管道荷载计算方法
1033-2005管道荷载计算方法规定OK
T/ES 25 1033-2005
第5页
共 11 页
表2
结构及荷载的标准
荷载标注 集中荷载
均匀荷载
单位荷载
结构
管架主梁
3.1.3（1）（a） ——
O
管架次梁
3.1.3 （ 1）（ a ）
O
纵梁
3.1.3（1）（a） O
表4 荷载 等级 单位 荷载 计算 单位 荷载
a
0.050 0.059
b
0.075
0.06 ~ 0.084
c
0.100
0.085 ~ 0.109
d
0.125
0.110 ~ 0.134
荷载等级（单位：t/m2）
e
f
g
h
0.150 0.175 0.200 0.225
0.135 ~ 0.159
0.160 ~ 0.184
标准
T/ES 25 1033-2005
管道荷载计算方法规定
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2005-12-15 发布
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2006-01-01 实施
中国石化集团宁波工程有限公司
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管道荷载33-2005 第 1 页 共 11 页 实施日期：2006-01-01
(1)
式中
w:单位长度管重
b) 垂直管线的集中荷载
垂直管线上支点的集中荷载等于垂直部分全部荷载与水平部分 1/2 荷载之和。 例 2 垂直管线上集中载荷的计算方法：
管道支吊架负荷计算书
管道支吊架负荷计算书说明：1、标准与规范：《室内管道支架及吊架》 (图集03S402)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)《压力管道规范》 (GBT20801-2006)2、项目支架计算所采用的型钢库为：热轧普通槽钢 GB707-88 12#、10#、8#，采用E43型手工双面焊。
3、吊架的支座通过M12,M10膨胀螺栓固定在地下室楼板或梁上。
4、所采用管支架组合如下：4根DN200 间距6m 12#槽钢 8颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN125 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN100 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓4根DN125 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓4根DN100 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓2根DN100+2根DN65 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓一、管架跨距分析车库采用B1级橡塑保温，DN80、DN100保温层厚度32mm，DN125、DN150、DN200保温层厚度36mm；管道材质：Q235-B;钢管许用应力[δ]t=112，刚性弹性模量E t=2.1*105N/mm2；DN65无缝钢管外径73mm，壁厚4mm,线重7.536kg/mDN100无缝钢管外径108mm，壁厚4mm,线重10.26kg/m;DN125无缝钢管外径133mm，壁厚4mm，线重12.73kg/m;DN150无缝钢管外径159mm，壁厚4.5mm，线重17.15kg/m;DN200无缝钢管外径219mm，壁厚6mm，线重31.52kg/m;计算管道长度荷载如下：Q65=7.536 kg/m+1000*3.14*(0.073-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032* (0.065+0.032)=11.29 kg/m=11.29*9.8=110.64 N/m.Q100=7850*3.14*0.004*（0.108-0.004+1000*3.14*(0.108-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032*(0.108+0.032)=18.74kg/m=18.74*9.8 =183.65N/m.Q125=7850*3.14*0.004*（0.133-0.004）+1000*3.14*(0.133-0.004* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.133+0.036)=25.84kg/m=25.84*9.8=253.2 8N/m.Q150=7850*3.14*0.0045*（0.159-0.0045）+1000*3.14*(0.159-0.0045*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.159+0.036)=35.86kg/m=35.79*9. 8=350.76 N/mQ200=7850*3.14*0.006*（0.219-0.006）+1000*3.14*(0.219-0.006* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.219+0.036)=66.44 kg/m=66.44*9.8=651.06N/m经计算，求得管道截面抗弯系数W如下：W65=14.18 W100=32.753，W125=50.73,W150=82.005，W200=207.998；管道截面惯性矩II 65=51.74 I 100=176.86，I 125=337.35,I 150=651.94，I 200=2277.58；1. 按强度条件计算的管架最大跨距的计算公式： []tw qL δφ124.2max =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 W ——管道截面抗弯系数（cm 3） Φ——管道横向焊缝系数，取0.7[δ]t 钢管许用应力——钢管许用应力（N/mm 2）强度条件下计算得：L max(65)=7.09m 、L max(100)=8.37m 、L max(125)=8.87m 、L max(150)=9.59m 、L max(200)=11.21m2. 按刚度条件计算的管架最大跨距的计算公式： 30max 10019.0Ii E qL t =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 E t ——刚性弹性模量（N/mm 2） I ——管道截面惯性矩（cm 4） i 0——管道放水坡度，取0.002刚度条件下L max(65)=5.12m 、L max(100)=6.52m 、L max(125)=7.26m 、L max(150)=8.12m 、L max(200)=10.02m综合强度与刚度条件下管道最大允许跨距（取最小值）：L max(65)=5.12m> 4m，符合要求；L max(100)=6.52m>4m，符合要求；L max(125)=7.26m>4m，符合要求；L max(150)=8.12m> 4m，符合要求；L max(200)=10.02m>6m，符合要求。
