城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析

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直埋热力管道设计理论浅析

直埋热力管道设计理论浅析摘要：根据直埋热水管道和直埋蒸汽管道的不同特性，介绍了两种管道的应力验算及强度计算，并对两种直埋热力管道的敷设方式和保温结构进行了分析比较。

关键词：直埋热水管道；直埋蒸汽管道；应力计算；保温结构1、概述国内外热力管道直埋技术的发展已经有 60 多年的历史。

随着高分子有机材料的发展，20 世纪 50年代初，国外开始研制预制保温管，采用聚氨酯泡沫塑料作保温材料，以高密度聚乙烯作为保温管的外壳。

由于这种保温管具有较好的防水性，因而可用于地下水位高、土壤潮湿的地区。

国内在 20 世纪 50 年代曾经采用浇灌泡沫混凝土的管道直埋敷设方式，20 世纪 70 年代采用沥青珍珠岩保温的热力管道直埋敷设技术。

1977 年对用沥青珍珠岩保温的直埋热力管道进行了无补偿直埋敷设实验。

20世纪 80 年代出现了两种新型的预制保温管：一种是保温结构为氰聚塑形式的预制保温管，一种是管中管形式的预制保温管。

目前这两种形式的预制保温管已大量生产，并广泛应用于城市供热管网及工矿企业。

近年来采用复合保温管结构的直埋热力管道也得到越来越广泛的应用。

随着我国“热电联产”的迅速发展，热力管道敷设方式有了重大变革，目前对150℃以下的热水管道，几乎全部实现直埋敷设，经过多年的研究开发和实际应用，技术已比较成熟和配套，并已有相应的技术规程做指导。

蒸汽管道直埋敷设近年来也得到了长足的发展。

经过多年的探索，现已出现理想的预制直埋式耐高温复合保温管，并探索出一整套科学的、实用的蒸汽管道直埋敷设设计方法和节点处理技术措施。

直埋热水管道和直埋蒸汽管道在设计、施工要求上均有很大不同。

本文从两种管道的应力验算、保温结构等方面进行分析和比较。

2、应力验算直埋热水管道和直埋蒸汽管道的应力验算均采用应力分类法［1］。

应力分类法的主要特点是将管道上的应力分为一次应力、二次应力和峰值应力三类，并采用相应的应力验算条件。

管道由内压和持续外载产生的应力属于一次应力，它是为了满足静力平衡条件而产生的。

直埋供热管道设计浅析

Technology Forum︱444︱华东科技直埋供热管道设计浅析直埋供热管道设计浅析徐成军储进昌范坤良（中国核电工程有限公司郑州分公司，河南郑州 450052）【摘要】本文简要介绍了直埋供热管道设计的基本方法，针对管道设计中的应力验算、热伸长量计算等难点进行了分析，为设计者提供了一些参考的措施和建议。

【关键词】直埋；供热；管道；验算城镇热力管网有架空敷设、管沟敷设、直埋敷设等多种敷设方式，其中直埋敷设具有基建工程少、建设周期短、投资省、对建筑物及交通影响小等诸多优点，在我国城镇热力管网工程中得到了普遍使用，是城镇热水供热系统优先采用的管道敷设方式。

1 确定敷设方案根据设计输入资料及现场踏勘结果，选择最经济合理的管道布置路径和安装方式。

热力管道布置的总体原则应该是技术可靠、经济合理和施工维修方便，综合考虑供热区域的城市规划、热源位置、热负荷分布以及道路交通、建筑物、水文地质等多方面因素。

直埋供热应采用工作管、保温管、外护管为一体的工厂预制管道，保温层厚度应满足设计规定，运行时管道外护管表面温度应小于50°。

直埋供热管道与其他设施的净距、最小覆土深度及其他敷设要求应符合城镇供热直埋热水管道技术规程CJJT81-2013的规定，同时需要根据管道布置的相关参数对管道进行应力验算。

2 管道的应力验算直埋供热管道在运行过程中受热应力及土壤作用力的影响，可能发生强度破坏和丧失稳定性等破坏方式，因此必须对管道进行应力验算以保证管道的运行安全。

2.1 工作管直管段的应力验算根据规程，管道的应力验算采用应力分类法，相关计算参数按规程规定取值。

现行规程根据安定性分析原理，对工作管直管段进行应力验算，公式如下：（1）（2）式中：σj—内压、热胀应力的当量应力变化范围(MPa)；v—钢材的泊松系数，取0.3；σt—管道内压引起的环向应力(MPa)；α—钢材的线膨胀系数[m/(m·℃)]；E—钢材的弹性模量(MPa)；t1—管道工作循环最高温度(℃)；t2—管道工作循环最低温度(℃)；[σ]—钢材的许用应力(MPa)；L—设计布置的过渡段长度(m)；A—工作管管壁的横截面积(m2)；F max—单位长度最大摩擦力(N)。

城市供热管道直埋固定墩设计初探

城市供热管道直埋固定墩设计初探高亮房永岩吴继昌（沈阳市热力工程设计研究院，辽宁沈阳 110014）摘要：本文介绍了城市供热管道直埋固定墩的样式及计算方法，分析了直埋固定墩的受力情况，并对特殊环境下固定墩的设计及选择进行了一些探讨。

关键词：固定墩；受力；样式。

Preliminary Study for The Design of Fixed Buttressof The City Heat-Supply PipelineGao Liang Fang Yongyan Wu Jichang(Shenyang Thermol Design Institute,Shenyang110014,China) Abstract:The article introduces the pattern and the calculation method of the fixed buttress.Analysis is made for the condition of the stress of the pipeline fixed buttress and carried out the discussion to its design method. Key words:fixed buttress;stress;pattren.0 引言管道支墩是管道的支撑结构，根据管道的运行性能和布置来确定管道支墩的位置，管道有地面敷设和地下敷设，管道支墩也分地上和地下两种，设计原理基本相同。

