СТРУКТУРНАЯ НЕСУЩАЯ СИСТЕМА ТРУБОПРОВОДА
STRUCTURAL BEARING SYSTEM FOR PIPELINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к несущей системе трубопровода, более точно, к структурной несущей системе для конкретного применения в туннелях.
В основу настоящего изобретения положена задача преодоления недостатков и сложностей, возникающих при использовании традиционных способов установки несущих конструкций трубопроводов в туннелях с использованием модульного проектирования.
Предпосылки создания изобретения
Сети каналов и трубопроводы являются средствами доставки текучих сред, таких как нефть и ее производные, химические продукты, спирт и вода, которые в соответствии с их назначением именуются нефтепроводами, газопроводами, акведуками, рудопроводами, полипроводами или спиртопроводами. Такие трубопроводы сооружают с использованием труб среднего и большого размера, которые прокладывают на большие расстояния под землей через туннели и каналы.
При структурировании несущих конструкций трубопроводов внутри традиционных туннелей не обеспечивается адаптация и модульное исполнение с характерной геометрией, адаптированной к кривизне туннеля, а при проектировании завышаются размеры в расчете на увеличение интенсивности нагрузки.
При существующем уровне техники становится необходимым сооружение всей несущей конструкции для остальных трубопроводов, которые согласно расчетам будут входить в проект. За счет этого (с использованием ранее разработанного способа) обеспечивается устойчивость конструкции в направлении оси труб, но увеличиваются фактические окончательные затраты на осуществление проекта из-за завышения размеров, которое должно учитываться при проектировании.
Следует отметить, что упомянутое завышение размеров необходимо с учетом того, что в прошлом не применялась концепция модульного проектирования.
Кроме того, существующие конструкции необходимо сваривать на стадиях сборки, обслуживания и ремонта, что фактически становится причиной увеличения сроков осуществления проектов с необходимостью привлечения персонала и оборудования на всем участке работ (или протяжении туннеля) и чрезмерного риска, связанного с обслуживанием и ремонтными работами.
В современных конструкциях также используются колонны из стальных двутавровых балок, образующих квадратные профили, внутри которых заключены трубы, что затрудняет доступ к ним в целях обслуживания и замены деталей или компонентов/элементов.
Задачи изобретения
В основу изобретения положена задача преодоления недостатков, отмеченных при описании известного уровня техники, за счет следующих технических решений:
исключения любой сварки внутри туннеля при физической сборке несущих конструкций трубопроводов за счет использования сборных конструкций, которые устанавливают внутри туннеля с помощью винтов,
обеспечения поэтапной сборки несущих конструкций для каждой линии независимо с каждой стороны туннеля, за счет чего соответствующие затраты распределяются по каждой будущей линии, а не по центру затрат на газопровод/ нефтепровод/линию трубопровода,
исключения применения стальных колонн (двутавровых балок) и тем самым размещения труб внутри квадратных профилей, ограничивающих доступ к трубам в целях их осмотра, обслуживания и окраски,
устранения необходимости в поперечинах и временной установке элементов для пригонки на месте или элементов, требующих демонтажа в будущем для обеспечения прохода оборудования, элементов и деталей конструкций, машин и т.п.,
максимального увеличения пространства, доступного для движения транспортных средств и персонала,
сведения к минимуму числа конструктивных сопряжении между несущими конструкциями и стенами туннеля и тем самым снижения вероятности ошибок, необходимости пригонки и времени сборки без необходимости использования третьей верхней металлической вставки,
сокращения числа деталей, общего объема сборки и веса при транспортировке несущих элементов в туннель,
резкого сокращения времени сборки,
обеспечения конструктивной/проектной геометрии, при которой все механические напряжения сдерживаются внутри самой конструкции,
исключения в разрезе, полученном путем взрывания/выемки горной породы, крепежа, опирающегося на стены, и сложного литья бетонных оснований; упрощения установки.
В настоящем изобретении предложено дополняющее и исключительное конструктивное средство укладки трубопроводов с использованием системы, описанной в патентной заявке Бразилии PI 0800385-8, поданной 5 марта 2008 г., предпочтительно с использованием роликов с электроприводом или неприводных роликов, описанных в патентной заявке Бразилии на полезную модель MU 8600496-4, поданной 20 марта 2006 г.
Краткое изложение сущности изобретения
В настоящем изобретении предложена несущая система трубопровода, более точно, структурная несущая система трубопровода для конкретного применения в туннелях с использованием стяжек или балок, на которых установлена опорная конструкция опорных элементов с электроприводом, дополнительно содержащая опорный элемент стопорного типа, приваренный к полой стяжке или балке преимущественно круглой формы, образованной отдельными модульными секциями, повторяющими геометрический контур туннеля.