管道荷载计算方法规定
中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001 0 新制定全部顾英张彦天郑明峰2002.04.01修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院管道荷载计算方法规定目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载3.3 摩擦力3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载1. 范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。
2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。
（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。
（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似) （5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击荷载由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。
（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。
2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。
当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。
（1）水压试验、气压试验充水重。
（2）正常操作条件。
正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。
（3）特殊操作情况（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。
管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。
（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。
应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。
（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。
2.3荷载组合（a）下表是在各种条件下同时起作用的荷载组合。
P : 集中荷载W: 均匀荷载Q : 单位荷载(单位面积重量)（2）假设地震荷载,风荷载及冲击荷载没有同时产生影响.（3）在水压实试验中无需标注管架,梁,结构等的垂直荷载.在其他情况下,当管线数量较少时，应单独标出每跟管线的垂直荷载。
管道的荷载计算方法
管道荷载计算方法注意（1）此设计规定应按照以下说明：管道设计工作应按照规定执行。
（2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。
在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。
2．荷载和外力的设计2.1通则当设计下列结构时，应考虑荷载。
各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。
2.2结构本体应计算结构本体和防火材料的重量。
2.3动设备对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。
在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。
2.4起重机荷载起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。
2.5容器、塔等除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。
根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。
（1）空重这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。
（2）操作重操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。
（3）水压实验荷载在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。
当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：在同一时刻，一台容器进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。
2.6活动荷载（1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级（a）A级主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。
例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。
（b）B级用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。
（c）C级承受特殊荷载。
要根据特殊需要进行设计。
（2）活动荷载见表1表1 生活荷载2.7风荷载风荷载应根据UBC确定，假设以下几点：风驻点压力q=140kg/m2（在10米高度）方向“c”重要系数I=1风力可从各个方向作用于构筑物，应考虑其最不利的情况（最大逆风向）。
埋地管道荷载计算-3
给水排水工程结构设计手册第7章活荷载1.单轮荷载，适用于车重10、15吨（H≤0.4）和车重20吨（H≤0.35）情况,深度H处的压力q1的计算公式P 后轴一个轮子的压力5000kga 后胎着地长度，0.2m 20cmcmH覆土厚度m 40cmq1=0.384615kg/cm22.一排轮子情况，两辆并列的车轮最小中距为1.3m时，考虑两个轮子的情况。
适用于车重10、15吨（H为0.4~0.65）及车重20吨（H为0.35~0.6）的情况。
P后轴一个轮子的压力5000kg a后胎着地长度，0.2m 20cm b轮胎宽度，50cm H覆土厚度m45cmq1=0.3367kg/cm23.4轮子并排情况，适用于车重10、15吨（H为0.65~0.8）及车重20吨（H为0.6~0.8）的情况。
