ОПОРА НАДЗЕМНОГО МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к строительству и эксплуатации магистральных трубопроводов и может быть использована в качестве эффективной конструкция опоры надземных магистральных трубопроводов в условиях, осложненных сезонно-вспучиваемыми грунтами.
Известна опора трубопровода (патент РФ № 2479779, опубл. 02.08.2010), содержащая закрепленное в грунте полое основание, стойку для поддержания трубопровода, размещенную в полости основания с возможностью возвратно-поступательного перемещения, опорно-поворотные узлы, установленные в верхней части стойки и в нижней части основания. На наружной поверхности стойки между фланцами стойки и основания концентрично размещены две спиральные пружины сжатия с различной жесткостью и противоположным направлением навивки.
Недостатком данного устройства является наличие одного полого основания, что приводит к отклонению и падению опоры при воздействии сил морозного пучения грунтов.
Известна опора трубопровода (патент РФ № 2056570, опубл. 20.03.1996), содержащая железобетонный ложемент, состоящий из нижней и верхней частей, обращенных одна к другой горизонтальными плоскостями, между которыми установлены пружины, выполненные с возможностью сжатия на величину, равную высоте подъема грунта при морозном пучении. Труба опирается на верхнюю часть блока в цилиндрическом ложе. Сверху трубы пропущены анкеры, закрепленные в грунте и верхней части блока.
К недостаткам этой опоры можно отнести расположение нижней части опоры, поскольку она защемлена в грунте и пружины упираются только на нижнюю часть опоры, что приводит к не устойчивому положению опоры.
Известна опора трубопровода (патент РФ № 2124668, опубл. 10.01.1999), содержащая фундаментную сваю, на которой подвижно через упругие элементы - пружины закреплен ложемент трубопровода. Опора снабжена мерной планкой с визиром для регистрации перемещений сваи в результате воздействия на нее сил морозного пучения грунта. С учетом перемещений сваи регулируют осадку пружин опоры для снижения напряжений в трубопроводе.
К недостаткам этой опоры можно отнести количество только одной платформы и одной закрепленной сваи к платформе, присутствует только один тип пружин, вертикальные и горизонтальные нагрузки от смещения сваи передаются до ложемента только через платформу опоры, это приводит к деформации пружины за пределы упругости, приобретая остаточную деформацию, и в результате действий, возникающих при сезонном вспучивании грунта, повышается напряженно деформированного состояние (НДС).
Известна подвижная опора трубопровода (Д.А. Коршунова.  Подвижные опорные части трубопроводов и других сооружений. Киев: Высшая школа, 1976. 143 с.), содержащая пружины, закрепленные на основаниях опоры, ложемент которой расположен на столе-ростверке. Пружины соединяют стол ростверк и упираются на опорную плиту. Компенсацию возникающих перемещений между опорой и трубопроводом осуществляет демпферная система.
Недостатками является то, что опорная плита установлена строго над грунтом и форма опорной плиты не позволяет сохранить устойчивость при воздействии сил морозного пучения, протекающих неравномерно.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является опора надземного магистрального трубопровода (патент РФ № 2781733, опубл. 17.10.2022), содержащая с возможностью съема не менее двух полухомутов, которые выполнены в форме плоских полуколец, демпфер состоит из внешней пружины, которая выполнена в форме цилиндра, а внутри нее установлена внутренняя пружина в форме конуса, диаметр которой увеличивается в нижней части, нижняя часть опорной плиты выполнена в форме острой кромки, при этом в ней выполнены отверстия, куда установлены винтовые сваи, которые проходят сквозь демпфер и упираются в стол-ростверк.
К недостаткам этой опоры можно отнести наличие опорной плиты в грунте круглый год, поскольку железобетонная опорная плита нагревается в летний период за счет солнечного излучения, это приведет к большему растеплению грунта в летний период, возникающему при сезонном оттаивании грунта, что увеличит больший объем оттаявшего грунта и повысит неравномерность морозного пучения грунта, что приведет к неправильной работе конструкции опоры и снижению эффективности разрезания грунта, и в результате действий, возникающих при сезонном вспучивании грунта, опора не справится полностью со своей задачей и повысится риск аварий на магистральном трубопроводе при воздействии сил морозного пучения.