通过近几年在我国大面积应用实践，在热力工程中，直埋已成为最普遍采用的敷设方式。

供热管道直埋技术具有热损耗低、能耗低、工程造价低、防腐绝缘性好、使用寿命长、占地少、施工快等方面的优点，产生了可观的的社会效益与经济效益，然而直埋敷设方式的推力较大(尤其是大直径管)，固定墩的体积较大，相应的也带来了占地大，一次性浇筑困难(固定墩原则上不允许留施工缝)等问题。

直埋热网管道固定支墩设计分析

直埋热网管道固定支墩设计分析摘要：热电厂热网管道及城市集中供热管道常采用直埋方式敷设，但对直埋管道固定支墩设计分析的相关理论及处理方法并不完善，本文在工程实践基础上，对固定支墩尺寸设计、样式、配筋计算进行了分析总结，为类似设计提供参考。

关键词：供热管道；固定支墩；土压力；设计引言目前，随着我国热电厂的建设和北方地区城市集中供热的发展，热力管道敷设越来越广泛。

管道敷设方式主要为架空、地沟和直埋。

架空方式不但占据地下空间，而且需要地上空间，影响美观，在地上空间有限的厂区及城市很受限制。

地沟敷设方式需要年年进行维修，供热成本较高，同时接缝多，热损失大，能源浪费严重，施工周期长，对城市交通影响大，工程造价高等问题。

经过近年来的应用证明，供热管道直埋敷设具有良好的社会效益和经济效益，优点如下：工程造价低；热损失小，节约能源；防腐、绝缘性能好、使用寿命长；占地少、施工快、有利于环境保护和减少施工扰民。

因此，直埋方式已成为供热管道最普遍采用的敷设方式。

同架空敷设、地沟敷设供热管道一样，直埋供热管道上设置固定支墩，其目的同样是限制管道轴向位移。

固定支墩一般为钢筋混凝土结构。

1 固定支墩形状及间距固定支墩形状通常采用长方体、倒“T”形体、箱式等，其中长方体、倒“T”形体固定支墩应用较多，箱式固定支墩和管道阀门小室、补偿小室、泄水排气小室等合用，以降低土建造价。

为了节约投资，固定支墩间距应尽可能的大，同时固定支墩间距必须满足下列条件：管道的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；管道因膨胀和其他作用而产生的推力，不得超过支墩所能承受的允许推力。

2 固定支墩设计2.1 固定支墩受力荷载固定支墩主要承受管道的热膨胀冷缩约束力、内压不平衡力和活动段位移产生的作用力，同时作用于固定支墩上的外力还有主动土压力、被动土压力、支墩与土的摩擦力。

垂直外力有管道自重及管道内介质的重量、支墩及支墩上的土重量。

土压力可按朗肯土压力理论计算。

浅谈供热管网直埋敷设固定敦的设计与施工

浅谈供热管网直埋敷设固定敦的设计与施工摘要：当前，城市供热管网中的直埋敷设方式已经成为供热管道敷设的一种主要敷设方式。

在许多城区的集中供热管网布局中，直埋敷设的供热区域也逐渐扩展。

在这种情况下，城市热力管网对直埋管道的受力设计也相应的不断增加了要求。

供热管网直埋敷设固定墩的设计是否合理，在一定程度上将直接影响到工程造价和安全运行。

本文从供热管网直埋敷设的概念和发展现状出发，深刻分析了固定墩的受力状态和施工设计。

关键词：供热管网直埋敷设固定墩施工设计一、供热管网直埋敷设的相关概念供热管网敷设方式分为直埋敷设、地沟敷设和架空敷设这三种敷设方式。

直埋敷设与其他两种敷设方式相比，其具有对周围环境的影响和供热损失较小，施工周期相对较短、占地少、使用寿命长等优点。

因此，直埋敷设在城市供热领域的应用比较广泛。

总的来说，直埋敷设保温管所用的材料一般分为以下两种，一种是氰聚塑直埋保温管，这种保温管的保温层耐温最高可以达到120 ℃，采用高温聚氨酯保温层可耐温150 ℃，这种直埋保温管制作工艺较简单，价格较低，且接头现场处理较为容易。

另一种是直埋式预制保温管，这种保温管的性能相对于氰聚塑直埋保温管来说更好，但其价格也相对较高。

这种直埋式预制保温管的接头处需进行热熔焊、塑料焊，并需进行热塑带缠绕加强，因此施工难度比较大。

二、直埋敷设的发展现状随着社会经济的不断发展，城市集中供热已经成为城市供热的总体趋势，集中供热在其使用效果上也体现出了巨大的社会效益和经济效益，同时也极大的方便了居民的生活。

我国的供热管道直埋技术最早是从20世纪80年代起步，随后在2000年中华人民共和国建设部发布了《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》（CJ/T114-2000）以及2001年的《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管件》（CJ/T155-2001）的行业标准。

