CJJ∕T81-98 城镇直埋供热管道工程技术规程.pdf
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1、中华人民共和国行业标中华人民共和国行业标准 城镇直埋 供热管道工程技术规程 北京 中华人民共和国行业标准 城镇直埋供热管道工程技术规程 主编单位 唐 山 市 热 力 总 公 司 批准部门 中华人民共和国建设部 施行日期年月日 北京 关于发布行业标准 城镇直埋供热 管道工程技术规程 的通知 建标号 根据建设部 关于印发年工程建设行业标准制订 修订 项目计划 建设部部分第一批 的通知建标号 要求 由唐山市热力总公司主编的 城镇直埋供热管道工程技术规程 经审查 批准为推荐性行业标准 编号自年 月日起施行 本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设 研究院负责管理 由唐山市热力总公司负责具体
2、解释 本标准由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出 版 中华人民共和国建设部 年月日 前言 根据建设部建标号文的要求 标准编制组在广泛 调查研究 认真总结实践经验 参考有关国际和国内先进标准 并 多方征求意见的基础上 制定了本规程 本规程的主要技术内容是总则术语和符号管道的 布置和敷设管道受力计算与应力验算固定墩设计保温 及保护壳工程测量及土建工程管道安装工程验收 本规程由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设 研究院归口管理 授权由主编单位负责具体解释 本标准主编单位是 唐山市热力总公司 地址 河北省唐山市 煤医道号 邮政编码 本标准参加单位是 北京市煤气热力工程设计院 哈尔滨
3、建筑 大学 沈阳热力工程设计研究院 中建二局安装公司 鸡西热力公 司 哈尔滨热力公司 中国矿业大学 本标准主要起草人员是 刘领诚 姚约翰 张立华 尹光宇 王 钢 肖锡发 郭华 陈永鹤 黄崇国 马健 张兴业 驾孟彰 李武勇 王莹君 目次 总则 术语和符号 术语 符号 管道的布置和敷设 管道布置 敷设方式 管道附件 管道受力计算与应力验算 一般规定 管壁厚度的计算 直管段的轴向力和热伸长 转角管段的应力验算 三通加固 管道竖向稳定性验算 固定墩设计 管道对固定墩的推力 固定墩结构 保温及保护壳 一般规定 保温计算 工程测量及土建工程 工程测量 土方工程 构筑物 管道安装 一般规定 管道安装 接口保
4、温 试压 清洗及试运行 工程验收 附录直埋供热管道预处理 一般规定 管道预处理 覆土后预热应力计算 附录钢材性能 附录直埋供热管道转角管段弹性抗弯铰解析计算法 直埋水平转角管段计算 直埋竖向转角管段计算 弯头参数 附录可选择的焊制三通加固方案 附录直埋供热管道固定墩推力计算 本规程用词说明 总则 为统一我国城镇直埋供热管道工程的设计 施工及验收标 准 促进直埋管道技术的发展和推广 制定本规程 本规程适用于供热介质温度小于或等于公称直径 小于或等于的钢制内管 保温层 保护外壳结合为一 体的预制保温直埋热水管道 在地震 湿陷性黄土 膨胀土等地区应遵守 室外给水排水 和煤气热力工程抗震设计规范湿陷性
5、黄土地区建 筑规范膨胀土地区建筑地基技术规范的 规定 直埋供热管道工程设计 施工和验收除应符合本规程外 尚应符合 城市热力网设计规范城市供热管网工程施 工及验收规范等国家现行有关标准的规定 术 语 和 符 号 术语 屈服温差 管道在伸缩完全受阻的工作状态下 钢管管壁开始屈服时的 工作温度与安装温度之差 固定点 管道上采用强制固定措施不能发生位移的点 活动端 管道上安装套筒 波纹管 弯管等能补偿热位移的部位 锚固点 管道温度变化时 直埋直线管道产生热位移管段和不产生热 位移管段的自然分界点 驻点 两侧为活动端的直埋直线管段 当管道温度变化且全线管道 产生朝向两端或背向两端的热位移 管段中位移为零
