049-直埋热水供热管道弹性敷设设计方法.doc
《049-直埋热水供热管道弹性敷设设计方法.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《049-直埋热水供热管道弹性敷设设计方法.doc(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、直埋热水供热管道弹性敷设设计方法中国市政工程西北设计研究院有限公司 张军摘要 直埋热水供热管道弹性敷设使供热管道按更自然的方式沿街道或地形进行敷设,该种敷设方式利用管道自身的弹性变形实现管道的弯转,减少了人为设置的补偿器、补偿弯管和固定墩,是最简单、最经济的直埋管道安装方式之一。关键词 直埋热水管道 弹性弯曲 强度计算 曲率半径 转角1 引言城镇直埋热水供热管道敷设在道路下方时,由于受地形、地貌和城市道路下面其他市政公用设施的限制,一般情况下经城市规划部门报批的管位均平行道路的中心线,而道路的中心线并不都是笔直的,有时道路中心线甚至会是大曲率的S型曲线(图1),敷设在道路下的管线弯曲现象是大量
2、存在的。要实现管线顺道路弯曲,通常的做法是将弧线或曲线分解为若干段夹角为单斜接焊缝折角和转角(弯管)的直线段,然后根据应力强度条件在直线段上设置补偿器和固定墩。但这种通常做法人为的设置了大量补偿器和固定墩,而补偿器是管道系统中极易损坏的部件,设置补偿器增加了管网的事故概率,设置固定墩破坏了直埋管的保护壳,增加了焊接点,降低了直埋管管系保护壳的整体密闭性,使地下水宜渗入而腐蚀钢管。上述做法其缺点不但增加了管道的事故概率,而且增加了工程施工难度和工程投资。图1本文针对上述问题,提出了弹性弯曲管道(曲管)设计方法。直埋热水供热管道弹性敷设可使管道在其弹性范围内弯曲以满足直埋管道沿道路或地形敷设要求,
3、即利用管道自身的弹性变形实现管道的弯转。这种设计方法简化了弯曲路段直埋管道的设计,减少了温度变化引起的管道疲劳危险点数,提高了管网系统的使用年限,减少了管道接头,延长了管道的使用寿命,节约了管件设备,降低了施工难度,具有占地小、投资少等优点,是应优先考虑的热水供热管道直埋敷设处理方式之一。2 弹性弯曲管道(曲管)设计采用弹性弯曲管道(曲管)代替单斜接缝折角和转角(弯管),可避免应力集中。由于没有人为设置的补偿器和补偿弯管,以及补偿器所需的检查井、固定墩和补偿弯管所多占的线位,弹性弯曲管道(曲管)是最简单、最经济的直埋热水供热管道安装方式。管道任意折角(转角)的方向改变都可以采用弹性弯曲管道(曲
4、管)来实现,所有管径的管道都可以用弹性弯曲管道(曲管)安装。在弹性弯曲管道(曲管)设计中可以通过先焊接直管,然后在弯曲沟槽中利用管道的弹性改变管道的方向,在沟槽回填前用诸如沙袋的物体支撑管道,采用弹性弯曲管道的方法安装。弹性弯曲可以在水平方向进行,也可以在垂直地面方向上进行。3 弹性弯曲管道(曲管)强度计算直埋热水供热管道管壁中的环向应力和轴向应力组成的当量应力应满足下式: (1) (2)式中:当量应力,MPa 管道内压产生的环向应力,MPa弹性弯曲管道由内压、温度和弹性弯曲产生的轴向应力,MPa管材的屈服极限,MPa管道的计算内压,MPa管道的内径,m管道的公称壁厚,m注:计算应力时,拉应力
5、为正号,压应力为负号。弹性弯曲管道由内压、温度和弹性弯曲产生的轴向应力,可按下列公式计算: (3) (4) (5)式中:温度应力,MPa内压引起的泊桑应力,MPa 管道弹性弯曲时的弯曲应力,MPa土对管道的约束系数,取0.75管材的线膨胀系数,m/(m.oC)管材的弹性摸量,MPa管道循环最高工作温度,oC管道计算安装温度,oC泊松比运行中的管道不仅承受弹性弯曲应力,在管道轴向还有内压、温差等其它荷载产生的应力。显然,当其它荷载一定时,就需要对管道弹性弯曲应力给予一定的限制,以使弹性弯曲管道总的当量应力变化范围不超过管材的屈服极限,保证管道能正常工作,由式(1)(3)(4)(5)得出管道弹性弯
6、曲应力强度条件: (6)式(6)中根据材料力学,管材的弹性模量随温度升高而下降,温度140 oC时的低碳钢的弹性模量按下式计算: MPa (7)式(6)中根据材料力学,管材的线膨胀系数随温度升高而上升,温度140 oC时的低碳钢的弹性模量按下式计算: (8)对于大多数的热水集中供热工程而言,由于乘积变化不大,因此采用E=2.1104 MPa和=1.210-5就具有足够精度了。当弹性弯曲管道在土壤中横向移动时,弹性弯曲管道弧外侧产生较大的拉应力,拉应力过大会损坏外套管和保温材料。为确保均匀的曲率和不损坏外套管和保温材料,直埋管道钢管中的弹性弯曲应力应限制在210MPa的范围内,即210MPa。4
7、 满足强度要求的管道曲率半径根据虎克定律,材料在弹性范围内应力与应变成正比关系,即: (9)由材料力学可知,钢管弯曲线应变: (10)式中:钢管弯曲线应变钢管外径,m管道弯曲的曲率半径,m将式(10)代入式(9)得管道弹性弯曲应力: (11)由此,管道弯曲满足强度要求的曲率半径R计算式为: (12)管道弯曲满足强度要求的最小曲率半径计算式为: (13)5 弹性弯曲管道(曲管)设计参数设计中为节约管材、方便施工,分割管段时除应考虑满足管道弹性弯曲应力强度条件要求的每两个相临直管段转角限制外,应尽量使每个直管段长度控制为12的倍数(直埋预制保温管道标准长度一般为每根12m)。图2为弹性弯曲管道(曲
8、管)曲率半径R、转角、直管段L数学关系模型,根据图2,满足管道弹性弯曲应力强度条件要求的管段最大转角按下式计算: (14)式中:每两个相临直管段转角每个直管段长度,m管道弯曲满足强度要求的最小曲率半径,m 图2当E=2.1104 MPa、eb=210MPa时,满足强度要求的管道弹性弯曲最小曲率半径和相临直管段最大转角见表1。弹性弯曲管道(曲管)设计参数 表1钢管公称直径外径壁厚最小曲率半径12m直管最大转角6m直管最大转角DN(mm)D(mm)Rmin(m)1(0)2(0)50573.525 27.77 13.78 65763.533 21.27 10.59 80893.540 17.25 8
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 049 热水 供热 管道 弹性 敷设 设计 方法
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。