【《某小区供热工程中直埋管道应力验算计算过程案例》3100字】

某小区供热工程中直埋管道应力验算计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u28230某小区供热工程中直埋管道应力验算计算过程案例 19221.1一次网的敷设方式 1286801.1.1一次网的敷设原则： 1131661.1.2一次网的敷设形式： 2259491.1.3直埋敷设管段覆土深度计算 2226871.2直埋管道的应力验算 2111021.2.1直埋敷设预制保温管道的应力验算方法 257591.2.2直埋预制保温管的应力验算的规定 3123321.2.3管段稳定性要求 36101.3.管壁厚度的选定与校核 5237421.4.管道屈服温差的计算 837481.4.1管道屈服温差计算公式 8230891.4.2失稳计算 9100471.5弯头和折角的处理方式 11303721.6其余设备的设计 11214321.6.1阀门设计. 11199391.6.2检查室设计 111.1一次网的敷设方式1.1.1一次网的敷设原则：（1）管网敷设需要做到尽可能的降低工程量，从而使施工方便，快速，严谨。（2）管网布局应极大可能减少对周边地区的影响，保证小区的协调之美（3）管道必须保证在技术上的安全，避开或原理危险的地方。（4）管道主干线应尽量短而直。（5）一般情况下，供热管道必须沿道路敷设，并禁止通过仓库、堆场和扩建限制区。（6）在节约占地面积的同时，满足涉及到的运行安全，并尽可能使维修变得简便。1.1.2一次网的敷设形式：一次网的敷设有架空敷设和地下敷设这两种形式。同时，地下敷设又分为地沟敷设和直埋敷设两种。切实考虑到青岛当地地区的气候条件、整体建筑的美观性，一次网敷设选择地下直埋敷设，减少管道热损耗。1.1.3直埋敷设管段覆土深度计算直埋敷设的管顶覆土深度不应小于最大冻土深度以下0.15m，由青岛市气象参数可知青岛市的最大冻土深度为0.62m，则青岛市的最小管顶覆土深度h=0.62直埋敷设管段最小覆土深度见表7-3，处于对大管径管道安装安全的考虑，此次设计的覆土深度定位1.5m。表7-1直埋敷设管道最小覆土深度公称直径(mm)≦125150～200250～300350～400450～500车行道下(m)0.81.01.01.21.2非车行道下(m)0.60.60.70.80.91.2直埋管道的应力验算1.2.1直埋敷设预制保温管道的应力验算方法本次设计对直埋预制保温管道进行应力验算采用应力分类法。本节计算适用于整体预制保温直埋热水管道；但是也要注意钢管内管材料有明显的屈服极限。在进行直埋预制保温管道的应力计算和应力校核时，其热媒参数和安装温度应符合下列要求：（1）热水管网给回水管道的计算压力是循环水泵与管道最低点地形高差产生的静水压力和循环水泵最大出口压力之和。（2）管道工作循环的最高温度应按室外采暖计算温度下的热网计算；10℃是仅在采暖期运行的管网循环最低温度，全年运行管网管道工作循环的最低温度应为30℃。（3）安装时当地最低温度即为计算安装温度。1.2.2直埋预制保温管的应力验算的规定直埋预制保温管的应力验算应符合下列规定：直埋预制保温管的应力验算应符合下列要求：热膨胀、冷缩等位移约束引起的二次应力和内压、连续外载引起的一次应力的等效应力的变化范围不应大于计算温度下钢材的基本许用应力。（2）管道在内压和连续外载作用下一次应力的等效应力应大于钢材在计算温度下的基本许用应力[σ]。（3）管道局部应力集中处一次应力、二次应力和峰值应力的等效应力变化范围不应大于计算温度下钢材的基本许用应力[σ]三倍1.2.3管段稳定性要求一次网中，一次网对应的循环温差为60℃，1.6MPa；满足允许的最大循环温差。因此，一次网的无补偿直埋验算均合格。表7-2满足安定性条件允许的最大循环温差公称直径最大允许温差δTmax(℃)2.5MPa1.6MPa1.0MPaDN50145.8141.9149.4DN65144.9141.4149.1DN80143.5146.5148.5DN100141.6145.3141.8DN150138.5143.3146.5DN200138.2143.1146.4DN250134.6140.8145.0DN300134.6140.8144.9管段的稳定性，除了横向也需要考虑轴向应力对管道热伸长的影响。本设计中所有管道埋深（最小为1.5m）都大于表7-1所列的垂直稳定性要求的最小覆土深度。因此，一次网所有验算均可以通过。表7-3垂直稳定性要求的最小覆土深度，设计压力1.6MPa管径各种安装温差的最小允许管顶埋深（m）DND1201108575DN7076×4.00.810.740.560.49DN100108×40.680.630.460.39DN125133×4.50.700.660.470.40DN150159×4.50.650.610.430.36DN200219×60.710.670.460.37DN300325×70.620.590.380.29DN400406×70.640.620.480.311.3.