城镇供热直埋热水管道技术规程81-2013计算汇总_第1页
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文档简介

1、注注释释: 黄黄色色表表示示输输入入数数据据;注注释释: 红红色色表表示示输输出出数数据据;注注释释: 蓝蓝色色表表示示计计算算数数据据。 管管道道壁壁厚厚、应应力力及及稳稳定定性性计计算算弯弯头头变变形形段段长长度度lele(转转角角管管段段的的臂臂长长应应大大于于)城城镇镇供供热热直直埋埋热热水水管管道道技技术术规规程程CJJ/T81-2013CJJ/T81-2013公公式式4.2.34.2.3工作管壁厚:mm7 弯头壁厚可以大一号工作管内径D0:m4.12E-01工作管外径Dc:m4.26E-01管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管2.00E+00土壤横向压缩反力系数C:N/m31000

2、0000 100000010000000钢材的弹性模量E:Mpa1.98E+05直管工作管横截面惯性矩Ip:m42.02E-04与土壤特性和管道刚度有关的参数k:1/m2.66E-02计算值K0.40387397弯头变形长度le:m5.6948459z型、型补偿管段可分割成2个转角管段,每个转角管段臂长均应管道弯头变形段长度le也也可可以以先先算算这这个个 壁壁厚厚作作参参考考先先算算这这个个 输输入入数数据据工工作作管管屈屈服服温温差差T Ty y计计算算(工工作作循循环环最最高高温温度度- -计计算算安安装装温温度度)管管道道壁壁厚厚计计算算(公公式式5.2.15.2.1)公公式式5.3.

3、15.3.1管道设计压力P:Mpa管道设计压力P:Mpa1.6工作管壁厚:mm工作管外径Dc:m0.426工作管内径D0:m管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管2工作管外径Dc:m钢材的许用应力【】:Mpa125管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管许用应力修正系数:0.9屈服极限增强系数n:温度修正系数Y:0.4钢材的弹性模量E:Mpa管道最小壁厚m:m0.0030122钢材的线膨胀系数:m/m.管道壁厚负偏差B:m0.00048195钢材的屈服极限最小值s:Mpa管道腐蚀裕量C:m0.0015钢材的泊松系数管道设计壁厚:m0.00499415管道内压引起的环向应力t:Mpa圆整后数据:mm5

4、工作管的屈服温差Ty:屈屈服服温温差差TyTy是是判判断断管管道道会会不不会会进进入入塑塑性性状状态态工工作作的的根根据据,它它是是按按照照锚锚固固段段内内管管道道在在温温差差无缝钢管20#:取130;螺旋焊缝管Q235B:取125和和内内压压的的共共同同作作用用下下根根据据屈屈斯斯卡卡屈屈服服条条件件,管管道道在在弹弹性性状状态态下下能能承承受受的的最最大大温温差差值值。无缝钢管取1.0;螺旋焊缝钢管取0.9当当(t1-t0t1-t0)TyTy时时,管管道道处处于于弹弹性性状状态态,满满足足胡胡克克定定律律;当当当当(t1-t0t1-t0)TyTy时时钢管的径厚比 ,可以取至40.1,在这种

5、情况下,DN1000满足局部管管道道进进入入塑塑性性状状态态,由由于于管管壁壁屈屈服服,造造成成管管道道内内轴轴向向应应力力达达到到极极限限并并产产生生塑塑性性变变形形,以以致致屈曲的壁厚为14mm;DN900满足局部屈曲的壁厚为12mm;对对过过渡渡段段长长度度、热热伸伸长长量量和和管管道道轴轴向向力力发发生生影影响响。TyTy、LminLmin、LmaxLmax组组成成直直埋埋管管道道三三项项重重要要边边界界条条件件。再再算算这这个个 输输入入数数据据保保温温管管与与土土壤壤间间的的单单位位长长度度摩摩擦擦力力计计算算(N/mN/m)公公式式5.1.35.1.3最小摩擦系数1:0.2最大摩

6、擦系数2:0.4 0.20.4 削力拱工作管外径Dc:m0.426 保保温温厚厚度度:E49E49保温厚度:mm55 D133377:50mm;D426529:55mm;外护管外径D:m0.536 D630820:65mm;D9201220:70;D1420:80工作管壁厚:mm7工作管内径D0:m0.412土壤密度:kg/m31800重力加速度g:m/s29.8管道覆土深度:m1.2管道中心线覆土深度H:m1.468管道中心处土壤应力:Pa25895.52管道单位长度自重:N/m708.496067 以后可用 除9.8为公斤保温单位长度自重:N/m48.8443956 以后可用介质单位长度自

