固定支架計(jì)算書(shū)

PAGEPAGE7固定支架計(jì)算書(shū)一、概況公稱直徑分別為DN150(1.0MPa）、150(1.0MPa）、200(1.0MPa）、200(1.0MPa）的四根管道并排布置（簡(jiǎn)稱為管道1、2、3、4），長(zhǎng)約44m。在出冷凍機(jī)房處上采用軸向內(nèi)壓式波紋補(bǔ)償器二、管道荷重（支吊架間距不大于6米，按61．鋼管1重量＝7850×0.159×0.0045×6×3.14×9.8=1037N鋼管2重量＝7850×0.159×0.0045×6×3.14×9.8=1037N鋼管3重量＝7850×0.219×0.006×6×3.14×9.8=1905N鋼管4重量＝7850×0.219×0.006×6×3.14×9.8=1905N2．保溫1重量＝60×(0.159+0.028）×0.028×6×3.14×9.8=58N保溫2重量＝60×(0.159+0.028）×0.028×6×3.14×9.8=58N保溫3重量＝60×(0.219+0.032)×0.032×6×3.14×9.8=89N保溫4重量＝60×(0.219+0.032)×0.032×6×3.14×9.8=89N3．介質(zhì)重量：介質(zhì)1重量＝1000×0.075×0.075×6×3.14×9.8=1039N介質(zhì)2重量＝1000×0.075×0.075×6×3.14×9.8=1039N介質(zhì)3重量＝1000×0.1035×0.1035×6×3.14×9.8=1978N介質(zhì)4重量＝1000×0.1035×0.1035×6×3.14×9.8=1978N4．管段全重＝（鋼管重量+保溫重量+介質(zhì)重量）×1.1考慮地震力，采用10％附加。管段1全重＝（1037+58+1039）×1.1＝2348N管段2全重＝（1037+58+1039）×1.1＝2348N管段3全重＝（1905+89+1978）×1.1＝4369N管段4全重＝（1905+89+1978）×1.1＝4369N管段全重＝2348+2348+4369+4369＝13434N三、管道推力首先定義符號(hào)如下：管道推力：T（N）管道重力：G（N）內(nèi)壓強(qiáng)：P(Pa)A3鋼彈性模量：E(Pa)管道斷面積：A1(mm2)管材斷面積：A2(mm2)變形管段長(zhǎng)度：L(m)慣性矩：IX(mm4)管道外徑:D(mm)管材厚度:δ(mm)管道工作溫度：T1(℃)管道安裝溫度：T2(℃)1．計(jì)算鋼管慣性矩如下：IX=3.14×(D4-(D-2×δ)4)/64IX1=3.14×(1594-(159-2×4.5)4)/64=6519370mm4IX1=3.14×(2194-(219-2×6)4)/64=22775829mm42．計(jì)算內(nèi)壓推力如下內(nèi)壓推力＝A1×P內(nèi)壓推力1＝0.075×0.075×3.14×1×1000000＝17663N內(nèi)壓推力2＝0.075×0.075×3.14×1×1000000＝17663N內(nèi)壓推力3＝0.1035×0.1035×3.14×1×1000000＝33636N內(nèi)壓推力4＝0.1035×0.1035×3.14×1×1000000＝33636N3．補(bǔ)償器選用如下：補(bǔ)償量=鋼管補(bǔ)償系數(shù)×ABS（T1-T2）×L補(bǔ)償量1＝0.0125×ABS(60-（-5）)×44=35.75補(bǔ)償量2＝0.0125×ABS(60-（-5）)×44=35.75補(bǔ)償量3＝0.0125×ABS(5-40)×44=19.25補(bǔ)償量4＝0.0125×ABS(5-40)×44=19.25選用補(bǔ)償器1：1.0RNY150×5，軸向剛度：300N/mm選用補(bǔ)償器2：1.0RNY150×5，軸向剛度：300N/mm選用補(bǔ)償器3：1.0RNY200×4，軸向剛度：390N/mm選用補(bǔ)償器4：1.0RNY200×4，軸向剛度：390N/mm對(duì)于有波紋補(bǔ)償器的管道支架的管道軸向推力：（不考慮預(yù)拉伸）TZ=(ΔLT+ΔLP)×波紋補(bǔ)償器軸向剛度+地震力熱膨脹伸長(zhǎng)量：ΔLT＝0.0125×（T1-T2）×L內(nèi)壓伸長(zhǎng)量：ΔLP＝L×P×A1/（E×A2）=L×P×（D-δ）/（4×E×δ）地震力＝兩固定支架間管道全重×0.1對(duì)于采用L(Z)形自然補(bǔ)償?shù)墓艿乐Ъ艿墓艿垒S向推力（Z形簡(jiǎn)化為一端固定的懸臂梁考慮）：TZ=3×(ΔLT+ΔLP)×E×IX/L臂13+地震力對(duì)于采用L(Z)形自然補(bǔ)償?shù)墓艿乐Ъ艿墓艿缽较蛲屏Γ篢J=3×(ΔLT+ΔLP)×E×IX/L臂23+地震力考慮調(diào)試等情況下介質(zhì)的不均勻性，其軸向推力按推力較大的計(jì)算；徑向推力為支架兩端懸臂推力的和。