6、的点 锚固段 在管道温度发生变化时 不产生热位移的直埋管段 过渡段 一端固定 指固定点或驻点或锚固点另一端为活动端 当管 道温度变化时 能产生热位移的直埋管段 单长摩擦力 沿管道轴线方向单位长度保温外壳与土壤的摩擦力 过渡段最小长度 直埋管道第一次升温到工作循环最高温度时受最大单长摩擦 力作用形成的由锚固点至活动端的管段长度 过渡段最大长度 直埋管道经若干次温度变化 单长摩擦力减至最小时 在工作 循环最高温度下形成的由锚固点至活动端的管段长度 符号 钢管管壁的横截面积 预制保温管外壳的外径 钢管内径 钢管外径 钢材的弹性模量 管道的最大单长摩擦力 管道的最小单长摩擦力 重力加速度 管顶覆土深度
7、 管道的过渡段最大长度 管道的过渡段最小长度 管道的计算压力 管道计算安装温度 管道工作循环最高温度 管道工作循环最低温度 管道的屈服温差 钢材的线膨胀系数 钢管公称壁厚 摩擦系数 钢材的泊松系数 土壤密度 钢材在计算温度下的基本许用应力 钢材在计算温度下的抗拉强度最小值 管道内压引起的环向应力 钢材在计算温度下的屈服极限最小值 管道的布置和敷设 管 道 布 置 直埋供热管道的布置应符合国家现行标准 城市热力网设 计规范的有关规定管道与有关设施的相互水平或垂直 净距应符合表的规定 表直埋供热管道与有关设施相互净距 名称 最小水平净距最小垂直净距 给水管 排水管 燃气 管道 压力 压力 压力 压
8、缩空气或管 排水盲沟沟边 乙炔 氧气管 公路 铁路坡底脚 地铁 电气铁路接触网电杆基础 道路路面 建筑物 基础 公称直径 公称直径 电 缆 通讯电缆管块 电力及 控制电缆 注 热力网与电缆平行敷设时 电缆处的土壤温度与月平均土壤自然温度比较 全 年任何时候对于电压的电力电缆不高出对电压的电 缆不高出可减少表中所列距离 直埋供热管道最小覆土深度应符合表的规定 同时 尚应进行稳定验算 表直埋敷设管道最小覆土深度 管径 车行道下 非车行道下 直埋供热管道穿越河底的覆土深度应根据水流冲刷条件 和管道稳定条件确定 敷 设 方 式 直埋供热管道的坡度不宜小于高处宜设放气阀 低 处宜设放水阀 管道应利用转角
9、自然补偿的弯头不宜用做自然 补偿 管道平面折角小于表的规定和坡度变化小于 时 可视为直管段 表可视为直管段的最大平面折角 管道公称直径 循 环 工 作 温 差 从干管直接引出分支管时 在分支管上应设固定墩或轴向 补偿器或弯管补偿器 并应符合下列规定 分支点至支线上固定墩的距离不宜大于 分支点至轴向补偿器或弯管的距离不宜大于 分支点有干线轴向位移时 轴向位移量不宜大于 分支点至固定墩或弯管补偿器的最小距离应符合本规程公式 计算型管段臂长的规定 分支点至轴向补偿器的距 离不应小于 三通 弯头等应力比较集中的部位 应进行验算 验算不通 过时可采取设固定墩或补偿器等保护措施 当需要减少管道轴向力时 可
10、采取设置补偿器或对管道进 行预处理等措施当对管道进行预处理时 应符合本规程附录 的规定 当地基软硬不一致时 应对地基做过渡处理 埋地固定墩处应采取可靠的防腐措施 钢管 钢架不应裸 露 轴向补偿器和管道轴线应一致 距补偿器范围内管 段不应有变坡和转角 管 道 附 件 直埋供热管道上的阀门应能承受管道的轴向荷载 宜采用 钢制阀门及焊接连接 直埋供热管道变径处 大小头 或壁厚变化处 应设补偿器 或固定墩 固定墩应设在大管径或壁厚较大一侧 直埋供热管道的补偿器 变径管等管件应采用焊接连接 管道受力计算与应力验算 一 般 规 定 直埋敷设预制保温管道的应力验算采用应力分类法 本章适用于整体式预制保温直埋
