Оценка влияния предварительного напряженного состояния на собственные частоты колебаний надземных трубопроводов

При строительстве промысловых трубопроводов в условиях вечной мерзлоты применяется преимущественно надземная прокладка на опорах. Критически важным параметром при этом является пролет между опорами, который должен рассчитываться с обязательным условием отстройки от резонансных частот, вызванных вихревым возбуждением от ветровой нагрузки. Цель работы - нахождение длины пролета между опорами прокладываемой трубы, причем при оценке ветрового резонанса величина пролета может быть скорректирована. Для решения этой задачи необходимо знать собственные частоты колебаний пролета надземного трубопровода. Для оценки влияния предварительного напряженного состояния трубопровода на его собственные частоты колебаний используется ранее разработанная математическая модель, основанная на уравнении поперечных колебаний стержня с учетом растягивающих усилий. Показано, что наибольшее влияние оказывают нагрузки в продольном направлении, причем рост частот наблюдается при увеличении абсолютного значения нагрузки (независимо от того растягивающие или сжимающие напряжения). Нагрузки в поперечном направлении оказывают незначительное влияние, однако для корректного определения собственных частот их также следует учитывать.

1. Феодосьев В. И. О колебаниях и устойчивости трубы при протекании через нее жидкости. Инженерный сборник. 1952;(10);169–170.

2. Ефимов А. А. Свободные колебания подводных нефтепроводов. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2008;(1):49–56.

3. Ильин В. П. Исследование свободных колебаний кривой трубы с потоком жидкости. Успехи строительной механики и теории сооружений. В сб.: научных трудов Саратовского государственноготехнического университета и Российской академии архитектуры и строительных наук. Саратов : СГТУ; 2010. С. 88–93.

4. Соколов В. Г., Березнев А. В. Уравнения движения криволинейного участка трубопровода с потоком жидкости. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2004;(6):76–80.

5. Соколов В. Г., Березнев А. В. Решение задачи о свободных колебаниях криволинейных участков трубопроводов с протекающей жидкостью. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2005;(1):80–84.

6. Зарипов Д. М. Нелинейные колебания трубопровода под действием внутреннего ударного давления жидкости. Труды Института механики Уфимского научного центра РАН. 2016;(11):136–140.

7. Миронов М. А., Пятаков П. А., Андреев А. А. Вынужденные колебания трубы с потоком жидкости. Акустический журнал. 2010;56(5): 684–692.

8. Шакирьянов М. М. Пространственные хаотические колебания трубопровода в сплошной среде под действием переменного внутреннего давления. Известия Уфимского научного центра РАН. 2016;(4):35–47.

9. Ганиев Р. Ф., Ильгамов М. А., Хакимов А. Г., Шакирьянов М. М. Пространственные непериодические колебания трубопровода под действием переменного внутреннего давления. Проблемы машиностроения и надежности машин. 2017;(2):3–12.

10. Черенцов Д. А., Пирогов С. П., Дорофеев С. М. Mатематическая модель манометрической пружины в вязкой среде. Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2014;(7):234–241.

11. Черенцов Д. А., Пирогов С. П. Определение частот свободных колебаний надземных участков трубопроводов, транспортирующих несжимаемую жидкость. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2023;(3): 84–94. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2023-3-84-94

12. Черенцов Д. А., Пирогов С. П. Влияние перекачиваемой жидкости на частоты свободных колебаний надземных участков трубопроводов. Деловой журнал Neftegaz.RU. 2023;8(140):118–119.

13. Черенцов Д. А., Пирогов С. П. Математическая модель свободных колебаний надземных участков трубопроводов, транспортирующих многофазную жидкость. Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2024;10(4-40):68–78. https://doi.org/10.21684/2411-7978-2024-10-4-68-78

14. Черенцов Д. А., Пирогов С. П. Оценка влияния параметров многофазной жидкости на собственные частоты колебаний надземных промысловых трубопроводов. Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2025;1(169): 100–112. https://doi.org/10.31660/0445-0108-2025-1-100-112

15. Черенцов Д. А. Пирогов С. П., Голосов С. М., Новоселова О. С. Исследование форм и частот свободных колебаний участков надземных трубопроводов. Деловой журнал Neftegaz.RU. 2025;11(168):44–119.