Арочные, самонесущие и подвесные трубопроводы

Проблема

Не только в горах, но и на равнинах трасса трубопровода где-то обязательно будет пересекать  резкие, но сравнительно неширокие понижения рельефа — овраги, ущелья, балки. Обходить такие участки бывает сложно, в силу их большой линейной протяжённости. Следовать профилю земной поверхности так же невозможно из-за значительных перепадов высот (особенно в горах), поэтому необходимо выбрать инженерные решения, чтобы перебросить трубопровод через подобные участки.

Решения

Самое простое решение, которое может применяться в случае, если понижение рельефа сравнительно небольшое — это так называемый самонесущий трубопровод, который представляет из себя часть магистрального трубопровода, свободно переброшенную над оврагом или ущельем. Трубопровод сохраняет свою целостность за счёт прочности самой трубы, которая в этом случае «работает» на растяжение. Такой тип нагрузки весьма нежелателен для металла, особенно для сварных швов, что ограничивает максимальную ширину такого пролёта. Одним из вариантов решения проблемы в случае небольшой глубины понижения рельефа может быть установка трубопровода на поддерживающих его пилонах, установленных на расчётной допустимой дистанции друг от друга — такие переходы называют балочными.  

Вариантом самонесущего трубопровода, отличающегося большей прочностью и жёсткостью, является арочная конструкция. В этом случае через естественное или искусственное препятствие перебрасывается труба, изогнутая в виде арки. За счёт своей формы труба не провисает, её конструкция в основном работает на сжатие, что лучше с точки зрения прочностных свойств. В случае, если параллельно к препятствию подходят две-три трубы, возможно устройство весьма устойчивых арочных конструкций, наклонённых в вершине арки друг к другу и скреплённых между собой. Такие конструкции могут иметь пролёт до нескольких десятков метров.

Подвесные трубопроводы могут преодолевать значительно большие пространства. По своей конструкции они напоминают подвесные мостовые переходы, и могут быть одно-, двух- и многопролётными системами. Существуют разные способы подвешивания трубопроводов — в частности, непосредственно за сами трубы, с применением специальных хомутов. В других случаях возможно подвешивание специальной фермы, на которую выкладываются одна или несколько труб. 

Чтобы исключить опасное раскачивание подвешенного трубопровода вследствие ветровой нагрузки (это актуально и для арочных трубопроводов большой длины), применяются специальные боковые противоветровые растяжки. Строительство несущих пилонов осуществляется с учетом инженерно-геологических особенностей местности, в том числе наличия слабых грунтов, сейсмической активности и прочих геодинамических процессов. При переходах над реками изучается их гидрологический режим. 

Во всех случаях инженерам приходится учитывать температурные деформации трубопроводов, напряжения, связанные с высоким давлением внутри нефтепровода, возможные внешние воздействия — как связанные с метеорологическими условиями, такими как обледенение конструкций, нарастание масс снега, так и с возможными сейсмическими нагрузками, что особо актуально для горных условий.