11、热水管道 同时 钢制内 管材质应具有明显的屈服极限 直埋敷设预制保温管道在进行受力计算与应力验算时 供 热介质参数和安装温度应符合下列规定 热水管网供 回水管道的计算压力应采用循环水泵最高出 口压力加上循环水泵与管道最低点地形高差产生的静水压力 管道工作循环最高温度 应采用室外采暖计算温度下的热 网计算供水温度 管道工作循环最低温度 对于全年运行的管网应 采用对于只在采暖期运行的管网应采用 计算安装温度取安装时当地的最低温度 单位长度直埋敷设预制保温管的外壳与土壤之间的摩擦 力 应按下式计算 式中轴线方向每米管道的摩擦力 管顶覆土深度当时取 保温管外壳与土壤之间的摩擦系数 应根据外壳材质和回
12、填料的不同分别确定对于高密度聚乙烯或玻璃钢的保温外壳与 土壤间的摩擦系数 可按表采用 管道径向位移时 土壤横向压缩反力系数宜根据当地 土壤情况实测或按经验确定 管道水平位移时值宜取 对于粉质粘土 砂质粉土回填密实度为 时值可取管道竖向向下位移时值变 化范围为 表保温管外壳与土壤间的摩擦系数 外壳材质 保温管 摩擦系数 回填料 中砂粉质粘土或砂质粉土 最大摩擦 系数 最小摩擦 系数 最大摩擦 系数 最小摩擦 系数 高密度聚乙烯或玻璃钢 直埋供热管道钢材的基本许用应力 应根据钢材有关特 性 取下列两式中的较小值 常用钢材的基本许用应力弹性模量和线膨胀系数 值应符合本规程附录的规定 直埋预制保温管的
13、应力验算 应符合下列规定 管道在内压 持续外载作用下的一次应力的当量应力 不 应大于钢材在计算温度下的基本许用应力 管道由热胀 冷缩和其它因位移受约束而产生的二次应力 及由内压 持续外载产生的一次应力的当量应力变化范围 不应大 于钢材在计算温度下基本许用应力的倍 管道局部应力集中部位的一次应力 二次应力和峰值应力 的当量应力变化幅度不应大于钢材在计算温度下基本许用应力 的倍 管壁厚度的计算 管道的理论计算壁厚应按下式计算 式中管道理论计算壁厚 基本许用应力修正系数 基本许用应力修正系数的取用应符合下列规定 钢管基本许用应力修正系数应按表取用 表钢管基本许用应力修正系数 焊缝形式 无缝钢管 双面
14、自动焊螺旋焊缝钢管 单面焊接的螺旋焊缝钢管 纵向焊缝钢管基本许用应力修正系数应按表取 用 表纵缝焊接钢管基本许用应力修正系数 焊接方法焊缝形式 手工电焊 或气焊 双面焊接有坡口的对接焊接 有氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接 无氩弧焊打底的单面焊接有坡口对接焊接 熔剂层下 的自动焊 双面焊接对接焊缝 单面焊接有坡口对接焊缝 单面焊接无坡口对接焊缝 管道的取用壁厚 应按下列方法确定 管道的计算壁厚按下式计算 式中管道壁厚附加值 管道壁厚附加值按下式计算 式中管道壁厚负偏差系数 按表取用 表管道壁厚负偏差系数 管道壁厚偏差 当焊接管道产品标准中未提供壁厚允许负偏差百分数时 壁 厚附加值可采用下列数
15、据 理论壁厚为及以下者 理论壁厚为者 理论壁厚为者 管道取用壁厚应采用大于或等于计算壁厚的最小公称壁 厚 直管段的轴向力和热伸长 管道的屈服温差应按下式计算 式中屈服极限增强系数取 泊松系数 对钢材取 直管段的过渡段长度 应按下式计算 过渡段最大长度 当时 取 过渡段最小长度 当时 取 管道工作循环最高温度下 过渡段内任一截面上的最大轴 向力和最小轴向力应按下列公式计算 最大轴向力 当时 取 最小轴向力 式中计算截面的最大轴向力 过渡段内计算截面距活动端的距离 活动端对管道伸缩的阻力 计算截面的最小轴向力 管道工作循环最高温度下 锚固段内的轴向力应按下式计 算 当时 取 式中锚固段的轴向力 对