Техническим результатом является повышение надежности конструкции опоры надземного магистрального трубопровода.
Технический результат достигается тем, что на пружинах демпфера установлены с возможностью съема пластины фиксаторы, состоящие из удлиненных пластин, которые установлены параллельно друг другу, а на них перпендикулярно установлены укороченные соединительные пластины, при этом пластины выполнены в форме прямоугольника, на концах которых выполнены отверстия, в которые установлено с возможностью съема крепление пластин, пластины-фиксаторы закрепляют на демпфер с верхней и нижней сторон, при этом винтовая свая расположена внутри пластин и не соприкасается с ее стенками, крепление пластины состоит из фиксирующих элементов, в центре которых выполнены отверстия, в которые установлен с возможностью вращения стопор, выполненный из двух частей в форме цилиндра, на внешних поверхностях которых нанесена резьба на внутренних поверхностях стопора жестко закреплена пружина крепления, снаружи на стопор установлен фиксатор положения с возможностями перемещения по его оси и фиксирования внутри него пружины крепления, который выполнен в форме полого цилиндра, на внутренней поверхности которого нанесена резьба.
Устройство поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - устройство опоры со сжатым демпфером вид спереди;
фиг. 2 - устройство опоры с разжатым демпфером вид спереди;
фиг. 3 - крепление для пластины сжатое;
фиг. 4 - крепление для пластины разжатое;
фиг. 5 - демпфер с металлическими пластинами вид сверху;
фиг. 6 - демпфер, сжатый металлическими пластинами,
где 1 - трубопровод;
2 - ложемент;
3 - полухомут;
4 - крепление;
5 - стол-ростверк;
6 - опорная плита;
7 - шайба;
8 - демпфер;
9 - винтовая свая;
10 - внешняя пружина;
11 - внутренняя пружина;
12 - пластина фиксатор;
13 - крепление пластин;
14 - фиксирующий элемент;
15 - пружина крепления;
16 - стопор;
17 - фиксатор положения;
18 - траншея.
Опора надземного магистрального трубопровода 1 состоит из ложемента 2 (фиг. 1) выполненного в форме полуцилиндра, сверху к нему закрепляют с возможностью съема не менее двух полухомутов 3, которые выполнены в форме плоских полуколец. Полухомуты 3 и закреплены с ложементом 2 креплением 4. Ширина полухомута 3 зависит от диаметра трубопровода 1 и расчетной нагрузки. Стол-ростверк 5 (фиг. 2) выполнен в форме прямоугольника, на него жестко закреплен ложемент 2. Демпфер 8 установлен между столом-ростверком 5 и опорной плитой 6. Нижний конец демпфера 8 закреплен неподвижно в платформе опорной плиты 6, где в качестве фиксирующего элемента шайба 7, а верхний конец закреплен с возможностью подбора витков пружины по высоте в столе-ростверке 5. Демпфер 8 состоит из внешней пружины 10, которая выполнена в форме цилиндра, а внутри нее установлена внутренняя пружина 11 в форме конуса, диаметр которой увеличивается в нижней части. На пружинах демпфера 8 установлены с возможностью съема пластины фиксаторы 12. Пластина фиксатора 12 (фиг. 5) состоят из двух удлиненных пластин, которые устанавливают параллельно друг другу и двух укороченных соединительных пластин, которые устанавливают перпендикулярно на удлиненные пластины. Удлиненные пластины и укороченные соединительные пластины выполнены в форме прямоугольника, например из металла. На концах удлиненных пластин и укороченных соединительных пластин выполнены отверстия, в которые установлены с возможностью съема крепление пластин 13. Верхние пластина фиксатор 12 закрепляется на демпфер 8 (фиг. 1, 2, 5) с верхней стороны, а нижняя пластина фиксатор 12 крепится на демпфер 8 с нижней стороны, при этом винтовая свая 9 располагались внутри пластины фиксатора 12 и не соприкасается с ее стенками. Крепление пластины 13 (фиг. 3, 4) состоит из фиксирующих элементов 14, в центре которых выполнены отверстия, в которое установлен с возможностью вращения стопор 16. Стопор 16 состоит из двух частей, которые выполнены в форме цилиндра, а на их поверхности выполнена резьба. На внутренних поверхностях стопора 16 жестко закреплена пружиной крепления 15. На стопор 16 установлен фиксатор положения 17, выполненный в форме полого цилиндра с возможностью перемещения по оси стопора 16 и с возможностью фиксирования двух частей стопора 16. Нижняя часть опорной плиты 6 выполнена в форме острой кромки, которая установлена в траншею 18. Винтовые сваи 9 выполнены в форме цилиндра, на внутренней поверхности которого нанесена резьба, а нижняя часть в форме конуса. В опорной плите 6 выполнены отверстия, куда установлены винтовые сваи 9, сквозь демпфер 8 и упираются в стол-ростверк.