1998年，中华人民共和国行业标准《城镇直埋供热管道工技术规程》（CJJ/T81-98）的颁布和实施，从这以后，我国供热管道直埋技术逐渐走向制度化和规范化。

浅谈城市直埋供热管道固定墩推力计算方法

是直管段强度验算的重点。A1A1 面管道施加给固定墩的轴向
力 P1=Na1=[αE(t1-t0)-νσt]A×106=17483kN
（3）
1.4 A2A2 面管道施加给固定墩的受力 P2
L2 段处的固定墩处于完全锚固段，其受到的主动力包括
热膨胀力和泊松力，因此，段的热膨胀被完全压缩。此时，
直埋供热管道的轴向内力等于主动力减去内压不平衡力。L2 段处的固定墩处于锚固段，合成推力时，此侧推力乘以 0.9
的安全系数。
P2=0.9Na2-Fn
=[αE(t1-t0)-νσt]A×106-PnA0=15634kN 1.5 主动土压力 Pa 和被动土压力 Pp
（4）
在施工时，虽然要对固定墩的土壤夯实，但是，土壤也
不是理想的刚性体，所以在热力管道实际运行时，固定墩存
在实际微量位移。在热力管道的运行过程中，随着温度的升
（1）
为计算固定墩处于锚固段还是过渡段，需要计算过渡段
最大长度：
( ) Lmax =
α E (t1 − t0 ) −νσ t
Fmin
Aax=586m，可知 L1 ＞ L2 ＞ Lmax。因此，固定墩
处于锚固段，管道热伸长完全受阻，热膨胀力完全转化为管
道内力。此时，是管道中内力、轴向应力最大的直线管段，
图 1 直埋管道固定墩受力模型 1.2 固定墩受力分析
固定墩宽、厚、高分别为 b、d、h，固定墩墩顶覆土高度为 h1，在供热管道运行过程中，随着管内水温的升高，固定墩在管道热膨胀力作用下，产生微量轴向位移，管道运行时，固定墩受力如图 2 所示。
直埋供热管道的轴向力有主动轴向力和被动轴向力，主动轴向力包括热膨胀力和泊松力，被动轴向力有土壤摩擦力、补偿器位移阻力、主动土压力和被动土压力。固定墩在管道运行过程中受力俯视图如图 3 所示。

城市供热管网固定墩受力状态及其直埋敷设设计探讨

137中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.06 （下）冬天来临后，越来越多的城市都开始采用供暖的方式度过寒冷的冬天。

城市集中供暖不仅能够度过寒冷的冬季，还能够促进能源的节约高效消耗，推动和保障城市供暖热系统的稳定和安全。

随着城市化进程的不断发展，现在人们对供暖系统的需求也越来越大，为了更好地为人民服务，保障能源的节约高效利用，推动城市供热管网系统的安全稳定，本文对城市供热管网固定墩的受力状态及其直埋敷设设计进行了分析研究。

1 城市供热管网的直埋敷设城市的供热系统具有降低能源消耗、废弃排放、减少对空气的污染等优点。

城市集中供暖与原来的家庭烧煤用碳等增暖方式相比具有很多优点，集中供暖能够从锅炉的烟囱设计等方面入手尽最大可能将资源充分利用，提供能源的燃烧利用率，使能源能够高效利用，从而有效地减少环境污染、能源浪费的问题。

本次分析的是城市供热管网的直埋敷设。

地下敷设长输供热管线的方式，是当前阶段最为常见、应用范围最广泛的方式。

其中直埋的敷设方式，需要采取一系列措施保障长输供热管线的防腐性和防水性等。

直埋敷设是一种城市供热管网的固定设计，这种方式主要是利用固定墩实现，所以最重要的就是要对固定墩设置，然后将固定墩之间的距离计算出来。

另外，直埋式的供热管道所使用的抵偿功能，需要对两个固定点之间的管道热伸长量有效满足。

所以在对城市供热管网进行直埋敷设时需要进行核算，不断优化城市供热管网的直埋敷设。

城市供热管网固定墩受力状态及其直埋敷设设计探讨孙哲（天津市热电有限公司，天津 300161）摘要：我国冬季相对比较漫长，且北方普遍在冬季都处在一个非常寒冷的天气里，这时候解决问题的一个常见的方法就是供暖。

本文主要从城市供热管网固定墩的受力状态入手分析研究固定墩的优化支墩设计及其直埋敷设设计。

关键词：供热直埋管网；供热管道；固定墩中图分类号：TU995.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）06（下）-0137-02在采用直埋敷设时最好采用聚氨酯夹克、氰聚塑起到保温和防腐的作用的材料。

直埋热力管道板肋型固定支墩的优化设计

直埋热力管道板肋型固定支墩的优化设计石家庄市热力煤气规化设计院王希杰目前我国城市集中供热工程大多采用直埋供热管网，这是由市容美化要求所决定的。

城区内的直埋供热管网由于场地和外界条件的限制，管网的固定支墩有时承受管道的推力又是很大的，如何经济合理的设计好固定支墩，是当前的重要研究课题。

要搞好固定支墩的设计，首先要解决的问题是依靠什么来保持支墩的稳定，其次是支墩采用何种科学合理的结构型式。

我院自八十年代中期承担石家庄市集中供热工程以来，不断探索，最终搞出了板肋型固定支墩，并在市内普遍采用，经十几年管网运行实践证明，板肋型固定支墩具有投资最省、便于施工，受力性能良好的特点，从未发生任何事故，是最佳的固定支墩型式，应予大力推广。

现将我们的设计方法介绍于后，供同志们参考。

板肋型固定支墩是一种轻型板肋结构，它由挡板墙、肋墙、底板和脚梁四部分组成。

其受力稳定原理，主要是依靠支墩底板以上回填土重来抗衡固定支墩所承受的管道推力。

两道肋墙既是挡板墙的两侧支点，又是底板的纵肋。

底板两端的脚梁和中间的挡板墙三者构成了底板的横肋，因此支墩底板可以做得很薄，从而使支墩工程量大大减少。

挡板墙是直接承受管道推力的重要构件，它生根于底板之上，两端又固接在肋墙上，是一个三边固接一边悬臂的板，具有很大的承受外力的性能，因此其截面、配筋都很小。

脚梁是固定支墩的抗滑、抗倾覆构件，它是以两肋墙作支点的一跨两端带悬臂的梁，也是最经济合理的构件。

由于板肋型固定支墩的构件布局科学合理、相互支撑，因此造就其成为轻型板肋结构，它是工程量小、配筋少、投资省的最佳的固定支墩。

一、设计数据取值地基允许承载力[f]=130KPa基础边缘允许最大压应力≤1.2[f]底板以上基础及回填土平均容重r=19KN／m3基础稳定安全系数K=1.8基础适宜长宽比A／B=1.0～1.2管顶最小覆土厚度1m基底埋深h0=1.5～2.5m管中距底板顶面高度H1=0.4～0.5m。

