管道應(yīng)力計算

1、直埋供熱管道計算（整體式預(yù)制保溫）序號名稱符號公式數(shù)值單位管壁厚度的計算1管子外徑D0給定0.108m2管子壁厚t給定0.004m3保溫層厚度tb給定0.025m4保溫管外殼與土壤之間的摩擦系數(shù)查表4.1.5（高密度聚乙烯與中沙）0.35保溫管外殼與土壤之間的最大摩擦系數(shù)max查表4.1.5（高密度聚乙烯與中沙）0.46保溫管外殼與土壤之間的最小摩擦系數(shù)min查表4.1.5（高密度聚乙烯與中沙）0.27管頂覆土深度H查表3.1.2（1084）0.6m8預(yù)制保溫管外殼的外徑DcDw+2tb0.158m9土壤密度給定3000kg/m310軸線方向每米管道的摩擦力Fg(H+Dc/2)Dc2971.1

2、54N/m11鋼管基本需用應(yīng)力修正系數(shù)查表4.2.2-1,無縫鋼管201.0012管道的計算壓力Pd給定3MPa13管道的計算溫度td按計算壓力23614基本許用應(yīng)力按計算溫度查表B.0.1134.1MPa15管道理論計算壁厚tPdD0/(2+Pd)0.001195m16管道壁厚負(fù)偏差系數(shù)查表4.2.3（按負(fù)偏差10%）0.167m17管道壁厚附加值Bt0.0002m18管道計算壁厚ct+B0.001394m19管道取用壁厚給定0.004m20滿足要求直管段的軸向力和熱伸長21屈服極限增強(qiáng)系數(shù)n給定1.322泊松系數(shù)鋼材0.323鋼管內(nèi)徑DiD0-2t0.1m24鋼管內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力tPdD

3、i/(2)37.5MPa25鋼材的線膨脹系數(shù)按計算溫度查表B.0.21.21E-05m/m26彈性模量E按計算溫度查表B.0.2176000MPa27屈服極限最小值s按計算溫度查表B.0.1215.8MPa28管道的屈服溫差Tyns-(1-)t/(E)119.4129管道工作循環(huán)最高溫度t1熱網(wǎng)計算工作溫度9530管道計算安裝溫度t0安裝時當(dāng)?shù)氐淖畹蜏囟?531溫差t1t1-t08032計算溫差t 當(dāng)t1-t0Ty時為Ty，反之為t18033鋼管管壁的橫截面積A/4(D02-Di2)0.001306m234管道的最大單長摩擦力Fmaxgmax(H+Dc/2)Dc3961.538N/m35管道的

4、最小單長摩擦力Fmingmin(H+Dc/2)Dc1980.769N/m36過渡段最大長度LmaxE(t1-t0)-tA106/Fmin104.93m37過渡段最小長度LminE(t1-t0)-tA106/Fmax52.47m38設(shè)計布置的過渡段長度L給定70m393-tA106/(1.6Fmax)75.18m40過渡段長度判斷滿足要求41管道工作循環(huán)最低溫度t2全年運行的管網(wǎng)3042內(nèi)壓、熱脹應(yīng)力的當(dāng)量應(yīng)力j(1-)t-E(t2-t1)164.67MPa43直管段的當(dāng)量應(yīng)力驗算j3滿足要求44錨固段內(nèi)的軸向應(yīng)力NaE(t1-t0)-tA106(管道工作循環(huán)最高溫度下）207846.3N45當(dāng)

5、不能滿足42的條件時，管系中不應(yīng)有錨固段存在46左側(cè)活動端對管道伸縮的阻力Ff110000N47右側(cè)活動端對管道伸縮的阻力Ff25000N48駐點左側(cè)過渡段長度l1L-(Ff1-Ff2)/Fmin/233.74m49管段伸長量l49.1 t1-t0Ty或LLmin,整個過渡段處于彈性狀態(tài)工作時管段伸長量l(t1-t0)-FminL/(2EA106)L0.046651m49.2 t1-t0Ty且LLmin,管段中部分進(jìn)入塑性狀態(tài)工作時設(shè)計布置的管段長度L根據(jù)條件判斷70m過渡段的塑性壓縮變形量lp(t1-Ty-t0)(L-Lmin)-0.00836m管段伸長量l(t1-t0)-FminL/(2E

6、A106)L-lp0.055012m判斷l(xiāng)根據(jù)條件判斷0.046651m轉(zhuǎn)彎管段的應(yīng)力驗算一直埋水平轉(zhuǎn)角管段計算1長臂長度l1給定5m2短臂長度l2給定4m3長短臂之間夾角給定75度4彎頭橫截面的平均直徑rbm給定0.054m5彎頭壁厚b給定0.004m6彎頭的實際曲率半徑R給定0.1m7彎頭的計算曲率半徑Rc光滑彎頭按附錄C.30.1m單斜接縫焊制彎頭按附錄C.30.054m焊制彎頭扇形節(jié)夾角之半給定20度稀縫焊制彎頭 rbm(1+ctg)/20.101m焊制彎頭扇形節(jié)中心線長度T給定0.03m密縫焊制彎頭 (Tctg)/20.041m8彎頭的尺寸系數(shù)Rcb/rbm20.14m9光滑彎頭的柔

