УТЯЖЕЛИТЕЛЬ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к трубопроводному оборудованию и может найти применение при сооружении трубопроводов различного назначения в условиях распространения вечномерзлых грунтов, на переходах через болота, в обводненной местности, а также в зонах перспективного обводнения.
Известен утяжелитель трубопровода, содержащий пару симметрично расположенных относительно трубопровода прямоугольных, со скосами в нижней части балластных блоков, к которым шарнирно присоединены наложенные сверху трубопровода гибкие перемычки. При этом каждый балластный груз снабжен упорной накладкой на нижней его части, а каждый из шарниров присоединения к балластному грузу гибких перемычек размещен ниже его центра тяжести. (SU №756123, 1970).
Данный утяжелитель не обеспечивает беззазорной установки блоков на трубопровод, не полностью используется балластирующая способность грунта засыпки, а шарниры не защищены от повреждений в процессе неоднократных перегрузок (перевалок) утяжелителей.
Известен также утяжелитель трубопровода, содержащий пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода и контактирующих с ним плоскими стенками балластных блоков, выполненных в поперечном сечении в виде неправильных многоугольников, на лобовых поверхностях которых ниже их центров тяжести установлены шарниры, к наружной части каждого из которых присоединены наложенные на трубопровод гибкие перемычки (SU №1244421, 1986, прототип).
Данным утяжелителем в несколько большей степени используется балластирующая способность грунта засыпки, однако он также не обеспечивает беззазорной установки блоков на трубопровод, в результате чего не полностью используется балластирующая способность грунта засыпки, кроме того, возможно повреждение изоляции трубопровода со стороны каждого из блоков, а шарниры, служащие для закрепления на них гибких перемычек, не защищены от повреждений в процессе неоднократных перегрузок (перевалок) утяжелителей. На изготавливаемых в настоящее время по вышеизложенным конструктивным принципам утяжелителях трубопровода поясного типа шарниры на балластных
блоках устанавливаются в расстоянии от поверхности блоков, обращенных к трубопроводу, не превышающем 200 мм. Так, например, на утяжелителях для балластировки трубопровода диаметром 1020 мм расстояние от обращенной к трубопроводу плоскости блока до шарниров составляет, как правило, 100 мм (и не превышает 200 мм), в результате чего возможно повреждение изоляции трубопровода со стороны каждого из блоков.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного утяжелителя и расширение арсенала утяжелителей трубопровода.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в обеспечении беззазорной установки балластных блоков утяжелителей на трубопровод, более полном использовании балластирующей способности грунта засыпки, исключении возможности повреждения изоляции трубопровода при боковом воздействии блоков, обеспечении защиты шарниров от повреждений в процессе подъемно-транспортных операций.
Сущность полезной модели состоит в том, что утяжелитель трубопровода содержит пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода и контактирующих с ним плоскими стенками балластных блоков, выполненных в поперечном сечении в виде неправильных многоугольников, на лобовых поверхностях которых ниже их центров тяжести установлены шарниры, к наружной части каждого из которых присоединены наложенные на трубопровод гибкие перемычки, при этом шарниры установлены в пазах, выполненных на лобовых поверхностях блоков, глубина которых, по меньшей мере, равна наружной части шарнира, причем длина паза, от обращенной к трубопроводу плоскости блока, превышает 0,6 ширины блока в поперечном сечении, а расстояние между шарниром и обращенной к трубопроводу плоскостью блока составляет не менее 0,45 ширины блока в поперечном сечении.
Предпочтительно место установки каждого шарнира выбрано из условия обеспечения опирания блока на дно траншеи, по меньшей мере, в одной точке, при этом шарниры размещены в горизонтальной плоскости продольной симметрии трубопровода.
Балластные блоки в поперечном сечении выполнены, например, в виде неправильного пятиугольника или в виде неправильного шестиугольника.
Паз может быть выполнен сквозным и паз выполнен сужающимся от трубопровода к откосу траншеи, или открытым со стороны трубопровода и закрытым со стороны откоса траншеи.
Шарниры могут быть выполнены прямолинейными или криволинейными в виде крюков, направление кривизны которых совпадает с направлением гибкой перемычки.
Балластные блоки со стороны трубопровода в нижней их части предпочтительно снабжены защитными накладками.
На чертеже фиг.1 изображен утяжелитель с балластными блоками в поперечном сечении в виде неправильного шестиугольника, на фиг.2 - утяжелитель с балластными блоками в поперечном сечении в виде неправильного пятиугольника.