城镇供热直埋热水管道工程的设计分析

城镇供热直埋热水管道工程的设计分析摘要：对于城镇地区的供热管网系统来讲，直埋热水管道属于非常关键的基本组成部分。

相比于地沟敷设这样的传统热水管道布置方式来讲，直埋热水管道的敷设模式更能确保城镇供热良好的实施，方便管网敷设施工操作并且能够降低城镇供热系统运行中的污染与能耗。

因此，城镇供热系统中直埋热水管道敷设的合理设计和充分运用应该被重视。

关键词：城镇供热；直埋热水管；管道工程；工程设计一、城镇供热直埋热水管道的特征与种类在城镇供热管网系统中，直埋热水管道的基本特性就是将预制好供热管道直接在城镇地表之下埋设布置，确保地表之下的城镇供热管道能够发挥均衡分配与利用城镇供热能源的效果。

目前，地沟敷设城镇供热管道的模式已经被逐步替代，这从客观上体现了直埋热水管道工艺运用于城镇供热管网系统的重要实践价值。

城镇供热管网系统中的直埋热水管道，可以达到降低城镇供热能源损耗、均衡分配与使用城镇供热能源、节约管网埋设施工成本以及杜绝管网埋设生态污染的目标。

目前现有的直埋城镇供热管道大体可以划分为弯管与直管的两种管道结构种类，并且现有的直埋热水管道包含无补偿管段以及有补偿管段的两种重要结构组成方式。

对于无补偿的直埋热水管道敷设方式而言，在管道布置时不采用管道补偿器，在管道受热时没有其他的补偿措施，而是靠管材和管件本身的强度来吸收热应力。

与之相对应的有补偿直埋热水管道敷设方式，是在布置管道时通过管道的自然补偿和额外设置的补偿器来解决管道受热时产生的位移和热应力。

以上两种方式可以独立使用，也可以根据项目实际情况相结合使用。

但由于管道补偿器的使用寿命有限，管道长期运行后补偿器所在位置容易出现损坏的情况，使得管网的整体运行受影响，所以近年来在城镇供热管道设计中更倾向于采用无补偿的敷设方式。

二、城镇供热直埋热水管道工程的设计规划要点（一）直埋热水管道的布置规划布置于地表以下以及穿越河道底部的直埋热水管道必须要满足管道稳定性能，确保管道上部覆土层厚度能够满足管道安全运行的要求。

浅谈城镇直埋供热管道的设计施工

浅谈城镇直埋供热管道的设计施工摘要：直埋供热管道铺设方式占地小、周期短、维护简单、投资小，这些特点满足了城市建设的需要。

本文详细阐述了城镇直埋供热管道的设计施工内容。

关键词：供热管道；直埋；设计；施工引言直埋敷设方式越来越广泛的应用于供热管道的敷设，随着直埋敷设技术的不断发展,要求设计者采用更为合理、全面的受力设计方法，促进直埋敷设技术的发展。

一、城镇供热管道设计1、直埋供热管道的应力对于直埋管道来说无论其管径多大，管道所产生的应力主要是管内介质的内压力和管道发生轴向位移时的土壤轴向摩擦力，还有管道发生侧向位移时的土壤侧向压缩反力。

内压力所产生的一次应力和土壤侧向压缩反力引起的管道二次应力的计算方法按照现有的《城镇直埋供热管道工程技术规程》（CJJ/T81-98）进行计算，但土壤轴向摩擦力引起的一次应力在现有的《规程》中忽略了管道本身自重的影响，这在小口径直埋管道强度计算中是没有问题的，但对于大口径直埋管道由于管道本身自重大，当管道发生轴向位移时，由自重产生的管道与土壤之间摩擦力不可忽略。

摩擦力的计算公式中应当考虑管道自重这一项，即：ｆ=μ[πρg(H+Dw/2)Dw+G]其中：ｆ—轴线方向每米管道的摩擦力，N／m；μ—外管壳与土壤的摩擦系数；ρ—土壤密度，kg／m3，一般砂土取1800kg／m3；g—重力加速度，m／s2；H—管顶覆土深度，m；Dw—预制保温管外壳的外径，m；G—每米预制保温管的满水重量，N／m。

管道轴向应力：σZ=F／AσZ—管道轴向应力，MPa；F—管道轴向力，N；对于处在过渡段的管道F=ｆ·L，L—过渡段长度，m；A—钢管管壁横截面积，mm2。

通过计算，对于DN1000的预制保温管埋深在1.2～1.5米时，由管道自重引起的轴向应力约占上式计算轴向应力的10%左右。

2、过渡段长度计算当直管段两端补偿装置间距大于过渡段极限长度（最大摩擦长度）两倍时，在两（自然）锚固点之间会形成一无补偿管段（自然锚固段）；当补偿装置间距小于等于两倍过渡段长度时，以驻点为界分为两个过渡段（有补偿段）。

集中供热管网工程中直埋固定墩计算与设计问题初探

集中供热管网工程中直埋固定墩计算与设计问题初探杨旭东（甘肃省建筑设计研究院，甘肃兰州730030）摘要：集中供热管网工程中管道敷设的方式普遍采用直埋敷设，为限值直埋供热管道的轴向位移而设置固定墩，本文就固定墩的受力情况、设计方法、样式及设计中需要注意的问题进行一些探讨。

