Оптимизация проектных решений при прокладке магистральных трубопроводов в условиях островной и прерывистой мерзлоты

Представлены результаты численных экспериментальных исследований по оптимизации проектных решений при прокладке участков магистральных трубопроводов в условиях распространения прерывистой и островной мерзлоты. Обоснована нецелесообразность использования надземного способа прокладки трубопровода на опорах при незначительной протяженности зон многолетнемерзлых пород. В качестве альтернативы указан метод подземного закрепления участков с помощью специально разработанных анкерных опор на гибких тягах. При расчете конструкции опор учитываются особенности знакопеременных сезонных нагрузок, возникающих при различных вариантах оттаивания траншей в мерзлых породах под действием температуры окружающей среды и самого трубопровода. С целью оценки напряженно деформированного состояния отклонившихся от проектного положения подземных участков трубопровода разработана многофакторная конечно-элементная модель, позволяющая рассчитать допустимые нагрузки и определить места опасных сечений для выбора максимального шага расстановки опор. В результате расчетов подтверждена нецелесообразность использования теплоизоляции, вес которой многократно увеличивает уровень напряженности на опасных сечениях как при всплытии, так и при провисании трубопровода в оттаившей траншее. Для трубопровода диаметром 1200 мм определены допустимые значения протяженности пролетов – максимальный шаг расстановки подземных опор. Проведены оптимизационные расчеты для различных сочетаний постоянных и переменных нагрузок, по результатам которых подтверждена возможность сокращения количества опорных конструкций путем исключения теплоизоляции, ограничения температуры монтажа и укладки упругим изгибом в направлении, обратном направлению стрелы прогнозируемого прогиба оси трубопровода.