P后轴一个轮子的压力5000kg a后胎着地长度，0.2m 20cm b轮胎宽度，50cm H覆土厚度m 45cmq1=0.2886kg/cm24.当H大于0.8米时弹性半无限体压力分布公式r=0时有即为P后轴一个轮子的压力5000kg R力作用点与计算压力点的距离r力作用点与计算压力点的水平距离H覆土厚度m 60cm qlmax=0.663889kg/cm25.履带车辆c 履带间净距180cm P 车辆总重50000kg a 履带着地长度450cm b 履带宽度，70cm H 覆土厚度m45cmq1=0.289352kg/cm2q1=0.225836kg/cm26.钢轨下深度H处的压力计算c轮距80cm P轮压5000kg n轮数20a枕木长140cm b枕木宽250cm H覆土厚度m 80cmq1=0.680272kg/cm27.线荷载作用下深度H处的压力计算P线荷载10kg/cm H 覆土厚度80cmx 计算力作用点与力作用线的水平距离，取0即为q1=0.0795kg/cm28.矩（圆形）形截面上作用均布荷载时，矩形面积中心下深度H处的压力q0地面均布荷载5kg/cm2c系数0.5q1= 2.5kg/cm29.刚性铺装层的影响集中荷载通过刚性铺装层作用在离铺装层深度H处的管道上压力R 混凝土铺装层的刚度半61.32733cmC25Ek混凝土的弹性模量280000kg/cm228000N/mm2h铺装层厚度20cm μ混凝土泊松比0.15κ铺装层下土的反力模量13.5kg/cm3P集中荷载5000kg H管道埋深60cm 根据H/R 0.9783566c系数0.09q1=0.119648kg/cm210.活荷载产生的侧向压力q1活载产生的垂直压力5λ侧向土压力系数0.5qc 活载产生的侧向土压力 2.5q1的计算公式。
管道荷载计算方法
管道荷载计算方法注意（1）此设计规定应按照以下说明：管道设计工作应按照规定执行。
（2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。
在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。
2．荷载和外力的设计2.1通则当设计下列结构时，应考虑荷载。
各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。
2.2结构本体应计算结构本体和防火材料的重量。
2.3动设备对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。
在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。
2.4起重机荷载起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。
2.5容器、塔等除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。
根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。
（1）空重这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。
（2）操作重操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。
（3）水压实验荷载在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。
当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：在同一时刻，一台容器进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。
2.6活动荷载（1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级（a）A级主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。
例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。
（b）B级用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。
（c）C级承受特殊荷载。
要根据特殊需要进行设计。
（2）活动荷载见表1表1 生活荷载2.7风荷载风荷载应根据UBC确定，假设以下几点：风驻点压力q=140kg/m2（在10米高度）方向“c”重要系数I=1风力可从各个方向作用于构筑物，应考虑其最不利的情况（最大逆风向）。
管道支吊架负荷计算书
管道支吊架负荷计算书说明：1、标准与规范：《室内管道支架及吊架》 (图集03S402)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)《压力管道规范》 (GBT20801-2006)2、项目支架计算所采用的型钢库为：热轧普通槽钢 GB707-88 12#、10#、8#，采用E43型手工双面焊。
3、吊架的支座通过M12,M10膨胀螺栓固定在地下室楼板或梁上。
4、所采用管支架组合如下：4根DN200 间距6m 12#槽钢 8颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN125 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN100 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓4根DN125 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓4根DN100 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓2根DN100+2根DN65 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓一、管架跨距分析车库采用B1级橡塑保温，DN80、DN100保温层厚度32mm，DN125、DN150、DN200保温层厚度36mm；管道材质：Q235-B;钢管许用应力[δ]t=112，刚性弹性模量E t=2.1*105N/mm2；DN65无缝钢管外径73mm，壁厚4mm,线重7.536kg/mDN100无缝钢管外径108mm，壁厚4mm,线重10.26kg/m;DN125无缝钢管外径133mm，壁厚4mm，线重12.73kg/m;DN150无缝钢管外径159mm，壁厚4.5mm，线重17.15kg/m;DN200无缝钢管外径219mm，壁厚6mm，线重31.52kg/m;计算管道长度荷载如下：Q65=7.536 kg/m+1000*3.14*(0.073-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032* (0.065+0.032)=11.29 