管壁厚度的选定与校核1.3.1承受内压力的理论计算壁厚（8-5）式中—钢材在计算温度下的基本许用应力，MPa。—纵向焊缝减弱系数。对无缝的钢管=1.0，对单面焊接的螺旋缝焊接钢管，取=0.6。本设计采用单面焊接的螺旋缝焊接钢管。—管子内径，mm。—管子外径，mm；。—钢材在计算温度下的基本许用应力，MPa。—计算压力，MPa。1.3.2管子的计算壁厚和取用壁厚计算壁厚=+C（8-6）取用壁厚式中C—管子壁厚的附加值，在任何情况下，计算采用的管子壁厚附加值C不得小于0.5mm。对无缝钢管C=，其中是管子壁厚负偏差系数。对于本次设计使用的焊接钢管，当管壁厚度在6～7mm时，取C=0.6mm。5.5mm以下时，C=0.5mm。—管子的计算壁厚，mm；1.3.3计算内压折算应力MPa(8-7)式中—验算时的管壁厚附加值，对无缝钢管和产品技术条件提供有壁厚允许负偏差百分数的焊接钢管，按计算。(8-8)热水热力网供回水管道的计算压力均取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水压力。本设计准备首先选用一定厚度的管道，而后进行校核。校核示例以=325mm(DN300)管子为例进行壁厚校核，本次设计的设计压力为1.6Mpa=130MPa=1S1=Psj∗Dw2【σ】η+Psj由于C不得小于0.5mmC取0.5mmSjs=S1+C=1.98+0.5=2.48mm因为取用壁厚S取7mm计算内压折算应力MPa（8-9）==45.05MPa<【σ】所以DN300选用7mm壁厚满足要求。下表为一次网所有管径的应力计算管径D(mm)Psj(Mpa）Dw【σ】MPpaηS1CC1SjsSσos3001.632513011.9877675840.51.332.487767584745.055379194001.640613012.4831804280.51.332.983180428756.483950625001.651613013.1559633030.51.333.655963303772.00423286001.661813013.7798165140.61.334.379816514786.39576727001.671613014.3792048930.61.334.9792048937100.22292778001.681213014.9663608560.61.335.5663608567113.76790121.4.管道屈服温差的计算1.4.1管道屈服温差计算公式管道的屈服温差应按式（8-21）计算：（8-16）（8-17）式中—管道线膨胀系数，;—管道内的压力，Pa；ν—泊松系数，对钢材γ取0．3。n—屈服极限增强系数，n取1．3。—钢材基本许用应力。—钢管的壁厚，mm。—钢管的内径，m。以DN100为例进行计算。由式（8-22）可得=130，由式（8-21）可得二次网的<，故可以进行无补偿冷安装.1.4.2失稳计算按北欧标准TC107,避免整体失稳的垂直荷载Ｑ应满足下式：(8-18)式中—作用在管道上单位长度的垂直分布荷载，Ｎ／ｍ;—安全系数，＝1.1;—运行工况下管道最大轴向力，Ｎ;—钢管的弹性模量，Pa;—管道截面的惯性距,;—初始扰量，ｍ.初始扰量可按下式计算，其最小值为10mm（8-19）式中符号意义同式（8-23）垂直荷载Q包括以下三部分式中—每米管长的预制保温管自重（包括介质及保温材料），N/m；—每米管长的土层重量，N/m； —土壤的内摩擦角—土壤静压力系数，；—静土压力造成的剪切力，N/m；。以DN100管道为例计算整体失稳,本设计采用氰聚塑[7]直埋管道，假设管道上的覆土深度为1.5m，则对于DN100的管道=77N/m=83N/m左边：Q=6469+5042+83=11594N/m右边：N/m左边﹥右边故不失稳按照上述方法可对各个管道进行失稳校核。1.5弯头和折角的处理方式在一、二次网中，大部分折角为90°，也有部分折角大于或小于90°。根据《直埋供热管道工程设计》附录可以得出无保护措施最大允许折角，见下表7-7表7-4无保护措施最大允许折角弯头形式光滑弯头1.5DN，90°温差12011085DN2001.51.72.2DN2501.41.62.1DN3001.41.62.2DN3501.31.62.1DN4001.31.62.0DN4501.21.51.9DN5001.31.42.11.6其余设备的设计1.6.1阀门设计.在选择阀门的时候，需要做到阀门能承受1.5倍设计压力的试验压力。出于对压力、管径等因素考虑，本设计中一次网采用焊接蝶阀，排气采用排气球阀，泄水采用泄水球阀。二次网采用锁闭球阀（法兰连接）。1.6.2检查室设计当管段装有补偿器、阀门和其他管附件时，在这些附件的地方需要安装小室。此次设计