7、重:N/m1305.84059 水包括介质在内保温管单位长度自重G:N/m2063.18105保温管与土壤间的最小单位长度摩擦力(N/m) 6154.4551 此数用于右表保温管与土壤间的最大单位长度摩擦力(N/m)12308.91 此数用于右表老规范8716.639217433.278直直管管段段局局部部稳稳定定性性验验算算一一(公公式式5.4.25.4.2)当当量量应应力力变变化化范范围围(校校核核直直管管段段长长度度,如如不不满满足足应应力力范范围围要要求求DNDN500500应应进进行行局局部部稳稳定定性性验验算算,不不得得出出现现屈屈曲曲、皱皱折折管管道道必必须须全全部部布布置置成成

8、过过渡渡段段,长长度度不不能能超超过过下下式式)公公式式5.3.55.3.5轴轴向向压压杆杆稳稳定定(由由于于土土壤壤摩摩擦擦力力热热胀胀变变形形或或局局部部沉沉降降造造成成)钢材的泊松系数管道设计压力P:Mpa(区分供回水)1.6管道设计压力P:Mpa(区分供回水)钢材的泊松系数0.3工作管壁厚:mm工作管壁厚:mm7工作管内径D0:m工作管内径D0:m0.412工作管外径Dc:m工作管外径Dc:m0.426管道内压引起的环向应力t:Mpa管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管2管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管钢材的线膨胀系数:m/m.0.0000124钢材的许用应力【】:Mpa钢材的弹性

9、模量E:Mpa198000钢材的线膨胀系数:m/m.管道工作循环最高温度t1:90钢材的弹性模量E:Mpa管道计算安装温度t0:10管道工作循环最高温度t1:计算轴向力温差(t1-t0):80管道工作循环最低温度t2:Dc/60.8571429计算应力变化范围温差(t1-t2):E(t1-t0)+P196.896内压、热胀应力当量应力变化范围j:Mpa分母:1277.613143【】:Mpa分子/分母:154.97649验算验算:合格不满足时过渡段长度L:m工作管管壁横截面积A:m2Dc/Ty时,取(t1-t0)=Ty0.31.670.4120.42647.0857121251.24E-051

10、98000901080229.376375 (1-)t+(E(t1-t0)3【】直管段长度无限制0.00921153.3425 单位长度最大摩擦力套上表L=(3【】-t)A/(1.6Fmax)106当当量量应应力力变变化化范范围围(校校核核直直管管段段长长度度,如如不不满满足足应应力力范范围围要要求求管管道道必必须须全全部部布布置置成成过过渡渡段段,长长度度不不能能超超过过下下式式)公公式式5.3.55.3.5管道设计压力P:Mpa(区分供回水)管道内压引起的环向应力t:Mpa管道类型:1是无缝钢管,2是螺旋钢管计算应力变化范围温差(t1-t2):内压、热胀应力当量应力变化范围j:Mpat=P

11、D内/(2)弯弯头头强强度度及及过过渡渡段段长长度度计计算算转角度数90转角管段的折角(弧度)1.57079633 90度是3.140.5与土壤特性和管道刚度相关参数k:(1/m)0.42774472弯头的曲率半径R:m0.639弯头工作管柔性系数k:KR=10.6941214计算系数Cm0.12216906计算系数Z259.48885水平转角管段过渡段最大长度Lmax:m149.58356水平转角管段过渡段最小长度Lmin:m83.056551tan(/2)1水平转角臂长L1:m80水平转角臂长L2:m120水平转角管段的平均计算臂长Lcm:m100弯头的弯矩变化范围M:N.M66422.3

12、971管顶单位面积总垂直荷载W直管段垂直荷载应符合:Q(sNp.max2)f0/(EIp106)管道介质温度升高时,管道中产生轴向压力,有向轴向法向方向凸出使管道弯曲的倾向,正常情况下地下稳定,当周围土壤约束力较小或因周围开挖而减小,受压管道会在横向约束最弱的区域丧失稳定,并在水平或垂直方向竖向失稳可能是设计不周引起,水平失稳多为埋地供热管道由于小口径管道一般敷设较浅,自重轻,因此在管网设计中对小管道的整体失稳应更加注意,无补偿冷安装时,通过增加埋深的方法。解决整体失稳问题。大口径管道可以采用预应力方法和降低无补偿管段(锚固段)的最大轴向压力,以避免整体失稳问题DN1000预制直埋保温管道敷设