對(duì)于有波紋補(bǔ)償器的管道支架的管道徑向推力：TJ=地震力＝兩固定支架間管道全重×0.1分析固定支架的受力。G=13434N13434ΔLTC1=0.0125×ABS（60-（-5））×1=0.81ΔLPC1=1000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=0.043ΔLTC2=0.0125×ABS（60-（-5））×1=0.81ΔLPC2=1000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=0.043ΔLTC3=0.0125×ABS（5-40）×1=0.44ΔLPC3=1000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=0.044ΔLTC4=0.0125×ABS（5-40）×1=0.44ΔLPC4=1000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=0.044TC1=3×(0.81+0.043)×2×1011×10-6×6519370/30003＝124NTC2=3×(0.81+0.043)×2×1011×10-6×6519370/30003＝124NTC3=3×(0.44+0.09)×2×1011×10-6×22775829/27003＝368NTC4=3×(0.44+0.09)×2×1011×10-6×22775829/27003＝368NTC=124+124+368+368=984NΔLTD1=0.0125×ABS（60-（-5））×44=35.75ΔLPD1=44000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=1.89ΔLTD2=0.0125×ABS（60-（-5））×44=35.75ΔLPD2=44000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=1.89ΔLTD3=0.0125×ABS（5-40）×44=19.25ΔLPD3=44000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=1.95ΔLTD4=0.0125×ABS（5-40）×44=19.25ΔLPD4=44000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=1.95TD1=(35.75+1.89)×300＝11292NTD2=(35.75+1.89)×300＝11292NTD3=(19.25+1.95)×390=8268NTD4=(19.25+1.95)×390=8268NTD=11292+11292+8268+8268=39120N徑向推力＝13434固定支架2的結(jié)構(gòu)形式為：受力分析采用的側(cè)視圖為：考慮在管道軸向推力的作用下支架型鋼立柱A1、B1受拉，A2、B2受壓，其拉力與壓力相等，按力矩的平衡得支架型鋼支架型鋼立柱A1、B1受拉力＝（1285/1000）×/2＝32040N?？紤]在管道徑向推力的作用下支架型鋼支架型鋼立柱A1、A2受拉，B1、B2受壓，其拉力與壓力相等，按力矩的平衡得支架型鋼支架型鋼立柱A受拉力＝（1285/1000）×10747/2＝6905N?？紤]在管道重力的作用下型鋼支架支架型鋼立柱均受拉，其拉力＝13434/4＝3359N。故支架型鋼立柱A1承受的拉力最大，拉力＝MAX(32040，6905)+3359＝35399N?？紤]在軸向推力的作用下4個(gè)型鋼立柱同時(shí)受剪，其剪力＝/4＝12467N?？紤]在徑向推力的作用下4個(gè)型鋼立柱同時(shí)受剪，其剪力＝10747/4＝2687N。故型鋼立柱承受的剪力＝(124672+26872)0.5＝12753N。受拉型鋼支架接面積的計(jì)算：S=MAX（α×Tl/σ，α×Tj/τ）Tl為支架受拉力；Tj為支架受剪力；α為安全系數(shù)，取3；σ為支架受拉極限應(yīng)力160MPa；τ為支架受剪極限應(yīng)力160MPa；S=MAX（3×35399/(160×106),3×12753/(160×106）)=6.64×10-4m故支架型鋼立柱可選用L63×6等邊角鋼，其截面積為7.288×10-4m支架型鋼橫檔計(jì)算：支架型鋼橫檔計(jì)算：支架橫檔在垂直重力方向的受力分析。如圖，將支架近似的看作簡(jiǎn)支梁，根據(jù)剪力圖和彎矩圖，其在B點(diǎn)的彎距最大。其每根支架橫檔的彎距是：Mmax=（0.504×2977+0.172×7346）/2=1382N*m由彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件可得：Wz≥ABS（α×Mmax）/σ=3×1382/160000000=25.92×10-6m3=25.92cm支架橫檔