关键字：固定墩；受力分析；设计方法；选型集中供热管网工程中管道敷设的方式有地沟辐射、架空敷设、直埋敷设。

相对地沟及架空敷设，直埋敷设具有占地少、施工周期短、维护量小、寿命长等诸多优点，适合城市建设的要求，在我国已得以广泛应用。

我国城市人口密集，随着区域供热的不断发展，实际工程中的热水直埋管道的管径已突破现实行中国家建筑标准设计图集05R410《热水管道直埋敷设》（以后简称“图集”）的适用范围，当管道直径大于DN50D时，固定墩没有选型。

相比小直径管，大直径管对固定墩的推力较大，固定墩的体积也更大，相应的也带来固定墩占地大、大体积混凝土如何浇筑、如何保证其耐久性等问题，本文就固定墩的受力情况、设计方法、样式及设计中需要注意的问题进行一些探讨。

1固定墩的受力情况分析固定墩为限值直埋供热管道的轴向位移而设置，主要承受管道轴向水平推力，直埋管道对固定墩的最大推力，应分别计算水压试验推力、运行状态推力，设计固定墩承受单根还是双管推力，从中选取最大值。

固定墩承受管道的水平推力同时，作用于固定支墩上的水平外力主要有固定墩周边土的主动土压力E a、被动土压力E P、静止状态下的静止土压力E0以及固定墩底面、侧面、顶面与周边土的摩擦力（f1，f2，f3）；垂直与固定墩的外力有固定墩上部的覆土重G1、固定墩自重G g及管道自重及管道内介质的重量。

1.1 固定墩上的土压力固定墩上土压力的大小及其分布规律受到固定墩可能的移动方向；固定墩周围回填土的类别及压实系数等因素的影响。

根据固定墩的位移情况和其后背土体所处的应力状态，土压力可分为主动土压力E a、被动土压力E P、静止状态下的静止土压力E0。

浅谈城镇直埋供热管道的设计施工

２Ｑ１
Ｑ：Ｑｆ王）
ＣｈｉｎａＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ
建筑技术
浅谈城镇直埋供热管道的设计施工
吴江山
（黑龙江省农垦宝泉岭管理局建筑设计院，黑龙江
有轴向位移产生的土壤轴向摩擦力和侧向位移产生的土壤侧向压缩反力。另外，在管道局部结构不连续处会产生应力集中，对应的应力称为峰值应力。峰值应力不会引起显著的变形。但循环变化的峰值应力，也会造成钢管内部结构的损伤，导致管道疲劳破坏。管道在弯头、三通处产生的应力属于峰值应力。由于土壤的均匀支撑，管道的自重没有产生自重弯曲应力，故一般忽略不计。但是对于热网中常用的管道，其公称壁厚要远远大于该压力所需的设计壁厚，内压产生的实际应力也就远远小于管材的屈服应力。相反，由于管道中热胀变形不能完全释放，使管道产生了较大的轴向压力和压应力，其规格厚度。中轴向压应力可能与屈服应力处于同一数２直埋管道的布置量级上。因此，在直埋敷设热力管道中，内压直埋供热管道的布置应符合国家现行的影响较小，管道产生爆裂的可能性很小，标准《城市热力网设计规范》的有关规定。管而温度的影响则较大，因此，直埋供热管道道布置的合理与否直接影响到管道的敷设能否安全运行的至关重要的因素是热应力方式。热力网的布置应在城市建设规划的指的大小。导下，考虑热负荷的分布，热源的位置，与各５防止直埋管道破坏的方法５．１防止循环塑性破坏种地上、地下管线及构筑物、园林绿地的关系等因素，经技术经济比较来确定。管道温度在管道工作循环最高温度与３直埋管道的敷设最低温度问变化时，所产生的应力变化是循直埋供热管道的敷设方式按照长直管环塑性破坏的起因。无论是锚固状态的管段是否允许出现无补偿管段可分为两大类：道，还是滑动状态的管道，应力变化都与安有补偿敷设和无补偿敷设。有补偿敷设可用装温度无关，故预应力安装不解决冷安装的于各种供热系统，而无补偿敷设是有必要条循环塑性破坏的问题。当锚固状态的直管段件的，即使采用预热安装也是如此。在直埋满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，管道敷设时需注意的要点：管道尽可利用转锚固状态的管道允许存在，该直管段可以采角自然补偿。从干管直接引出分支管时，在用无补偿安装方式，当然包括了无补偿冷安分支管上应设固定墩或轴向补偿器或弯管装方式。否则，应在该直管段设置补偿装置，补偿器。三通、弯头等应力比较集中的部位，并通过调整补偿装置间距，控制管段上的应应进行验算，验算不通过时可采取设固定墩力变化，使之不产生循环塑性破坏，这时，该或补偿器等保护措施。当需要减少管道轴向直管段就变成有补偿安装方式。力时，可采取设置补偿器或对管道进行预处５－２防止疲劳破坏理等措施。当地基软硬不一致时，应对地基疲劳破坏是指管道的局部地方由于应做过渡处理。埋地固定墩处应采取可靠的防力集中引起的局部循环塑性变形导致的局腐措施，钢管、钢架不应该裸露。轴向补偿器部破坏。直埋供热管道的弯头、折角、变径及和管道轴线应一致，距补偿器１２ｍ范围内三通等管件处都会产生应力集中。在温度和管段不应有变坡和转角。压力变化过程中，应力集中引起的峰值应４直埋管道的作用及应力特点力，将在很小的局部范围内产生循环塑性变直埋供热管道的安全性取决于管道中形，导致了疲劳破坏。疲劳破坏也与应力变的应力大小，而应力的大小又取决于作用于化有关，峰值应力的变化范围越大，疲劳破管道的荷载，在直埋供热管道中，荷载包括坏所经历的时间越短，表现为局部开裂、漏主动荷载和被动荷载。不同类型的荷载，使水等。防止疲劳破坏主要是采用固定墩加固管道产生不同性质的应力，进一步可能导致和补偿器补偿的方式解决。不同方式的破坏。温度和压力是热力管道上５－３防止失稳破坏最主要的两种作用荷载。对于直埋管道，还在进行直埋供热管道设计时，除考虑循

