直埋供热管道敷设的应力计算与设计-论文
直埋供热管网穿越市政道路方案应力
直埋供热管网穿越市政道路方案应力摘要：建设现代化的大城市，建设生态型的新市区，必须要创造良好的硬件环境，其中包括城市基础设施的建设和城市大气环境质量等。
热电联产集中供热是改善城市环境、改善城市大气质量、提高城市现代化水平的重要措施，具有良好的社会效益、环境效益和较好的经济效益，符合国家节能减排的政策要求，是国家产业政策重点支持发展的行业。
因城镇供热管道直埋敷设有开挖沟槽断面小，土建工程少，建设周期短，节省投资，管路附件少，保温性能好，管网热损失少等优点，目前城镇热水供热管网优先采用直埋敷设。
城镇供热管网穿越地下管线复杂的道路路口、河流等特殊地段，考虑到施工难度与周期多采用顶管敷设。
顶管穿越特殊路段设计是城镇供热管网的安全稳定运行的基础，也是整个供热管网设计难点。
关键词：直埋供热管网；穿越市政道路；方案引言在直接埋设的供热系统中，特别是在地下水位较高的地区，流入控制室的水很常见，在某些情况下，控制室的管道和管道附件被浸没，给供水系统的正常运作带来许多问题井间管道和管件保温层损坏，热损失增加，管道和管件腐蚀，保温层的水和湿度潮湿，导致管道泄漏监测系统(报警线)发出警告信号目前，工程通常配备了软防水管道或通过井壁预制的防水管件，但由于结构缺陷，水井进水问题没有得到有效解决。
1顶管穿越市政道路设计参数顶管用钢筋砼管公称内径DN1650，壁厚165mm。
根据工程实际热力管道顶管穿越市政道路12处，穿越道路宽度20~60m不等，考虑道路两侧其他管线及顶管工作坑占用空间，顶管长度集中在80m左右，模型顶管长度按80m设定，顶管管顶覆土5m。
2主要敷设技术无补偿的冷安装是指加热管路的整体焊接温度等于充填槽时的温度，也就是说，管路焊接和槽充填等安装过程是在常温下进行的。
有两种预约束方法:在安装单个补偿器后进行开放式预热和预加热；管道温度达到预加热温度时进行填充或焊接；管道温度恢复到环境温度时进行拉伸约束状态，从而导致由于提前释放一定数量的热膨胀变形，管道运行期间的压力和拉伸应力不超过钢的许用应力。
关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨
关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨摘要：供热管道无补偿直埋敷设的方式和传统的有补偿敷设相比较，无补偿敷设大大地减少了固定支架和补偿器的数量，同时冷安装的施工方式也减短了施工周期，在运行中减少了管网的漏点，在我国供热行业中具有十分重要的意义。
关键词:供热管道；无补偿；直埋敷设1无补偿直埋供热管道敷设的计算与设计1.1管材分析应用在供热管道上的管材多为低碳钢Q235。
我们首先就要了解低碳钢Q235的材料特性。
伸长率δ<5%的材料为脆性材料，伸长率δ>5%的材料为塑性材料。
Q235塑性伸长率可达20%～30%（一般取26%），断面收缩率Ψ≈60%。
由此可见Q235钢是一种塑性较好的一种材料，从Q235钢拉应力性能曲线上来分析它在不同应力阶段的变化情况。
（1）弹性阶段。
OA 为弹性变形阶段，σp为比例极限，拉应力与变形保持正比例关系，Q235钢的比例极限σp=200MPa，σe为弹性极限（AB段）δ与ε间的关系不再成正比，但变形仍是弹性的。
A与B非常接近，在工程不对弹性极限和比例极限并不严格区分。
（2）屈服阶段。
屈服：当应力超过B点到达C点后，应力σ呈现幅度不大的波动而变形却急剧地增长，这种现象称为屈服。
C点为屈服高限，D1为屈服低限，通常将屈服低限称为屈服极限，Q235钢的屈服极限σs=235MPa。
（3）强化阶段。
强化：经屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力，这时要使材料继续变形，就需要增大拉力，这种现象称为强化。
D1D段为强化阶段。
Q235钢的强化极限σb=375MPa。
（4）局部变形阶段。
从D开始，杆件某一局部横截面急剧收缩，出现颈缩现象，到E点时被拉断。
1.2管道设计要求（1）针对市区地下敷设的管道易产生折角的现象，在管道布置中将大折角分解为几个小角度折角进行敷设。