При установке полых стяжек или балок внутри туннеля их крепят непосредственно к его стенам или посредством трапециевидного бетонного основания, при этом в случае крепления к стене предварительно устанавливают металлические несущие элементы, служащие для последующего привинчивания стяжки или балки к стене.
Прототипом опорной части конструкции, предложенной в настоящем изобретении, системы являются используемые в авиации конструкции, более точно, конструкции фюзеляжей, рассчитанные на высокие нагрузки и напряжения.
Как видно из прилагаемых чертежей, в предложенной в настоящем изобретении несущей системе исключено какое-либо завышение размеров конструкции из-за допуска на дополнительные модули, привинчиваемые к уже существующей конструкции, и тем самым устраняется необходимость сооружения всей несущей конструкции для дополнительных линий, которые будут предположительно установлены в будущем, даже в целях обеспечения устойчивости конструкции в направлении оси труб.
В предложенной в настоящем изобретении системе используются сборные конструкции с возможностью их установки внутри туннеля путем свинчивания во время физической сборки несущей системы трубопровода, при этом укладка труб осуществляется с использованием роликов с электроприводом.
Такое техническое решение позволяет осуществлять сборку несущей конструкции поэтапно для каждой линии независимо с каждой стороны туннеля, при этом соответствующие затраты распределяются по каждой будущей линии, а не по центру затрат на газопровод/нефтепровод/линию трубопровода.
В общих чертах, базовая несущая конструкция согласно настоящему изобретению содержит полую стяжку или балку круглого сечения, прикрепленную к стене туннеля или посредством трапециевидной несущей конструкции с помощью винтов и имеющую одну или несколько точек крепления несущих опорных конструкций роликов, которые содержат конструктивные крепежные или стопорные элементы, прикрепленные винтами к несущей опорной конструкции роликов и к стяжке или балке в виде полого профиля, при этом несущая конструкция дополнительно содержит верхние пригоночные участки для присоединения дополнительных модулей, которые крепят винтами к стенам туннеля.
Для крепления конструкции, входящей в предложенную в настоящем изобретении систему, используют лишь один крепежный винт в каждой металлической вставке, то есть в общей сложности всего по два винта на опору (на стенах), а также всего по два винта на полу.
Как видно из прилагаемых чертежей, в предложенной в настоящем изобретении системе исключены стальные колонны (двутавровые балки), образующие квадратные профили, внутри которых заключены трубы, обеспечивается свободный доступ в целях осмотра, обслуживания и окраски и даже замены, и устранена необходимость в поперечинах и временной установке элементов для пригонки на месте или элементов, требующих демонтажа в будущем для обеспечения прохода оборудования, элементов и деталей конструкций, машин и т.п., высота и размеры которых могут превышать их габариты, и, кроме того, в предложенной в настоящем изобретении системе дополнительно максимально увеличено пространство для движения транспортных средств и персонала.
Одним из очевидных преимуществ настоящего изобретения над известным уровнем техники является сокращение числа конструктивных сопряжений между опорами и стенами туннеля и тем самым снижение вероятности ошибок, необходимости пригонки и времени сборки и, кроме того, отсутствие необходимости использования третьей верхней металлической вставки, за счет чего уменьшается число деталей, объем сборки и вес при транспортировке несущих элементов в туннель.
Предложенная в настоящем изобретении система создана с учетом необходимости обеспечения конструктивной/проектной геометрии, при которой все механические напряжения сдерживаются внутри самой конструкции с целью их взаимного погашения. За счет максимального уравновешивания составляющих векторов внутренних напряжений остаются только остаточные внешние напряжения, которые всегда действуют в направлении сжатия бетона. Соответственно, обеспечивается несущая система, в меньшей степени зависящая от удерживающей способности креплений к стенам. Техническим результатом, который обеспечивает характерная форма несущей конструкции согласно настоящему изобретению за счет также характерных крепежных средств и элементов, является совершенное равновесие опор и векторов.
Кроме того, в предложенной в настоящем изобретении системе обеспечивается исключение в разрезе, полученном путем взрывания/выемки горной породы, крепежа, опирающегося на стены, и сложного литья бетонных оснований, а для крепления опор, когда это необходимо, требуется лишь основание с очень простой и плоской геометрией.
Помимо этого, в настоящем изобретении предусмотрена установка съемной "грузовой стрелы" на каждой опоре для облегчения подъема роликов с электроприводом и остальных будущих секций (модулей), устанавливаемых для опоры линий, которые должны быть уложены в будущем.
Предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения
Далее будет описан предпочтительный вариант осуществления несущей системы трубопровода согласно настоящему изобретению со ссылкой на чертежи, на которых:
на фиг.1 схематически показана предложенная в настоящем изобретении система, в которую входит стена (1) и пол (2) туннеля, к которым посредством крепежных элементов (4) и винтов (9), соответственно, прикреплена полая стяжка или балка (3), а также дополнительно показана опора (5) ролика (7) трубы (8) и стопорный элемент (6) для соединения опоры и конструкции (3) посредством крепежного элемента (10),
на фиг.2 схематически показана система структурирования, в которую входят элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1, а также дополнительно проиллюстрирована съемная грузовая стрела (12), расположенная в верхней части (11) полой стяжки или балки (3), и отверстие (14) для крепления других несущих конструкций (5),
на фиг.3 схематически показана система структурирования, в которую входят элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1 и 2, а также дополнительно проиллюстрированы опорные элементы (13) и другие опоры (5) труб (8) различных размеров, установленные вдоль полой стяжки или балки (3), в качестве примера, а не для ограничения возможностей модульного исполнения предложенной в настоящем изобретении системы,
на фиг.4 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2) или фиксатору, и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3,
на фиг.5А и 5Б показана опора (5) предложенной в настоящем изобретении системы, в которой выполнены отверстия (16) для крепления роликов и(или) стопорных элементов и отверстие (16) для привинчивания опоры (5) к полой стяжке или балке (3),
на фиг.6 показан перспективный вид предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, и показаны элементы, ранее проиллюстрированные на фиг.1-5Б,
на фиг.7 показан перспективный вид предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, и показаны элементы, ранее проиллюстрированные на фиг.1-5Б, в частности ролик в установленном состоянии,
на фиг.8 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2), и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, в частности, ролик в установленном состоянии,
на фиг.9 показаны два ролика (7) в установленном состоянии и опорный элемент (13), а также элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, в частности ролик в установленном состоянии, и
на фиг.10 показан перспективный вид двух вариантов осуществления или разновидностей предложенной в настоящем изобретении системы, установленной в туннеле, а именно, прикрепленной непосредственно к стене и полу (2) туннеля или посредством основания и трапециевидного элемента (13) прикрепленной к бетонному основанию (2), и показаны элементы, уже проиллюстрированные на фиг.1-3, а также расположение нескольких роликов на каждой балке, включая изображение трубопроводов.
Помимо дополнительного предпочтительного варианта осуществления в настоящем изобретении дополнительно предусмотрен вариант осуществления стояка (или опоры) роликов с электроприводом или с собственным источником энергии, служащего для укладки и опоры единственной трубы. Как показано на фиг.11 и 12, конструкция ограничена необходимой дугой, которая в проиллюстрированном случае соответствует положению установки линии (трубопровода или линия трубопровода) на относительно невысоком уровне (вблизи пола туннеля), а в случаях, когда желательно установить трубопровод в положении на более высоком уровне, стояк имеет форму, уже описанную применительно к опоре для множества линий.
Конструктивное решение может изменяться за счет необязательного выполнения центральных отверстий (которые можно видеть на фиг.11-18), назначением которых является:
(а) обеспечение прохождения труб, кабелепроводов и любых других дополнительных проводов,
(б) обеспечение осмотра внутренней части стояка и(или)
(в) снижение веса конструкции с целью облегчения ее перемещения при установке в туннелях.
Кроме того, в качестве дополняющей конструкции может быть установлена система привода (система электропривода, редукторных и приводных роликов) для соединения со стояком посредством винтов или крепления другого типа, как в случае, проиллюстрированном на фиг.13 и 15. Эта конструкция позволяет использовать проставки и зазоры, специально предусмотренные во фланцах отверстий с целью корректирования неточного совмещения во избежание угрозы нарушения совмещения труб из-за стандартного размерного допуска при сооружении конструкций туннелей.
В ситуациях, когда стены и пол обеспечивают необходимое совмещение, конструкция может быть выполнена за одно целое (без разделения между стояком и конструкцией приводного агрегата и, соответственно, без винтовых горизонтальных фланцев). В этом случае приводной агрегат (ролики и средства привода) могут быть установлены непосредственно на этой цельной конструкции, как показано на фиг.12, 14, 16, 17 и 18.
Аналогично стояку для множества труб конфигурация стояка в этом варианте осуществления может незначительно изменяться за счет включения дополнительных верхних или нижних точек крепления, если этого требуют конструктивные характеристики пола и(или) стен. В таких случаях может быть увеличено число боковых "кронштейнов", а для размещения большего числа крепежных анкерных болтов, пальцев или винтов также может быть увеличена в продольном или поперечном направлении нижняя опорная плита, как показано на фиг.13.
Изложенное выше описание, несмотря на его широту, не исключает другие разновидности в том, что касается изменения модели конструкции или новых характеристик, которые могут быть впоследствии предложены в результате фактической реализации настоящего изобретения, и, соответственно, настоящее изобретение не должно считаться ограниченным рассмотренными в нем вопросами.