистральных нефтепроводах. Если сначала выбрать трассу, а затем расставить насосные станции, то будет получен не самый лучший вариант, например, по экономическим показателям.
Естественно, что качественное проектирование, существенной частью которого является выбор трасс, возможно лишь при условии математического описания и решения возникающих проблем с использованием при необходимости соответствующих средств вычислительной техники. В данной книге рассматриваются математические модели и методы, позволяющие получить оптимальные решения ряда задач, возникающих при проектировании трубопровода, и, в частности, задач выбора оптимальных трасс трубопроводов.
В удобной схематизацией проблемы выбора оптимального пути, позволяющей использовать для поиска ЭВМ, является сеточная формулировка. Пусть имеется подробная карта местности, на которую нанесена сетка. Точки пересечения линий сетки назовем узлами. Отрезок между двумя смежными узлами назовем дугой. Сетка может быть любой конфигурации (рис. 1. а, 5), а каждое звено сетки может иметь диагонали (рис. 1, в).
На карте указаны (в простейшем случае) два пункта А и В, которые должны быть соединены трассой трубопровода. Сетку всегда можно нанести на карту так, что эти пункты окажутся лежащими в ее узлах.
Любой путь на сетке, который может служить трассой трубопровода и или частью, назовем допустимым путем. Все остальные пути будем называть недопустимыми (недопустимы, например, пути с самопересечениями).
Задача состоит в том, чтобы найти допустимый путь на сетке между А и В, являющийся оптимальным.

Оптимальным будем считать путь (трассу), сооружение трубопровода, вдоль которого даст максимальную или минимальную величину оценочного критерия. Назовем этот критерий критерием оптимальности строительства. Выбор критерия оптимальности зависит от обстановки, в которой возникает потребность в строительстве, и от целей, которые при этом преследуются.
Хотя в каждом конкретном случае, как правило, какая-либо трассы из целей выдвигается на первый план, можно сказать, что в любом случае бывает желательно в какой-то степени удовлетворить многим критериям.
Вследствие этого в критерий оптимальности иногда имеет смысл включать значения нескольких характеристик, в результате чего критерий оптимальности приобретает векторный характер.
Отметим, что все задачи по выбору трасс трубопроводов можно подразделить на два класса. Первый класс включает те задачи, в которых критерий оптимальности определен для всех допустимых путей из начальной точки.
Методы решения задач этого класса разработаны и проверены на практике при расчете трасс в случае, когда критерий оптимальности является аддитивным. Если, например, целью является минимизация приведенных затрат, то при выбранном диаметре и способе укладки трубопровода задача может быть поставлена так. Каждой дуге сетки соответствует свое число приведенных затрат на этом участке. Требуется отыскать такой путь на сетке между А и В, вдоль которого сумма приведенных затрат минимальна.
Укажем, однако, на одну проблему, подход к которой даже в случае аддитивного показателя задач первого класса оставался до последнего времени неясным. Эта проблема — отыскание оптимальной трассы трубопровода с отводами.
В более общем случае задач первого класса критерий оптимальности не является аддитивным, а представляет собой монотонную функцию пути из начальной точки. Так, если целью является завершение строительства в заданные сроки, то задача может быть поставлена так: следует найти такой путь (в простейшем случае между точками А и В), для которого вероятность окончания строительства до заданного момента времени (характеристика, являющаяся монотонно убывающей функцией пути) достигает максимума. Второй класс включает задачи (характерные для трубопроводного строительства), и значение критерия оптимальности для начального отрезка пути не определяется заданием только самого отрезка, а зависит от того, для какого из путей до конечной точки этот отрезок является начальным. С этим мы сталкиваемся, например, при выборе трассы нефти продуктопровода с учетом расстановки вдоль нее насосных станций. Расстановка насосных станций существенно зависит от профиля местности, по которой проходит трасса. Стоимости строительства станции на смежных дугах. В связи с этим полные стоимости строительства ( с учетом насосных станций) На дугах могут быть найдены лишь после того, как на окончательной трассе будет намечена расстановка насосных станций. Ко второму классу относятся также задачи по выбору трассы одновременным оптимальным распределением ресурсов вдоль нее многих случаях на оптимизируемый показатель можно влиять некоторого ограниченного количества средств (ресурсов). Если трасса выбрана, то требуется так распределить средства участкам, чтобы полная величина критерия оптимальности достигала наилучшего значения. На практике при распределении ресурсов вдоль трассы обычно преследуется не одна цель, а несколько (достижение как можно большей надежности будущего трубопровода при возможно меньших затратах, сокращение времени строительства и др.). При этом оптимальное распределение ресурсов вдоль фиксированной трассы желательно совместить с задачей выбора трассы действительно, оптимальное решение каждой из этих проблем в отдельности (выбор трассы, распределение вдоль нее имеющихся ресурсов) отнюдь не означает, что проблема в целом решена наилучшим образом. Полное значение критерия оптимальности при распределении ресурсов существенно зависит от того, вдоль какой трасы эти ресурсы распределяются. Таким образом, и в данном случае наилучшее решение проблем в целом можно достичь, лишь объединив решение задачи выбор трассы с решением других задач, решение которых необходим, получить при проектировании трубопровода.

В ходе выполнения данной курсовой работы, была выполнена поставленная задача, расчет подземного трубопровода на устойчивость и прочность в глинястом грунте. Рабочее давление составляло 6,4 МПа, внешний диаметр 820 мм.