kg/m=11.29*9.8=110.64 N/m.Q100=7850*3.14*0.004*（0.108-0.004+1000*3.14*(0.108-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032*(0.108+0.032)=18.74kg/m=18.74*9.8 =183.65N/m.Q125=7850*3.14*0.004*（0.133-0.004）+1000*3.14*(0.133-0.004* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.133+0.036)=25.84kg/m=25.84*9.8=253.2 8N/m.Q150=7850*3.14*0.0045*（0.159-0.0045）+1000*3.14*(0.159-0.0045*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.159+0.036)=35.86kg/m=35.79*9. 8=350.76 N/mQ200=7850*3.14*0.006*（0.219-0.006）+1000*3.14*(0.219-0.006* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.219+0.036)=66.44 kg/m=66.44*9.8=651.06N/m经计算，求得管道截面抗弯系数W如下：W65=14.18 W100=32.753，W125=50.73,W150=82.005，W200=207.998；管道截面惯性矩II 65=51.74 I 100=176.86，I 125=337.35,I 150=651.94，I 200=2277.58；1. 按强度条件计算的管架最大跨距的计算公式： []tw qL δφ124.2max =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 W ——管道截面抗弯系数（cm 3） Φ——管道横向焊缝系数，取0.7[δ]t 钢管许用应力——钢管许用应力（N/mm 2）强度条件下计算得：L max(65)=7.09m 、L max(100)=8.37m 、L max(125)=8.87m 、L max(150)=9.59m 、L max(200)=11.21m2. 按刚度条件计算的管架最大跨距的计算公式： 30max 10019.0Ii E qL t =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 E t ——刚性弹性模量（N/mm 2） I ——管道截面惯性矩（cm 4） i 0——管道放水坡度，取0.002刚度条件下L max(65)=5.12m 、L max(100)=6.52m 、L max(125)=7.26m 、L max(150)=8.12m 、L max(200)=10.02m综合强度与刚度条件下管道最大允许跨距（取最小值）：L max(65)=5.12m> 4m，符合要求；L max(100)=6.52m>4m，符合要求；L max(125)=7.26m>4m，符合要求；L max(150)=8.12m> 4m，符合要求；L max(200)=10.02m>6m，符合要求。
管道荷载计算公式
管道荷载计算公式在管道设计中，荷载是指作用于管道上的外力或外载荷，包括静荷载和动荷载两种类型。
静荷载是指静止状态下的荷载，例如管道自重、土压力、液体静压力等。
动荷载是指动态状态下的荷载，例如流体冲击、地震力等。
管道荷载计算的目的是确定管道的最大荷载，并根据这些荷载确定管道的尺寸、材质和支撑方式，以确保管道的安全运行。
常用的管道荷载计算公式包括以下几种。
1. 管道自重计算公式：管道自重是指管道本身的重量。
管道自重的计算公式为：自重= πD^2/4 × L × γ，其中D为管道的外径，L为管道的长度，γ为管道材料的单位重量。
2. 土压力计算公式：土压力是指土壤对管道的压力。
土压力的计算公式为：土压力= γ × H × (1 - sinθ)，其中γ为土壤的单位重量，H为管道埋深，θ为土壤的内摩擦角。
3. 液体静压力计算公式：液体静压力是指管道内液体对管道壁的压力。
液体静压力的计算公式为：静压力= γ × H × A，其中γ为液体的单位重量，H为液体的高度，A为管道的截面积。
4. 流体冲击力计算公式：流体冲击力是指流体在管道中流动时对管道壁的冲击力。
流体冲击力的计算公式为：冲击力= 0.5 × ρ ×V^2 × A，其中ρ为流体的密度，V为流体的流速，A为管道的截面积。
5. 地震力计算公式：地震力是指地震时地面对管道的作用力。
地震力的计算公式为：地震力= γ × H × A × R，其中γ为土壤的单位重量，H为管道的埋深，A为管道的截面积，R为地震加速度。
以上是常用的管道荷载计算公式，通过根据具体情况选择合适的公式进行计算，可以得到管道在不同荷载下的应力和变形情况。
在实际工程中，为了保证管道的安全性和稳定性，通常会选择保守的设计参数进行计算，并考虑一些不确定因素，如材料的强度、温度变化等。
管道荷载计算方法规定
中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001 0 新制定全部顾英张彦天郑明峰2002.04.01修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院管道荷载计算方法规定目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载3.3 摩擦力3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载工作规定中国石化集团兰州设计院SLDI 333C06-2001实施日期:2001-01-15 第 1 页共7 页管道荷载计算方法规定1. 范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。
2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。
（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。
（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似) （5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击荷载由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。
（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。
2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。