7、性系數(shù)K1.65/12.0310焊制彎頭的柔性系數(shù)K1.52/5/67.9611直管橫截面的慣性矩Ip1.77E-06m412彎頭橫截面的慣性矩Ib0.000001m413土壤橫向壓縮反力系數(shù)C按4.1.6選取10000000N/m214與土壤特性和管道剛度有關(guān)的參數(shù)(DcC/(4EIp106)0.251.0614521/m15l12.3/滿足要求16Cm1/(1+KRc(Ip/Ib)0.25317ZAtg2(/2)/(23Ip(1+Cm)145.167418軸向應(yīng)力NbE(t1-t2)-tA106166119.8N19水平轉(zhuǎn)角管段的過渡段最大長度lt.max(Z2+(2Z/Fmin)Na)0

8、.5-Z81.85m20水平轉(zhuǎn)角管段的過渡段最小長度lt.min(Z2+(Z/Fmin)Nb)0.5-Z37.17m21水平轉(zhuǎn)角管段彎頭彎矩變化范圍計算水平轉(zhuǎn)角管段的計算臂長lc1當(dāng)l1l2lt,取lc1=lc2=lt5.00mlc2當(dāng)l1ltl2,取lc1=lt,lc2=l24.00m當(dāng)ltl1l2,取lc1=l1,lc2=l2平均計算臂長lcm(lc1+lc2)/24.50m轉(zhuǎn)角管段的彎矩變化范圍M公式見附錄C.1.2-2754.0773Nm22彎頭軸向力彎頭軸向力當(dāng)lc1=lc2=lcm時N公式見附錄C.1.3-26557.081N當(dāng)lc1lc2時B公式見附錄C.1.3-5273159.

9、7Q公式見附錄C.1.3-674059.39U公式見附錄C.1.3-741.67n1(lc1-lc2)/(lc1+lc2)0.111111n2(lc2-lc1)/(lc1+lc2)-0.11111lc1側(cè)的軸向力N1(B+Qn1)/U6752.906Nlc2側(cè)的軸向力N2(B+Qn2)/U6357.947N二直埋豎向轉(zhuǎn)角管道計算彎頭在下時按水平轉(zhuǎn)角計算，彎頭在上時按以下規(guī)定三三通加固(按附錄D)四管道豎向穩(wěn)定性驗算1安全系數(shù)s給定1.12活動端對管道伸縮的阻力Ff10000N3過渡段內(nèi)計算截面距活動端的距離l當(dāng)lLmin時，l=Lmin52.47m4過渡段最大軸向力Nt.maxFmaxl+Ff

10、217846.3N5錨固段內(nèi)的軸向力NaE(t1-t0)-tA106(管道工作循環(huán)最高溫度下）207846.3N6管道的最大軸向力Np.maxNt.max和Na中的大者217846.3N7初始撓度f0/200(EIp/Np.max)0.50.000m8最終初始撓度f0當(dāng)f0l2,Na-0.8(Fminl2+Ff2)85000.153.Lmaxl1l2Lmin,Na-0.8Ff2133178.64.Lmaxl1Lminl2,Na-Fmaxl2-0.8Ff2114711.75.Lminl1l2,Fmax(l1-0.8l2)+Ff1-0.8Ff2362538.4或Fmaxl1+Ff1-0.8(Fma

11、xl2+Ff2)10判別值l1(l1-Lmin)/(Lmax-Lmin)1.8611判別值l2(l2-lt.min)/(lt.max-lt.min)0.8512l1/l22.2013推力系數(shù)按l1/l2查圖E.0.3-114l2/l10.4615推力系數(shù)按l2/l1查圖E.0.3-116l2/lt.max0.9217綜合抵消系數(shù)按l2/lt.max查圖E.0.3-218管道流通面積A0/4(D0-2t)20.007854m219固定墩推力H1.l1Lmax;l2lt.max,0.1Na20784.63N2.l1Lmax;lt.maxl2,Na-0.8(Fminl2+N2)+PdA0107475

12、.73.l2Lt.max;Lmaxl1,Na-0.8(Fminl1+Ff1) -378464.Lmaxl1Lmin;lt.maxl2lt.min,l1l2,Na-0.8N2+PdA0l2l1,Na-0.8Ff19固定墩推力HN362538.4直埋供熱管道預(yù)處理1直管段的當(dāng)量應(yīng)力驗算j3滿足要求2中間溫度(未計內(nèi)壓影響）tm(t1+t2)/262.53預(yù)處理管段初始應(yīng)力為零時管道溫度ti給定204預(yù)處理管道長度Lpr給定10m5預(yù)處理管道伸長量L(tm-ti)Lpr0.005142m6最高預(yù)熱溫度tp.maxtp.maxt1957管道分段長度LsLs2AE(tp.max-tm)106/F60.86m8設(shè)置的一次性補(bǔ)償器數(shù)量n給定39預(yù)熱管長度LL2nLs365.14m10計算的管段長度Lc30m11計算預(yù)熱溫度tdptm+LcF/(2AE)10-678.5212覆土后預(yù)熱的管道初運行時，工作循環(huán)最高溫度下壓力應(yīng)按下式計算一次性補(bǔ)償器處c1E(t1-tdp)35.09MPa管道與一次補(bǔ)償器相對應(yīng)的另一端c2E(t1-tdp)+FLc/(A106)103.33MPa13覆土后預(yù)熱的管道初運行時，工作循環(huán)最低溫度下壓力應(yīng)按下式計算一