При геометрических параметрах пружин, где: средний диаметр пружины D = 150 мм; диаметр проволоки d = 13 мм; индекс пружины с = D/d = 7,5; количество рабочих витков i = 4; полное количество витков n=7, предлагается затянуть металлические пластины фиксаторы 12 с креплением пластин 13 и сжать пружины на расстояние исходя из глубины отпускания опорной плиты в траншею, к примеру: при глубине отпускания опорной плиты в траншею на расстояние l = 0,3 м, предлагается в летний период поднять опорную плиту на расстояние s = l = 0,3 м.
Опора надземного магистрального трубопровода работает следующим образом. В мерзлый грунт устанавливают винтовые сваи 9, которые при пучении грунта поднимаются вверх, при этом демпфер 8 начинает сжиматься на величину поднятия винтовой сваи 9, при таянии грунта винтовая свая 9 возвращается в исходное положение и демпфер 8 разжимается. В процессе пучения грунта опорная плита 6 смещается и за счет острой кромки разрезает грунт в противоположную сторону от высоты морозного пучения грунта, а в процессе оттаивания грунта поднимают опорную плиту на расчетное расстояние в зависимости от глубины промерзания грунта. Для поднятия опорной плиты 6 затягивают фиксирующие элементы 14 (фиг. 1, 3, 6) на пластинах фиксаторах 12, фиксатор положения 17 устанавливают в центральное положение на стопоре 16, пружины крепления 15 сжимаются внутри фиксатора положения 17. После поднятия опорной плиты, проверяют плиту на наличие дефектов. Сжатый демпфер 8 и пластины фиксаторы 12 с креплением пластин 13 обрабатывают противокоррозионнымисмазками EFELE MG-214 илиMolykote PTFE-N-UV для защиты от окисления при взаимодействии с кислородом и защиты от влаги в сезон дождей и росы, оседающих на внешней пружине 10 и внутренней пружине 11. В зимний период перед спуском опорной плиты 6 в траншею 17 при необходимости покрывают железобетонную опорную плиту 6 несколькими слоями пластических смазок, например, БАМ-3 и БАМ-4, и кремнийорганическими эмалями, например, КО-174, КО-1164. После проверки опорной плиты 6 на наличие дефектов выравнивают выемку траншеи 18, если за летний период из-за оттаивания нарушилась целостность выемки траншеи 18. Отпускают опорную плиту 6 за счет раскручивания фиксирующих элементов 14 на пластинах фиксаторах 12. Фиксатор положения 17 на стопоре  16 устанавливают в нижнее положение, разжатые пружины крепления 15 могут свободно двигаться в зависимости от положения пружин демпфера 8.
Конструкция опоры надземного магистрального трубопровода в условиях, осложненных сезонно-вспучиваемыми грунтами, за счет установки пластин-фиксаторов с креплением пластин позволяет уменьшить НДС трубопровода и дает возможность осмотра на наличие дефектов, вызванных последствием процесса криогенного пучения после зимнего периода, также позволяет проводить обработку опорной плиты и демпфера противопучинистыми растворами и смазками, что позволяет значительно увеличить срок эксплуатации опоры надземного магистрального трубопровода.