直埋敷设设计小谈

1、一、直埋敷设的原理（一）两种应力分析方法现在国内直埋敷设主要有两种应力分析方法，一种是弹性分析法，一种是弹塑性分析法又称安定性分析法。现行规程采用的是后者。1、金属材料的变形金属材料的变形可分为弹性变形阶段和塑性变形阶段。当管道受到较小的力的作用时，首先发生弹性变形，弹性变形是指材料的变形量与所受到的引起变形的力 成正比，即符合虎克定律，并当该力消失后，材料可 以完全恢复到原来状态；当应力继续增大，超过某一极限时，材料变形进入塑性变形阶段，材料的变形和应力不再符合虎克定律，该力消失后，材料也不能完全恢复到原来状态；2、弹性分析法弹性分析法的原理是控制系统的温差，使其引起的温度应力小于某一值，使

2、管道一直工作在弹性变形阶段。保证管道安全运行。现行规程没有采用该方法，这里只所以介绍，是因为国内有些书籍或者规范谈到的无补偿直埋的最高 运行温度时明显考虑或参考了该方法。所以就有了“无补偿直埋”的最高运行温度不超过80度 或者95度或者110度等等的说法。我这里不是说这些说法不对，只是它们不是现行规程 的观点。3、弹塑性分析法弹塑性分析法认为：管道在升温热膨胀过程中，有限的 塑性变形不会使管道破坏，因此该方法允许管道在一定 程度内进入塑性变形。也正因如此，弹塑性分析法允许的最高运行温度远大于 弹性分析法的允许值，使直埋热力系统的最高运行温度 可以达到140150度。（二）无补偿直埋敷设的基本原

3、理1、当循环温差小于应力分析的最大允许温差时，管道允许进行 无补偿直埋。2、设有一直管段，一端为自由端（盲端，补偿器或者弯头）， 一端无限长，如图（1）当系统温度升高时，管道向自由端膨胀，同时受到土壤摩擦 力的反向约束，温度应力与温度有关，温度一定时，为一定值。 最终，轴向力要和总摩擦力平衡，因此，有热伸长的膨胀的管 段不可能无限长，必是一有限值。发生热膨胀伸长的管段称为过渡段；过渡段以外的管道由于土壤摩擦力的作用，其热伸长被完全 约束，称为锚固段（也有资料称嵌固段）；过渡段和锚固段的交点称为锚固点。在锚固段内，没有热伸长，此段内的分支沿干管轴向方向上 是安全的，可以不设置固定墩和补偿器。注意

4、：在锚固段设置补偿器，会使锚固段变成过渡段，可能 会使其上的三通产生危险。因此，不恰当的补偿器设置，可 能使原本安全的锚固段变成危险的膨胀段，应尤为注意！（三）无补偿敷设和有补偿敷设，无补偿管段和有补偿管段 我见到，论坛上有不少朋友发帖子问，什么样什么样条件 的直埋管网可不可以进行无补偿敷设。从帖子可以看出，很多 人认为，可以进行无补偿敷设，就意味着整个管网可以不设置 一个补偿器。这是一个错误的观点。规程的应力分析表明，多数管径的无补偿直埋的最大允许循 环温差可以达到140度，其最高循环温度可以达到150度。但是，并不是说这些系统一定可以不设置一个补偿器。所以，这里需要特别说明的是-循环温差小

5、于最大循环温差意味着该管径管道允许进行无补 偿直埋敷设，只是说该管道进入锚固段的应力不会使直管段破坏， 长直管段可以无补偿直埋，但是并不是意味着所有的弯头和三通 都是安全的，某些弯头和三通依然可能存在危险，依然可能需要 局部设置补偿措施或者固定措施。因此，我个人不建议严格区分有补偿敷设和无补偿敷设，实际上如 果考虑到自然补偿的话，就不存在绝对意义的无补偿直埋敷设，只 有一段段的无补偿管段和有补偿管段。（个人观点，如有不同，欢 迎探讨二、直埋敷设的设计原则1、补偿器，不得已而用之非直埋补偿器应设置检修井，固定墩是个大大的钢筋混凝土墩，他 们大大增加工程造价，补偿器处还大大增加了漏水的几率。因此，