当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。
（1）水压试验、气压试验充水重。
（2）正常操作条件。
正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。
（3）特殊操作情况（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。
管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。
（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。
应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。
（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。
深埋管道的荷载计算
深埋管道通常是指埋设在地下的管道，其深度根据不同的应用领域和地质条件而有所不 同。由于深埋管道位于地下，因此需要承受来自土壤和水的压力，同时还要承受管道内 部介质压力等作用力。此外，深埋管道还具有保护管道不受外界因素影响，如自然灾害、
人类活动等，保证管道的安全运行和使用寿命。
深埋管道的应用领域
总结词
深埋管道广泛应用于石油、天然气、化工、城市给排水等领域。
详细描述
深埋管道广泛应用于各个领域，如石油、天然气等能源输送领域，化工原料和产品的输送，城市给排水系统等。 这些领域的管道系统通常需要承受较大的压力和各种复杂的环境条件，因此需要采用深埋方式来保证管道的安全 和稳定性。
深埋管道的发展历程
优缺点
数值法计算范围广，适用性强，但对计算机技术和数值计 算方法的要求较高。
实验法
实验法
通过实验手段，对深埋管道所受 的荷载进行直接测量和验证。这 种方法基于实际测试，结果可靠， 但需要建立实验设备和进行实地 测试。
适用范围
适用于对实际工程中的管道进行 测试和验证，尤其适用于复杂工 况和不确定性因素较多的情况。
水压力
地下水压力
地下水位对管道产生的侧向压力 ，与地下水深度、水压等因素有 关。
渗透压力
土壤中的水分通过土壤渗透至管 道周围，对管道产生一定的侧向 压力。
03 深埋管道的荷载计算方法
解析法
01 02
解析法
通过数学公式和物理原理，对深埋管道所受的荷载进行精确计算。这种 方法基于理论，计算结果准确可靠，但前提是需要知道管道所受荷载的 详细分布情况。
安全系数是衡量管道承受外力与材料强度之间 关系的重要参数，通常根据管道的使用条件、 土壤性质、外部环境等因素确定。
深埋管道的荷载计算
• • • •
预测荷载
• 人行道： 预测荷载=静荷载+活荷载 = Pj2+P人 = P路面+P填土+P自重+P人 =1.1*1*2400*H1*1+1.2*1.2*1800*H2*1+ P自重+350（kgf/ m2） （H1取0.2，则P=2592H+10+ P自重+350）
预测荷载
• 慢车道： • 预测荷载=静荷载+活荷载 = Pj2+26000/（（1.1547H+5.5） *（1.1547H+0.2））（kgf/ m2）
•
•
预测荷载
• • 绿化带： 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重 =∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重 =1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t =2592H+ρ*t（kgf/ m2） ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2（kgf/ m2） ф90/100PVC： Pj1=2592H+8（kgf/ m2） ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6（kgf/ m2） 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算 Pj=2592H
基本概念
• 2、弯曲应力
• 管壁的弯曲应力（管道埋深大于0.5米时） σ=M/W=R02（K1P1+K2P2）/W • σ：弯曲应力（MPa）； • K1：管道在静荷载作用下的弯矩系数； • K2：管道在活荷载作用下的弯矩系数； • R0：管厚中心半径R0=r+（R-r）/2（cm）； • W：单位管长的管壁截面系数（cm3/cm）
管道基础
• • • 1、影响地基的几个因素 （1）强度及稳定性。当地基抗剪强度不足以支 撑上部结构自重及附加荷载时，地基就会产生 局部或整体剪切破坏。 （2）压缩及不均匀沉降。当地基由于上部结构 的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形 时，特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时， 则会引起管道过量下沉，接口开裂。 （3）地震造成的地基土震陷以及车辆的振动和 爆破等动力荷载可能引起地基土失稳。 （4）地基渗漏量或水力比降超过容许值时，会 发生水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致管道 破坏。
管道荷载计算方法规定
中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001 0 新制定全部顾英张彦天郑明峰2002.04.01修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院管道荷载计算方法规定目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载3.3 摩擦力3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载工作规定中国石化集团兰州设计院SLDI 333C06-2001实施日期:2001-01-15 第 1 页共7 页管道荷载计算方法规定1. 范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。
2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。
（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。
（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似) （5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击荷载由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。
（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。