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析1、城镇供热管道设计1.1直埋供热管道的应力无论多大的直径埋管道,管道内部压力产生的压力主要是管介质和管道轴向摩擦当土壤的轴向位移,和管土的侧向位移横向压缩反应。

压力产生的内部压力和土壤侧向压缩反应引起的二次应力计算方法根据现有“城”的直埋供热管道工程技术规范(CJJ / t81 - 98)计算,但现有的土压力引起的轴向摩擦“纪律”忽略管道本身重量的影响,这在小直接埋管道强度计算是没有问题,但是对于大直埋管道由于管道本身自重大,当发生管道轴向位移时,由自重产生的管道和土壤之间的摩擦不应被忽视。

1.2过渡段长度计算当补偿装置的两端直接管间距大于过渡段的长度限制(最大长度的摩擦)两次,可以形成两个(自然)锚点之间的无偿部分(自然锚固段);当补偿设备间距小于或等于两次过渡段的长度,由一个静止的点分为两个过渡段(补偿)。

没有补偿直埋敷设方式冷安装条件:根据弹性理论分析(1.35σeq[美国])或更低,只要温差不大于弹性安装温差,直管道直埋敷设方式不允许安装补偿器和无偿,管道在弹性状态下运行。

换句话说,当安装一个温差大于弹性温差,直部分中不允许存在锚定,必须安装补偿器,设置补偿器的最大间距是管存在过渡段的锚固长度的两倍。

过渡段长度可以根据现有的停滞时期在单轴应力和摩擦。

弹性温度(58.0 ~ 67.4℃)和管道工作压力(1.0 ~ 2.5 Mpa),公称直径(dn40 - 1000)。

采暖管道安装温度计算在10℃,供水温度的设计一般都大于80℃,温度低于80℃,因此,无论第二网络,直接埋管供水管道必须安装补偿装置、回水管可以考虑无偿。

根据弹塑性理论分析(σeq 3(σ)或更少),等效应力小于屈服极限的两倍,引入安全系数后,取而代之的是容许应力的3倍。

基于弹性稳定性分析的温度(121.0 ~ 149.3℃)也增加了许多,这样,即使水温高达140℃,采用直线冷段和安装没有补偿直埋敷设方式。

直埋热网管道固定支墩设计分析

直埋热网管道固定支墩设计分析作者：吕智超来源：《科学与技术》2018年第25期摘要：本文主要围绕热管道固定支墩设计工作展开分析，通过研究支墩设计的必要性和各阶段设计工作存在的问题，结合具体案例来开展分析工作，明确其设计的注意事项，推动各项工作更好地开展，提高设计的整体有效性。

关键词：供热管道；固定支墩；结构设计1.固定墩设计必要性分析当前城市热网建设工作开展过程中，受到多方面因素的影响，其热力管道敷设方式也会存在差异，一般包括架空、直埋及地沟敷设三种。

实际建设工作开展过程中，架空需要占用地上和地下空间相对较多，因而在老城区以及城市内部施工过程中可能会受到诸多限制。

而地沟敷设方法会浪费大量的能源，同时其散热相对较快，施工周期也相对较长一定程度上影响了后续各项工作以合理方式开展。

就当前来说，使用供热管道直埋敷设是比较经济实惠的做法，同时其施工速度和建设周期等都能满足快速供热的要求，在当前社会中具有相对较为广泛的应用。

为了保证供热的效果和质量，避免工程在应用过程中出现问题，必须及时开展固定支墩设计和安装工作，避免管道出现位移等问题。

就当前来说，主要使用钢筋混凝土结构作为支墩的主要应用材料。

2.固定支墩形状和间距一般来说，固定支墩一般都会设计成“T”型和箱型，根据其实际应用需要进行一定的调整。

就当前来说，“T”型的热损耗相对较小，同时对小室补偿等工作贡献相对较大，在现阶段具有相对较为广泛的应用。

为了减少施工成本支出，在设计支墩之间的间距的过程中，应当尽可能将其间距扩大，通过合理计算管道热伸长度和补偿器补偿之间的关系等，合理设计推力值，避免在应用过程中出现其他不必要的问题。

3.固定支墩设计分析3.1设计数据取值支墩设计工作开展过程中，为了保障其各项工作顺利开展，应当加强对各类数据之间的联系和相互作用的重视，尽可能将安全系数控制在一点八，而供热管埋藏的深度一般在一点五到二点五米之间是不错的选择。

为了避免出现供热管问题影响地上的现象，应当将管道上方覆土的厚度保持在一米以上，可以有效提高其各项工作的整体有效性。

直埋供热管道设计浅析

直埋供热管道设计浅析摘要：直埋供热管道的设计要按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》的条文规定来执行。

本文简要的分析了直埋供热管道的设计、施工，以供参考。

关键词：直埋；供热管道；设计1设备安装、材料说明近年来，在供热外网工程中普遍采用直埋供热管道，直埋敷设方法同传统的地沟敷设方法相比具有占地少、施工周期短、维护量小、寿命长等诸多优点，近些年来预制保温管施工技术也有了很大的发展，已颁布的《城镇直埋供热管道工程技术规程》标志着直埋技术在我国已经趋于成熟，因此，在供热管道的施工中，直埋敷设越来越多地被采用。