13、深度1.5m时就满足抗垂直失稳的要求。 (E(t1-t0)-t)A106弯头曲率半径倍数1.5弯头工作管横截面平均半径rbm:m0.2095弯头工作管尺寸系数:0.1019133弯头平面弯曲环向应力加强系数b:4.12498095弯头在弯矩作用下最大环向应力变化幅度bt:MPa 283.935407弯头工作管强度验算:bt+0.5pt3【】弯头在内压作用下最大环向应力pt:MPa47.0857143等式左边:bt+0.5pt307.478264等式右边:3【】375验算:弯头强度合格图3图4llt.minHNa0.8FflLminHNa0.8Ffllt.minHFmaxl+N0.8 FfPdA

14、0lLminHFmaxl+ Ff20.8 Ff1 图5图6lLminHNalLminHNa+ PdA0lLminHFmax l+NlLminHFmax l + Ff+ PdA0注:1 lt.max、lt.min为转角管段的过渡段最大长度和过渡段最小长度。lt.max可由式(C1.1.1-1)求出;lt.min亦可由式(C1.1.1-1)求出,但式中Fmin应改为Fmax;2 为按曲线将横坐标改为/查出的值;3 为按曲线将横坐标改为/查出的值;4 为按曲线将横坐标改为l2 / lt.min查出的值;5 A0为管道流通面积。图1图2图1(1)l1l2LmaxH0.1Na(2)l1Lmaxl2HNa

15、0.8(Fmin l2+Ff2)(3)Lmaxl1l2LminH Na0.8Ff2(4)Lmaxl1Lminl2HNaFmaxl20.8Ff2(5)Lminl1l2HFmax(l10.8 l2)+ Ff10.8Ff2Fmaxl1+ Ff10.8(Fmaxl2+ Ff2)图2(1)l1Lmax;l2lt.maxH0.1Na(2)l1Lmax;lt.maxl2HNa0.8(Fminl2+ N2)+PdA0(3)l2lt.max;Fmaxl1HNa0.8(Fminl1+ Ff1)(4)Lmaxl1Lmin;lt.maxl2lt.max当l1l2时H Na0.8 N2+ PdA0当l2l1时HNa0.

16、8 Ff1(5)Lmaxl1Lmin;lt.minl2HNaFmaxl20.8 N2+ PdA0(6)lt.maxl2lt.min;Lminl1 HNaFmaxl10.8 Ff1(7)Lminl1;lt.minl2当Fmaxl1+ Ff1Fmaxl2+ N2PdA0时HFmaxl1+ Ff1+ Ff10.8(Fmaxl2+ N2)+ PdA0当Fmaxl1+ Ff1Fmaxl2+ N2PdA0时HFmax l2+ N20.8(Fmax l1+ Ff1)PdA0 40 当当LLmaxLLmax时时,取取L=LmaxL=Lmax0.039620163 直直埋埋管管分分支支点点干干管管轴轴向向位位移

17、移量量50mm50mm(t1-t0t1-t0)TyTy,或或lLminlLmin时时设计布置的管段长度l:m管段的热伸长量l1:m0.0370589220.0025612410.03962016348 过过渡渡段段热热伸伸长长或或分分支支三三通通热热位位移移进进行行补补偿偿时时96.2999743192.59994863000.0610903341678824.261167.8824261(t1-t0t1-t0)TyTy,且且l lLminLmin时时过渡段塑性压缩变形量lp:m管段的热伸长量l2:m热伸长计算取值l:m补偿器形成的最小摩擦长度:m补偿器形成的最大摩擦长度:m假定膨胀量长度(小

18、于最大):m 图3图4llt.minHNa0.8FflLminHNa0.8Ffllt.minHFmaxl+N0.8 FfPdA0lLminHFmaxl+ Ff20.8 Ff1 图5图6lLminHNalLminHNa+ PdA0lLminHFmax l+NlLminHFmax l + Ff+ PdA0注:1 lt.max、lt.min为转角管段的过渡段最大长度和过渡段最小长度。lt.max可由式(C1.1.1-1)求出;lt.min亦可由式(C1.1.1-1)求出,但式中Fmin应改为Fmax;2 为按曲线将横坐标改为/查出的值;3 为按曲线将横坐标改为/查出的值;4 为按曲线将横坐标改为l2 / lt.min查出的值;5 A0为管道流通面积。图3图4llt.minHNa0.8FflLminHNa0.8F

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