2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。
当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。
（1）水压试验、气压试验充水重。
（2）正常操作条件。
正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。
（3）特殊操作情况（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。
管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。
（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。
应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。
（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。
管道的荷载计算方法
管道的荷载计算方法常见的管道荷载包括静荷载和动荷载两种。
静荷载主要包括以下几种情况：1.重力荷载：由于管道自身质量而产生的荷载。
根据管道及其附件的重量和长度，可以计算得到。
2.压力荷载：由于管道内介质的压力而产生的荷载。
压力大小与管道的直径、壁厚、介质性质和送气/液体的压力有关。
3.土壤荷载：管道埋地运行时，深埋在土壤中的管道会受到土壤的压力和重力的影响。
计算方法主要依据土壤工程力学原理。
4.风荷载：对于埋地或露天敷设的管道来说，风的作用也会产生一定的荷载。
计算方法包括风压计算和风力折减系数的确定。
动荷载主要包括以下几种情况：1.流体作用力：当管道内流体流动时，流体的动量会向管道施加压力，产生一定的荷载。
计算方法主要根据流体力学原理和压力损失公式。
2.振动荷载：管道运行时受到的振动荷载来自于流体流动引起的脉动和共振，以及管道与被支撑结构之间的摩擦振动。
计算方法主要依据振动力学原理和结构动力学计算方法。
3.温度荷载：由于介质温度变化引起的管道自身热膨胀，会产生一定的荷载。
计算方法主要依据热力学公式和材料的热膨胀系数。
对于不同类型的管道和支撑结构，荷载计算方法会有所不同。
一般设计规范中会给出详细的计算方法和公式，以保证管道及其支撑结构的安全可靠。
在进行荷载计算时1.确定设计准则：根据设计准则要求，确定需要考虑的荷载类型和等级。
2.收集必要的数据：需要获取管道及其附件的重量、尺寸、介质性质等数据，以及支撑结构的材料、截面形状和尺寸等数据。
3.制定计算模型：根据实际情况，制定合理的计算模型，包括管道和支撑结构的几何形状和边界条件。
4.进行荷载计算：根据设计准则和计算模型，进行荷载计算，分析管道和支撑结构的受力情况。
5.评估结果和进行调整：根据计算结果，评估管道和支撑结构的安全性，并根据需要进行结构调整和优化设计。
6.编制荷载计算报告：对荷载计算过程和结果进行总结和整理，编制荷载计算报告，为设计和施工提供依据。
深埋管道的荷载计算
• 〔H1取0.2，那么P=2592H+10+ P自重 +350〕
预测荷载
• 慢车道：
• 预测荷载=静荷载+活荷载
•
= Pj2+26000/〔〔1.1547H+5.5〕
*〔1.1547H+0.2〕〕〔kgf/ m2〕
预测荷载
• 行车道： • 预测荷载=静荷载+活荷载 •=
Pj2+1.2*31200/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+ 0.2))〔kgf/ m2〕
预测荷载
• 绿化带：
• 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重
•
=∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重
•
=1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t
•
=2592H+ρ*t〔kgf/ m2〕
• ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2〔kgf/ m2〕
• ф90/100PVC： Pj1=2592H+8〔kgf/ m2〕
• ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6〔kgf/ m2〕
• 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算
•
Pj=2592H
预测荷载
• 行道：
• 预测荷载=静荷载+活荷载
•
= Pj2+P人
•
= P路面+P填土+P自重+P人
•
=1.1*1*2400*H1*1+1.2*1.2*1800*H2*1+ P 自重+350〔kgf/ m2〕
预应力计算
• ф90/100PVC:
深埋管道的荷载计算
管道基础
• • • 1、影响地基的几个因素 （1）强度及稳定性。当地基抗剪强度不足以支 撑上部结构自重及附加荷载时，地基就会产生 局部或整体剪切破坏。 （2）压缩及不均匀沉降。当地基由于上部结构 的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形 时，特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时， 则会引起管道过量下沉，接口开裂。 （3）地震造成的地基土震陷以及车辆的振动和 爆破等动力荷载可能引起地基土失稳。 （4）地基渗漏量或水力比降超过容许值时，会 发生水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致管道 破坏。
塑料管埋深
•
•
•
•
考虑管材强度、外部荷载、土壤状况、与其它 管道交叉、地下水位、冰冻情况等因素来确定。 外部荷载包括回填土的自重（静荷载）和过往 车辆的重量（活荷载）。 土壤对管道的荷重，随着管顶覆土深度的增加 而增加，而车辆等地面活荷载随着管顶敷土的 增加而减少，其联合作用荷载应通过计算确定， 结合管材强度，确定埋深。 埋深计算根据塑料管在最不理想情况下所受到 的压力和塑料管的抗压强度。
•
•
预测荷载
• • 绿化带： 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重 =∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重 =1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t =2592H+ρ*t（kgf/ m2） ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2（kgf/ m2） ф90/100PVC： Pj1=2592H+8（kgf/ m2） ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6（kgf/ m2） 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算 Pj=2592H