（1）供热管线采用钢管，外管道连接均采用焊管；阀门与管材采用法兰连接。

材料供应方式：主材及配件均由业主供应，施工单位只负责安装。

（2）材料进场：进场的所有材料均分类堆放整齐。

钢管、水泥，底部均设垫木，砂石料底部进行平整后铺垫红砖，配件及零星材料均堆放在库房的架了上，对场地精心布局、合理使用，材料现场应保持清洁，归类整齐，并有排水设施，为保持现场环境清洁，所有拉运材料的车辆均加以覆盖，避免在置办期间管道内进入杂物，造成施工完毕后清扫不便，也避免了抛撒和爆灰，影响当地居民的正常生活。

2材料设备验收管材、管件及设备运至现场后，必须由材料员（质检员配合）逐根、逐件的检查外保温层、防腐层及管口椭圆度、壁厚等质量指标并做好标记记录，检验记录包括验收项目，标准、结果、检验人和检验日期，不合格品不准使用。

管材管件设备进场后，应备有合格证、材质单无产品合格证的不能接收。

3管材的运输与储存供热管材管件均有规格、生产厂的厂名和执行的标准号，在管件上有明显的商标和规格，并符合 GB/T29047-2012 标准的规定，管材管件具体要求指标如下：管材应水平堆放在平整的地面上，不得不规则堆放。

当用支垫物支垫时，支垫宽度不得小于75mm，其间距不得大于 1m，外悬的端部不宜大于500mm。

管材储存时，摆放应平整，撂放高度不超过2米。

关于直埋供热管道设计浅析

关于直埋供热管道设计浅析摘要：在我国城市化进程不断加快的今天，社会各方面得到了进一步的发展，人们日常生活水平得到提高的同时也提出了更高的要求。

就从目前的情况看来，供热管道直埋敷设技术已经成为城市发展过程当中不可缺少的一项关键技术，不过在直埋供热管道设计过程当中往往会受到很多因素的影响，从而导致设计出来的管道与实际标准之间存在很大的差距，这样就会导致城市热水供热系统无法正常的进行运转。

所以，相关工作人员要对直埋供热管道进行科学的设计，并且在此基础上对其进行不断的改进和调整，这样对城市的发展起到一定的促进作用。

关键词：直埋；供热；管道；设计前言通过实际的调查发现，社会在不断发展过程中对自然环境也在造成一定程度的破坏，为了能够对自然环境进行有效的保护，我国大部分城市对热化方案进行了不断的改进和完善。

在通常的情况下，城市热化工程实际施工范围比较大，相关企业需要投入大量的资金，为了能够对这一问题进行有效的解决，在城市当中就应该对直埋供热管道进行充分的应用。

一、直埋供热管道的应力分析在通常的情况下，所有能够让管道发生内力或者应力的因素都称之为作用，热力管道主要会受到两种作用的影响，这两种作用分别是温度和压力，然而直埋管道不仅有这两方面的作用存在，而且还会有轴向位移产生的摩擦力和侧向压缩反力。

通过对作用特点进行分析可以分为两类，这两类分别是力作用和位移作用。

在静力平衡条件下，力作用带来的应力往往称作应力，如果该应力超出了规定的范围不仅会导致管道内部发生塑形流动，而且严重的时候还会立刻爆炸或管道发生断裂，从而对城市发展带来一定程度的影响。

另外，位移作用产生的应力往往被称作二次应力，这种应力会受到管道发生变形的影响而逐渐降低，从而变形无法继续进行，如果该应力超出了规定的范围就会导致钢材发生屈服现象和塑形变形，不过不会在管道内部形成塑形流动。

在管道一些不连接处这两种作用力部分比较集中，这种集中的应力被称为峰值应力，这种应力往往不会导致管道发生很大程度的形变，不过由于其数值的不断变化就会导致管道钢材结构受到一定程度的损伤，进而出现局部疲劳的情况，管道无法进行正常的运行，人们的日常生活也会因此受到影响。