16、于直管段的当量应力变化范围应进行验算 并应满足下 列表达式的要求 式中内压 热胀应力的当量应力变化范围 当不能满足式的条件时 管系中不应有锚固段存 在 且设计布置的过渡段长度应满足下列表达式的要求 式中设计布置的过渡段长度 两过渡段间驻点位置应按下式确定图 式中两过渡段管线总长度 或驻点左侧 或右侧 过渡段长度 或左侧 或右侧 活动端对管道伸缩的阻力 当或的数值与过渡段长度有关 采用迭代计算时或 的误差不应大于 图计算驻点位置简图 管段伸长量应根据该管段所处的应力状态按下列公式计 算 当或整个过渡段处于弹性状态工作 时 当且管段中部分进入塑性状态工作 时 式中管段的热伸长量 设计布置的管段长度
17、当时取 过渡段的塑性压缩变形量 过渡段内任一计算点的热位移应按下列步骤计算 计算整个过渡段的热伸长量 以计算点到活动端的距离作为一个假设的过渡段 计算该 段的热伸长量 整个过渡段与假设过渡段热伸长量之差即为计算点的热 位移量 采用套筒 波纹管 球型等补偿器对过渡段的热伸长或分 支三通位移进行补偿 当过渡段一端为固定点或锚固点时 补偿器 补偿能力不应小于过渡段热伸长量 或分支三通位移 的倍 当过渡段的一端为驻点时 应乘以的系数 但不应大于按过渡 段最大长度计算出的伸长量的倍 转角管段的应力验算 直埋水平弯头和纵向弯头升温弯矩及轴向力可采用弹性 抗弯铰解析法或有限元法进行计算 当采用弹性抗弯铰解析
18、法时 应符合本规程附录的规定 计算弯头弯矩变化范围时 管道的计算温差应采用工作循环 最高温度与工作循环最低温度之差 计算转角管段的轴向力时 管 道的计算温差应采用工作循环最高温度与计算安装温度之差 采用弹性抗弯铰解析法进行计算时型管段的臂长应 符合下列规定 或 式中或型管段两侧的臂长 与土壤特性和管道刚度有关的参数 土壤横向压缩反力系数 型型补偿管段可分割成两个型管段 并可采 用弹性抗弯铰解析法进行弯头弯矩及轴向力的计算 分割时应使 型管段以垂直臂上的驻点将管段分为两个型管段 对于两 侧转角相同的型管段 驻点可取垂直臂中点型管段自外 伸臂的顶点起将两个外伸臂连同两侧的直管段分为两个型管 段 直
19、埋弯头在弯矩作用下的最大环向应力变化幅度应按下 式计算 式中弯头在弯矩作用下最大环向应力变化幅度 弯头平面弯曲环向应力加强系数 弯头的弯矩变化范围 弯头的外半径 弯头横截面的惯性矩 弯头的尺寸系数 弯头的计算曲率半径 弯头的公称壁厚 弯头横截面的平均半径 直埋弯头的强度验算应满足下列条件 式中弯头内径 弯头内半径 直埋弯头在内压作用下弯头顶 底 部的环向应力 三 通 加 固 直埋供热管道的焊制三通应根据内压和主管轴向荷载联 合作用进行强度验算三通各部分的一次应力和二次应力的当量 应力变化范围不应大于局部应力集中部位的一次应力 二 次应力和峰值应力的当量应力变化幅度不应大于当不能满 足上述条件时
20、应进行加固 三通加固应采取下列一项或几项措施进行 加大主管壁厚 提高三通总体强度 包括采用不等壁厚的 铸钢或锻钢三通 在开孔区采取加固措施 包括增加支管壁厚抑制三通开 孔区的变形 在开孔区周围加设传递轴向荷载的结构 对三通加固方案应进行应力测定或用有限元法计算 以检 验加固措施是否满足本规程第条的规定 当不进行应力测定和计算时 可按本规程附录中的规定进 行加固 管道竖向稳定性验算 直埋直管段上的垂直荷载应符合下式要求 式中作用在单位长度管道上的垂直分布荷载 安全系数取 管 道的最 大轴 向力按 本 规程式 和 式计算 初始挠度 直管横截面惯性矩 初始挠度应按下式计算 当时取 垂直荷载应按下式计
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