直径变形率
• 管道在荷载作用下的直径变形率 • ε=R03*（K1Pj+K2Ph）/（2EI）*100% ф90/100PVC： ε=0.0000171475*（0.132*Pj+0.076*Ph） 慢车道下： ε=0.0000171475*(259.2H+1976/((1.1547H+5.5)*(1.1547 H+0.2))) • 安全系数取1.5， • ε=0.00002572*(342H+1976/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+0. 2))) ε<5%
管廊荷载条件规定
管廊荷载条件规定1、管廊主梁上均布荷载管廊主梁上均布荷载计算公式：q = W / S式（图）中q ---- 管廊主梁上均布荷载，单位kN/m2W---- 在阴影部分内每延长米管道总荷载，单位kN/mS ---- 管道布置的总宽度，单位mL ---- 管廊横梁的宽度，单位m说明：（1）总荷载W包括钢管重量、物料重量和保温材料重量；（2）计算物料重量时，液体介质密度按1000 kg/m3；气（汽）体介质密度按0 kg/m3；DN≤150mm气（汽）管道按充水重考虑；（3）计算保温材料重量时，岩棉管壳密度按150 kg/m3，硅酸铝和微孔硅酸钙密度按200 kg/m3；（4）以上荷载计算不包括表4.1内液体管道和气（汽）体管道；（5）q数据圆整到0.1 kN/m2（相当于10kg/m2）；（6）一般情况下，管廊予留宽度不大于20%。
管廊次梁上均布荷载计算公式：q次梁= W小管道/ S---- 管廊次梁上均布荷载，单位kN/m2式中q次梁W小管道---- 在阴影部分内每延长米小管道总荷载，单位kN/mS ---- 管道布置的总宽度，单位m说明：包括小管道钢管重量、物料重量和保温材料重量；一般情况下，小（1）总荷载W小管道管道指DN ≤ 80mm的管道；（2）计算物料重量时，介质密度按1000 kg/m3；（3）计算保温材料重量时，岩棉管壳密度按150 kg/m3，硅酸铝和微孔硅酸钙密度按200 kg/m3；（4）q数据圆整到0.1 kN/m2（相当于10kg/m2）；（5）一般情况下，管廊予留宽度不大于20%。
管廊侧梁上均布荷载计算公式：w = W' / S'式（图）中w ------ 管廊侧梁上均布荷载，单位kN/mW'------ 在阴影部分内管道总荷载，单位kNS' ------ 管道布置的总宽度，单位mL' ------ 管廊侧梁的宽度，单位m说明：（1）总荷载W' 包括钢管重量、物料重和保温材料重量；（2）计算物料重量时，液体介质密度按1000kg/m3；气（汽）体介质密度按0 kg/m3；DN≤150mm气（汽）管道按充水重考虑；（3）计算保温材料重量时，岩棉管壳密度按150kg/m3，硅酸铝和微孔硅酸钙密度按200 kg/m3；（4）w数据圆整到0.1 kN/m（相当于10kg/m）；（5）当w小于2 kN/m（相当于200kg/m）时，可不向结构专业提条件。
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管道荷载计算方法注意（1）此设计规定应按照以下说明：管道设计工作应按照规定执行。
（2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。
在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。
2．荷载和外力的设计2.1通则当设计下列结构时，应考虑荷载。
各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。
2.2结构本体应计算结构本体和防火材料的重量。
2.3动设备对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。
在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。
2.4起重机荷载起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。
2.5容器、塔等除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。
根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。
（1）空重这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。
（2）操作重操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。
（3）水压实验荷载在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。
当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：在同一时刻，一台容器进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。
2.6活动荷载（1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级（a）A级主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。
例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。
（b）B级用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。
（c）C级承受特殊荷载。
要根据特殊需要进行设计。
（2）活动荷载见表1表1 生活荷载2.7风荷载风荷载应根据UBC确定，假设以下几点：风驻点压力q=140kg/m2（在10米高度）方向“c”重要系数I=1风力可从各个方向作用于构筑物，应考虑其最不利的情况（最大逆风向）。
对于宽度在4米或以下的架空管架，应计算作用在最大的三根管子上的风荷载。
对于宽度大于4米的架空管架，应计算作用在最大的四根管子上的风荷载。
2.8 管束拉力当换热气壳体的污垢系数等于或大于0.0008m2.hr.℃/kcal 时，换热气制作应按100%推力计算。
当污垢系数小于0.0008m2.hr.℃/kcal时，支座按推理的50%计算，即管束重量。
当支架支撑两台以上换热器时,该支架仅需按以下基础进行设计;一台换热器的管束处于将关键拨出的临界状态,而其他换热器是空的或处于操作状态.2.9 冲击荷载冲击荷载应根据钢结构AISC标准确定.2.10热应力(1)当热膨胀导致设备与支座之间的磨擦时，摩擦力为支座上的操作荷载与下列使用的摩擦系数的乘积。