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析

１固理论主要有古典的朗肯（Ｒａｎｋｉｎ。１８５７）理论和库不被扰动，灌筑混凝土时两腿内满浇混凝土，不设模板。这样，管伦（Ｃｏｕｌｏｎｂ，１７７３）理论。实验研究表明，在相同的条件下主动土压道的推力将由被动土压力及土的抗剪强度来平衡，而土的抗剪强力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，即Ｅａ＜Ｅｏ＜度则大大超过固定墩与土的摩擦力值。利用了这一重要因素，不ＥＰ。而且产生被动土压力所需的位移大大超过产生主动土压力所仅节约了占地面积，使混凝土用量大大减小，而且减小了一次浇
民营科技２０１６年第３期
工程科技
城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析
雷博涵，陈冰２（１．沈阳市热力工程设计研究院，辽宁沈阳１１００１４；２．中建三局集团有限公司，辽宁沈阳１１００００）
摘要：主要介绍了影响固定墩结构设计的相关因素以及固定墩结构设计的方法，以供参考。关键词：直埋式供热管道；固定墩结构设计；影响因素随着直埋式供热管道的不断普及，对于固定墩的结构设计也２．２地基承载力验算。固定墩受到上部的垂直力及弯矩作用，在提出了新的要求，而管道固定段的轴向推力又相对较大，在这样底板底面对土体产生土压力，根据《建筑地基基础设计规范》，验的情况下，固定墩的结构设计也存在着一定的困难，因此还需要算地基承载力。对固定墩的结构设计进行全面的分析，从而找出更加科学合理的３影响固定墩结构设计的因素设计方法。３．１管道埋置深度。管道埋置深度，即管道轴心到地面的深度。此值由管道设计确定，结构专业根据管道的埋置深度，设计固定墩固定墩是直埋式供热管道中非常重要的部分，通常情况下固的埋置位置。当管道推力及固定墩尺寸确定时，固定墩的埋设深定墩都会埋设于地下，而在埋设的过程中固定墩除了自身的重力度还要根据具体的情况来进行调整，可见，埋置深度越深对固定以外，还要承受其他方面的压力，因此要对固定墩的受力情况进墩的抗滑移性能及抗倾覆性能越有利。行掌握和了解，这样也才能够更好的做好固定墩结构的设计。固３．２覆土性质。１）固定墩底部土性质。固定墩底部土的性质，决定定墩主要承受管道的水平推力，同时，作用于固定支墩上的水平固定墩与土层的摩擦系数，影响固定墩所受摩擦力Ｆｆ的大小。外力还有主动土压力、被动土压力、支墩与土的摩擦力；垂直外力进而影响固定墩的抗滑移系数。在固定墩尺寸及埋深不变时，不有管道自重及管道内介质的重量、支墩及支墩上的土重量。固定同性质的固定墩底部土，可见，随着土摩擦系数的增加，抗滑移性墩上土压力的大小及分布规律受到固定墩可能的移动方向、周围能得到提高。将固定墩下部土层换填为碎石土可改善固定墩的抗填土多少、填土面形式、固定墩的截面刚度和地基变形等一系列滑移性能。１）固定墩周围土性质。固定墩周围土的性质，则决定了因素的影响。土压力一般可分为三种：主动土压力Ｅａ，即固定墩向土层的内摩擦角 ‘ Ｐ及土的粘聚力ｃ，影响土对固定墩的主动土压离开土体方向偏移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力及被动土压力的大小。进而影响固定墩的抗倾覆性能和抗滑移力，与管道推力方向相同；被动土压力Ｅｐ，即固定墩向土体方向偏性能。在固定墩尺寸及埋深不变时，不同性质的固定墩周围土。可移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力；静止土压力见，当固定墩周围土粘性越小，抗滑移系数及抗倾覆系数越高。将Ｅｏ，当固定墩静止不动，土体处于弹性平衡状态，作用在固定墩上固定墩周围土层换填粘性较小的砂土可改善固定墩的抗倾覆性的土压力。能和抗滑移性能。１．１管道水平推力。管道水平推力Ｆ（单位为ｋＮ）根据管道的敷３．３固定墩样式比较。矩形固定墩施工方便，计算中受力明确（主设、管径、运行温度、安装温度、工作压力的变化及与土的摩擦力要以抗滑移为主）。但由于矩形固定墩的推力较大（尤其是大直径计算可得出。此项数据在设计过程中由暖通专业计算并提供，用管），所以固定墩的体积较大，相应的也带来了占地大，相应浪费于结构计算。材料，且一次性浇筑困难（固定墩原则上不允许留施工缝）等问１．２主动土压力、被动土压力。管道支墩前后侧面的土体对支墩题。产生主动土压力及被动土压力。板凳型固定支墩是一种轻型板肋结构，其受力稳定原理，主１．３固定墩与土的摩擦力。固定墩底面、侧面及顶面与土壤接触，要是依靠支墩底板以上回填土重来抗衡固定支墩所承受的管道都会产生摩擦力，但在计算中，上面及侧面的作用力可忽略不计，推力。从而使支墩工程量大大减少。板凳形固定墩能利用土的抗只计算底面产生的摩擦力。剪强度，但是要求施工开挖基槽时用人工挖土，保证两腿之间土

直埋管道固定墩设置探究

直埋管道固定墩设置探究1概述当管道因温度变化发生热胀冷缩是，若管线受到约束，管线内便产生热应力。

为保护管道与管接头、管道弯头、及其他一些附件正常安全工作，就必须在管道上设置固定墩以限制管段的位移在允许的范围之内。

管道固定墩计算结果通常非常惊人，管线固定墩的推力动辄几十吨，固定墩的尺寸也到了数米的程度。

如此巨大的固定墩消耗了相当多的混凝土，并且增加了巨大的施工难度。

如何的计算固定墩的实际所需推力，并减少固定墩的尺寸及安装空间，无疑是一个需要探讨的课题。

2工程实例在直罗 ~富县原油插输工程中，输油管道规格为Φ163×5.（66.3）PSL2 B级钢管，40mm 厚泡沫黄夹克保温，总长度 92.88km，沿线多为山地、河谷等。

管道共设有 80 余个固定墩，分别设于管道出土段、穿跨越等处。

管道运行温度为60℃，安装温度为20℃，温差为 40℃。

固定墩设计推力为 5t，单个固定墩尺寸为 1.4m×1.5m×1.2m，消耗混凝土约 2.5m3。

通常，固定墩的计算公式为：N=FEαΔT式中F——管壁截面积（m2）；E——管材弹性模量（ Pa），一般取 2.06 ×1011Pa；α——管材线膨胀系数（ cm/cm·℃），钢管为 1.2 ×10-5/℃；T——安装温度和运行温度差（℃）。

此计算结果仅考虑限制管线变形产生的应力，论计算推力很大。

一般对固定支墩的推力为公式计算值乘一个折减系数。

折减系数取 1/2～1/3。

直罗 ~富县原油插输工程中，管道最高运行温度为60℃，安装温度为20℃，计算推力为 30t。

实际需要的推力可能要远小于计算推力，是因为：（1）固定支墩不能绝对固定，稍有位移将使推力减小。

（2）埋地弯头或管道的出土段的弯头处都有土壤反力的作用，它与推力方向相反，因此使推力减小。

土壤对弯头的推力与弯头位移、土壤性质和夯实程度等有关，难以精确计算。