Утяжелитель трубопровода содержит пару симметрично расположенных по обе стороны от балластируемого трубопровода 1 и контактирующих с ним плоскими стенками (не обозначены) балластных железобетонных блоков 2, выполненных в поперечном сечении в виде неправильных многоугольников, на лобовых (торцевых) поверхностях которых ниже их центров тяжести в пазах 3 установлены шарниры 4, к наружной части каждого из которых присоединены наложенные на трубопровод 1 гибкие перемычки 5. Шарниры 4 установлены в пазах 3, выполненных на лобовых поверхностях блоков 2, с глубиной, по меньшей мере, равной наружной части шарнира 4, т.е. части, выступающей за пределами его части, залитой бетоном блока 2. Развал блоков 2 к откосам траншеи и защемление трубопровода 1 утяжелителем с минимальным давлением блоков 2 на изоляционное покрытие трубопровода 1 обеспечивается за счет того, что длина пазов 3 от обращенной к трубопроводу 1 плоскости блока 2 превышает 0,6 ширины блока в поперечном сечении (или, эквивалентно, ширины лобовой поверхности). Благодаря указанной длине пазов 3 исключено расположение шарниров 4 вблизи трубопровода 1, так как практикой доказано, что приближение к нему шарниров 4 на расстояние от обращенной к трубопроводу 1 плоскости блока 2 менее, чем 0,45 ширины блока 2 в поперечном сечении, увеличивает давление блоков 2 на изоляционное покрытие трубопровода 1. Конкретное место установки шарнира 4 в пазах 3, как правило, может быть выбрано из условия обеспечения опирания блока 2, на дно 7 траншеи, по меньшей мере, в одной точке, и также может быть найдено лишь при длине пазов 3 не менее указанной. Так, например, на утяжелителях предлагаемой конструкции для балластировки трубопровода 1 диаметром 1020 мм расстояние от средней
образующей трубопровода 1 до установленных в пазах 3 шарниров 4 увеличено до 250-300 мм при ширине блока 2, составляющей не более 550 мм, и длине паза 3, составляющей не менее 350 мм. В связи с тем, что расстояние между трубопроводом 1 и установленными на блоках 2 утяжелителя шарнирами 4 увеличено в 1,5-2,5 раза по сравнению с применяемыми ранее утяжелителями, предлагаемая конструкция утяжелителей в максимальной степени учитывает балластирующую способность грунтов засыпки над ними.
В частных случаях пазы 3 могут выть выполнены сквозными или закрытыми (с длиной от обращенной к трубопроводу плоскости блока 2, превышающей 0,6 ширины блока 2 в поперечном сечении) со стороны откосов, сужающимися от трубопровода 1 к откосам траншеи (не обозначены).
В частных случаях реализации балластные блоки 2 в поперечном сечении выполнены в виде неправильного шестиугольника или неправильного пятиугольника.
В частных случаях реализации шарниры 4 выполнены прямолинейными или криволинейными в виде крюков, направление кривизны которых совпадает с направлением гибкой перемычки 5.
Предпочтительно, шарниры 4 размещены в горизонтальной плоскости продольной симметрии трубопровода 1, гибкая перемычка 5, с учетом ее удлинения под нагрузкой, допускает развал блоков 2 утяжелителя (α) не более, чем на 15 градусов, а балластные блоки 2 со стороны трубопровода 1 в нижней их части снабжены защитными накладками (не изображены). Над трубопроводом 1 и блоками 2 располагается вовлекаемый в работу грунт засыпки траншеи 6, увеличивающий балластирующую способность утяжелителя.
При производстве партии утяжелителей для конкретного объекта изготавливается макет траншеи и трубопровода 1. Место требуемого расположения шарниров 4 в пазах 3 определяется подбором. Область подбора ограничивается длиной паза 3 (если он закрыт с одной стороны) и точкой, где расстояние между шарниром 4 и обращенной к трубопроводу 1 плоскостью блока 2 составляет не менее 0,45 ширины блока 2 в поперечном его сечении. Место расположения средней образующей в горизонтальной (диаметральной) плоскости продольной симметрии трубопровода 1 лежит на высоте от дна траншеи, равной половине диаметра трубопровода 1. Нахождение места положения шарнира 4, обеспечивающего опирание блока 2 на дно 7 траншеи, по меньшей мере, в одной
точке, определяется эмпирически - путем последовательной перестановки шарниров 4 в пазу 3 в пределах указанной области подбора. Координаты данной точки фиксируются и вводятся в конструкторскую документацию для этой партии утяжелителей. В настоящее время возможно также компьютерное моделирование для нахождения требуемых координат шарниров 4.
Утяжелитель работает следующим образом.
Навеска гибких перемычек 5 на балластные блоки 2 утяжелителей производится на берме траншеи.
Монтаж утяжелителей на трубопровод 1 выполняется краном-трубоукладчиком с помощью специальной траверсы (не изображено) в собранном виде с закрепленными на балластных блоках 2 утяжелителей гибкими перемычками 5. В процессе погрузочно-разгрузочных работ, транспортировки блоков 2 утяжелителя и его монтажа шарниры 4 не повреждаются, так как находятся в пазах 3 и недоступны для механических воздействий, касательных к стенкам блоков 2.
В процессе эксплуатации при приложении выталкивающей нагрузки установленные под углом до 15 градусов балластные блоки 2 утяжелителя с наложенными на трубопровод 1 гибкими перемычками 5 защемляют трубопровод 1 и обеспечивают устойчивость его положения в заполненной водой траншее. При этом, балластирующая способность утяжелителей определяется как массой самой конструкции блоков 2, так и массой грунта засыпки, находящейся непосредственно над балластными блоками 2. Расположение шарниров 4 и опирание блоков 2 на дно 7 траншеи, по меньшей мере, в одной точке исключают возможность передачи усилия от всей массы грунта и блоков 2 на боковые стенки трубопровода 1 и, тем самым, обеспечивают длительную сохранность защитного покрытия и целостность самого трубопровода 1. Через пазы 3 обеспечивается поступление сыпучего грунта и частичное замыкание массы грунта с блоками 2, что также направлено на надежную фиксацию утяжелителя с трубопроводом 1 в траншее. В результате исключается воздействие подъемной силы и всплытие трубопровода 1 под действием усилия со стороны блоков 2.
Предлагаемые утяжелители обеспечивают надежную балластировку и долговечность трубопровода, сокращают стоимость и материалоемкость конструкции, а также обеспечивают максимальное использование балластирующей способности грунтов засыпки траншеи.