表面摩擦系数钢与钢0.3钢与混凝土0.4(2)在设计管道指甲的梁时，应考虑刚直管架上的管道膨胀或收缩产生的水平摩擦力。
摩擦力按下式确定：F=0.3KW（0.4）式中，F：水平摩擦力W：管重包括介质和保温材料K：简化系数当一根梁支撑两根或两根以下管子时，K=1.0；当一根梁支撑三根或三根以上管子时，系数K根据下表确定：热管重量/总管重Ka＜0.5 0.50.5≤a≤0.7 0.670.7＜a 1.02.11 安装及检修时荷载对于构筑物的每一部分，都应考虑安装和检修时的各种可能荷载情况，并应注意最苛刻条件下的情况。
2.12雪荷载无2.13 地震荷载2.14 联合荷载(1) 构筑物及构筑物的每一部分，还有它们的指点和固定点，应为联合荷载的设计。
联合荷载见表2，表中使用以下组成构筑物本体重。
a-构筑物本体重b-设备重c-起重机荷载d-容器塔罐等空重e-容器塔罐等操作重f-容器塔罐等水压实验荷载g-动荷载h-风荷载i-管束推力j-冲击荷载k-热应力l-安装几检修时荷载m-雪荷载n-地震荷载注释2：只计荷载的50%注释3：只计荷载的50%注释4：只计荷载的25%，只针对火炬烟囱几其支架的设计目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的反作用力3.3 摩擦力1.范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于民用建筑、设备、工业炉平台的设计。
2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或热缩以及约束的位移引起的。
（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。
（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点的与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似)（5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击力由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。
（8）膨胀节的冲击及反弹作用。
2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。
当荷载已达到正常操作时的最大值，或在其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。
（1）充水重，由于内压产生的膨胀节的冲击力。
（2）正常操作条件。
正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。
（3）特殊操作情况（A）开车情况（从开车到正常操作的过度情况）。
管子从管架上松开，有设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。
（B）停车情况（从正常操作到停车的过度情况）。
应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。
（C）除焦，再生操作，蒸汽转化等。
2.3荷载组合下表是在各自条件下同时起作用的荷载组合。
如表1所示注(1)以下是上表中符号意义P:集中荷载W:均匀荷载Q:单位荷载(单位面积重量)(3)假设地震荷载,风荷载及冲击荷载没有同产生影响.(4)在水压实试验中无需标注管架,梁,结构等的垂直荷载.在其他情况下,当官衔数量叫少室，应单独表出每跟官衔的垂直荷载。
3.荷载计算方法3.1管道荷载3.1.1单位长度管重重量是以下各点的总和（1）管道（2）标准管子的单位荷载按照JGS220-311-3-01E中“管子重量和性质表（ANSI）”。
标准保温材料的单位荷载按照JGS-220-311-3-03E。
（3）介质气体，蒸汽或空气不包括在单位荷载中。
典型遗体的比重见表A（1）。
（4）管子永久荷载的其他辅助组成。
伴热，衬里材料等。
注；阀门，法兰等应作为集中荷载。
3.1.2结构及荷载的标注结构上受的荷载的标注方法应为表2中琐事的集中荷载，均匀荷载，单位荷载中的一种。
注：在条件中，若支撑大量小尺寸管线荷载，可作为均匀荷载标注。
3.1.3荷载计算方法（1）集中荷载（a）表3中荷载收据信息表明集中荷载的范围。
表3 集中荷载范围（b）集中荷载计算方法按以下方法计算集中荷载（I）水平关的集中荷载按以下方法计算：例1 水平管线集中荷载计算方法：“B”点集中荷载=l 1.w/2+ l 2.w/2 (1)式中w:单位长度管重(ii)垂直官衔的集中荷载垂直官衔上指点的集中荷载等仪垂直部分全部荷载于水平部分1/2荷载之和. 图2垂直官衔上集中荷载计算方法作用于”E”点的集中荷载E= l 3.w/2+ l 4.w+ l 5.w/2 (2)若没有规定”E”点,垂直部的荷载应分布在指点”F”和”D”,见下段(iii)(iii)有阀门等集中荷载引起的作用于指点的荷载,应以按比例分配的方法进行计算. 图3 阀门等集中荷载按比例分配方法阀门在’B”点的集中荷载”B”=l 1.P1/l1+l4P2/L2 (3)（iv）可以应用计算机计算集中荷载（v）由于管子上抬导致集中荷载不平衡，应再检查热应力计算结果。
（2）军部荷载的计算（a）指甲上均匀荷载的计算计算见例4图4支架上均部荷载的计算方法L ≤1.2S均部荷载“w”=W/S （4）（W应不小于100kg/m）L ＞1.2S均部荷载“w”=W×1.2/L （5）（W应不小于100kg/m）式中，W：阴影部分管子总荷载S：官衔总宽L：指甲宽度（b）计算方法见例5图5脊梁方向的梁上均部荷载的计算方法3.0m或后面指甲跨度的1/2，无论哪一个，选其中大的尺寸。
L ≤1.2S均部荷载“w”=W/L （6）（W应不小于200kg/m）L ＞1.2S均部荷载“w”=W×1.2/L （7）（W应不小于200kg/m）式中W:阴影部分管子总荷载S:管束总宽度L:梁木方向跨度(3).单位荷载的计算单位荷载应为单位面积的平均荷载,并应表出表4所示的荷载登记符号。
例如，计算出单位荷载为0.115t/m2表4荷载等级（单位：t/m2）（a）主梁上单位荷载计算方法计算方法见例6图6单位荷载计算方法L ≤1.2S单位荷载“q”=W/L （8）L ＞1.2S单位荷载“q”=W×1.2/L （7）式中W:阴影部分管子总荷载S:管束总宽度L:管架宽（假定中间梁位于主梁的中间）中间梁单位荷载的计算方法见例7图7中间梁单位荷载计算方法L ≤1.2S中间梁单位荷载“q”=W/L （10）L ＞1.2S中间梁单位荷载“q”=W×1.2/L （11）式中W:阴影部分的中间梁单位长度上管子总荷载S:管束总宽度L:管架宽（c）当管子被中间梁支撑时，应计算主梁和中间各自的单位荷载，并将其标注在荷载数据信息中。
主梁及中间梁支撑管道荷载的范围见例8图8中间梁上管道荷载范围主梁上管道荷载范围主梁上的荷载应由民用建筑工程师利用以下方程式计算主梁上管子荷载=〔主梁单位荷载×（A×L）〕－〔中间梁单位荷载×（1/2A×L）（12）。