6、我的意见是：补偿器，不得已而用之；只要验算通过，就不要 设置补偿器和固定墩。尤其需要重申上面的话：不恰当的补偿器设置，可能使原本安全的锚 固段变成危险的膨胀段，应尤为注意！（个人观点，如有不同，欢迎探讨）2、通不过验算时，如果可能，优先采用自然补偿自然补偿可以降低工程造价，并减少漏水点，相对于补偿器补偿，应 优先采用。如：当三通的主管轴向位移小于50mm,可采用平行引分支的方法代替 设置补偿器的方法，补偿分支对三通的位移，保护三通。3、不要想当然，应对直管段和所有弯头和三通进行验算！工程实践表明，即使是60度的热水管道直埋，依然可能在局部地方 存在危险，需要做局部处理，因此一定要应对直管段和所

7、有弯头和 三通进行验算！（这几点原则是个人总结的，欢迎大家添加其它必要的原则有几个问题1、三通怎样进行验算？规程介绍的4.5.1楼主是怎样计算的？2、Z型管道楼主是按照直埋管道工程设计考虑的吗？3、实际施工中，经常出现弯头对接等情况，楼主是怎样考虑的谢谢4.5.1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.当不能满足上述条件时应进行加固.4.5.1条只说应做强度验算但是没有提供具体的验算公式在工程设计中我是按照王飞教授在 一书中介绍的方法做的就是该书P8991页介绍的很详细，你可以看看.另外，我想说说自己的一点理解我觉得：引起直管段破坏的主要原因:是温升引起的应力但是由

8、于最大允许循环温差很高实际上，直管段一般是不会破坏的而引起弯头，三通等局部构件破坏的主要原因:则是管道热位移引起的应力集中弯头的验算，规程中有具体的方法,国标图籍中有计算好的结果，不必多叙三通，由于缺少具体验算公式定性的考虑,我觉得，保证三通的安全主要是减小三通的应力的应力集中途径是减小三通的位移具体措施，则是 一书介绍的措施（我在5楼说的”应对所有三通进行验算”，指的主要是计算三通处的位移再根据位移不同选择不同的处理措施）另外,再按国标图籍进行三通加固国标图籍中的三通保护措施只有”平行引分支”的方法比王飞的书中少的多Z”型管道，我在实际工程中没有遇见过Z的中间段很长的很长的情况见过我就按两个

9、弯头处理了比较小的话可以参考P77页和05R410，55页的做法，很详细在设计图纸上的直管段，可能在实际施工中因为碰道障碍而调整，比如直埋管道前出现大口 径障碍物，管道不能左右拐弯，只能上下拐弯，这时经常会出现弯头对接或切割弯头连接的 做法,此时是否还认为该加弯头的管道还是直管段呢？另外，关于保温厚度，一般推荐经济厚度，在没有相关资料情况下，怎样确定保温厚度是否 合格?比如同样的DN500管道，管内介质温度70或150C,楼主选择的保温厚度是否相同 呢?还是有其他方法验算？楼上朋友的说的这种情况肯定不可以作为直管段看的 如果该拱位于轴向力较小的自由段，问题还不大 如果位于轴向力较大的锚固段,则

10、可能有危险保温厚度的问题我没有具体算过都是直接用的直埋预制保温管这个管生产时执行一个国家标准对保温厚度是有要求的我对100度以下的管网简单校核过它的壁厚完全可以满足要求再考虑土壤的热阻的话它的散热量远小于架空敷设的散热量150度的就不清楚了王飞的书中也没有提过这个问题而且05R410中给出的直埋管的规格其壁厚都是确定的根本没有给我们选择的余地所以估计那个标准要求的保温厚度考虑了温度可以达到150度但是不敢确定我一直没有找到那个标准估计那个标准对这个问题有答案我刚才用98R418管道及设备保温上的冬季推荐保温厚度和直埋管的厚度比较了一下发现DN300以上的直埋管的保温厚度足以用150度的介质温度在室外空气中-15度的温度下使用DN100300的保温厚度稍小于98R418冬季推荐保温厚度但是由于98R418冬季推荐保温厚度是在-15度的空气中敷设的而直埋预制保温管是在地下土壤中敷设的考虑到土壤热阻，应该也没有问题DN100以下的管道，很少会用于高温水管网所以以后对这个保温厚度问题应该可以放心请问：1、设计温度问题：供、回水管道都按照最高循环温度设计？还是供水管道按照最高循环温 度、回水管道按照实际回水温度设计？2、固定支架的挡板厚度05R410没有给，你们是怎样考虑的？这个厚度由结构专业确定吗？ 另外你提到的保温管制作标准应该是高密度