对于相距较近的折角，由于将其分解为小折角会很困难，则采用大弯曲半径的弯管来代替大折角，从而避免了折角处有预应力集中而产生低循环疲劳破坏或局部失稳破坏。
(热能工程专业论文)直埋敷设供热管道应力分析与受力计算
哈尔滨Ｊ下程大学硕士学位论文
口＝１．２ｘ１０～ｍ／ｍ－℃，供水温度疋＝１３０℃，回水温度瓦＝８０℃，管道安装温度瓦＝５℃，管内介质工作压力Ｐ＝１．６ＭＰａ．外径见＝７２０ｍｍ，内径见＝７００ｍｍ。
１．管道内压应力
分析管道内压力产生的应力时，假设管道的内压作用在管道内没有压力损失，即管道内的内压力作用是定值。
数值分析时的模型可以简化为平面圆环的应力分析问题。
又因为管道是轴对称的，为了方便分析不同管径的内压应力可以取管道的１／４作为几何模型（见图２．６），单元模型采用结构实体单元ｐｌａｎｅ４２，网格为Ｑｕａｄ４ｎｏｄｅ。
图２－６管道的几何模型图
ＡＮＳＹＳ分析命令流如下：
，ＰＲＥＰ７
ＥＴ，ｌ，ＰＩ，ＡＮＥ４２
ｈｄｍＭＰ，１．０
ＭＰＤＡＴＡ，ＥＸ，ｌ，，２ｅ１１
ＭＰＤＡＴＡ，ＰＲＸＹ，ｌ一０３
ＣＹＬ４，０，０，０．３５，０，０．３６，９０
图２－７内压应力等效变形图
图２－８内压应力等效应力图
应力分析结果：见图２．７内压应力等效变形图，图２．８内压应力等效应
图２－９径向应力分布图
图２－１１周向应力分布图。
无补偿直埋敷设技术工程实例介绍论文
无补偿直埋敷设技术工程实例介绍【摘要】随着我国供热事业的迅速发展，热力管网的直埋敷设已被广泛地应用在许多供热工程中。
本文通过对通辽市集中供热四期工程的实际设计，介绍了大口径热水供热系统采用无补偿直埋敷设技术的技术要点和工程实际应用。
【关键词】大口径；热水管道；无补偿直埋敷设技术；应力分析1 工程概述通辽市集中供热四期工程是利用通辽发电总厂的纯凝机组改造作为热源，向通辽市的新城区、河西镇以及老城区进行供热。
供热面积为1200万m2，设计温度为120/60℃，工作压力为1.3mpa，电厂出口最大管径为dn1200，管线延线长度60余公里。
通辽市集中供热四期工程分三年设计并实施完成，工程具有管道口径大、障碍特殊、地下情况复杂等特点。
2 工程设计技术通辽市集中供热四期工程是我院首次承接dn1200管道的设计工程。
经过我院的多次实地踏勘和方案论证，针对本工程的具体特点，最终我院确定采用无补偿直埋敷设技术进行工程设计。
土壤对直埋供热管道应力的影响包括土壤的支撑作用和土壤对管道热胀冷缩的束缚作用。
一方面土壤的支撑作用使管道自重不会产生横向弯曲变形；另一方面，土壤与供热管道外保护层表面间所产生摩擦力束缚了供热管道的热胀冷缩，使管道产生了较大的二次应力即热应力。
与地沟敷设或者架空敷设相比，热应力作用对直埋敷设供热管道的影响更加突出，直埋供热管道中热应力的水平远远高于内压力产生的一次应力。
当供热管道热膨胀变形不能完全释放时，温度应力超过管道屈服极限时，会使管道钢材内部结构产生塑性变形，塑性变形产生的应变只要是在安全范围内，不会对管道结构造成危害，管道仍能在安全工作条件下运行，管道就处在安定状态。
充分发挥钢材自身的弹塑性潜力，使管线形成一种自身平衡的状态，这就是无补偿设计的主要出发点。
3 热网设计3.1热网设计敷设原则3.1.1 本工程热网布置应在《通辽市城市总体规划》和《通辽市城区供热规划》指导下，综合考虑发展热负荷、各种地上地下管道和建（构）筑物、水文地质条件等诸多因素。
直埋供热管道直管的应力分析
为均匀常数 ,管道受热位移 ,但土体未被破坏 。由于
热管变形使土体形成的空腔是暂时的 , 因此可以近
似认为管道周围土体是完全弹性的 。
(5) 分析弯头过渡段部分受到的内压 、埋土压 力 、热胀力 、土体与管道之间的摩擦力等外力 , 对弯 头所受的 α、β、n 向的外力归纳如下 。
分析直管段的受力情况可以看出 , 其受力基本
孟振虎 见本刊 2003 年第 3 期作者介绍 。 陈 俊 见本刊 2003 年第 3 期作者介绍 。 张小趁 讲师 ,1973 年生 ,2002 年毕业于焦作工学院工程力学专业 ,获硕士学位 ,现在成都理工大学从事计
算力学与土木工程科研与教学工作 。 李为卫 工程师 ,1965 年生 ,1988 年毕业于西安交通大学机械工程系焊接专业 ,现在中国石油天然气集团公
(2)
Eh
1 - μ2
1 r
w
+μ
5v 5β
= rqn
考虑到边界条件 β= 0 时 , v = 0 , w = 0 , 则直管
段 β向和 n 向的位移 v 和 w 为 :
v= -
q2β2 -
rEh
r2 qn (1 - μ2)β
Eh
(3)
w=
-
2 q2β
rEh
根据物理方程 ,利用式 (3) , 得到 α和β向的正
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第 22 卷第 12 期
油 气 储 运
·21 ·
西气东输管道弯管的国内外生产工艺对比
直管段 (柱壳) 属于形状较简单的曲面 , 其拉密 系数 (Lame ) 和 曲 率 可 以 利 用 第 一 基 本 形 I = A2 ( dα) 2 + B2 (dβ) 2 观察得出 : I = ( rdθ) 2 + ( d x) 2
供热管道直埋敷设的计算与设计
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直埋供热管道计算与设计
式中： "< 直埋供热管道热力计算 直埋供热管道的敷设一般有两种方式： 无补偿
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方式及有补偿方式。无补偿直埋供热管道敷设设计 的理论基础是安定性分析理论和弹塑性分析理论。 实践证明， 对于 01 ’"" 22 以下， 使用温度在 !’" 3
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"(
修回日期： &""! # "% # !$； &""& # "$ # !/ ! 收稿日期： 作者简介： 王子德 （!,()—） ， 男， 安徽怀远人， 助理工程师， 大专， 从事供热工程设计工作。
（上接第 ?HI 页）
［?］ 刘耀浩， 朱 能 G 直埋热水氰聚塑保温管的生产及应用 ［ K］ G 煤 琦， 谷志强 G 玻璃钢聚氨酯保温管在供热工程中
参考文献：
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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供热 管道也得到越来越广泛的应用。
!
土壤的密度， :;92) ； " 管道中心埋设深度， $ 2。 （&）弹性力计算 弹性力 " < 的计算按下式： " < 7 #% 7 & $’"(% 弹性力， 1； 管道预热产生的轴向热应力， =>4； & 管道横截面积， 22 ； 管道材料的弹性模量， =>4； 在预热温度下管材线胀系数， ?#!； 管道预热时与管道预热前的温差， 3。
浅议直埋敷设供热管道受力计算与应力验算
２ ０ １０ 年 ２ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６Ｎｏ． Ｉ３ ４
Ｆｂ ２１ ｅ． ００
・２ ０１ ・
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （００）４０ ０ —２ １０ —８ ５ ２ １ ０ —２ １０
在局部屈 曲的问题 。尤其对 于大管径 的管道 ， 采用无补偿敷设 在 时， 由于轴 向承受压力 大 ， 应进 行轴 向压力 圆柱壳 体 的局 部屈 曲 计算 。本工程 的主干线 采用 无补偿直埋敷 设方式 ， 最大供热管 径 为 １２ ０ 为此 ， ０ ， 设计 中对供水 管 的局部 稳定性 进行 验算 ， 并确 定
１ 管壁 厚度 的计 算 １ １ 管道 的理论 ０（［ ］ 。
钢制压力容器——分析设计标准》 中的修 正公式 ： 其 中， 为管道 理论计 算壁厚 ， Ｄ０为 钢管 外径 ， Ｐ ｍ； ｍ； ｄ为 管道壁厚 。按 《
［０ Ｍｉ ｇ ｕ ｈ ｕ Ｗｅ ｊ ｇ Ｆ ， ｙ ｎ Ｇ ，ｔ ． ｔ ｄ ｎ ｒｍ ｖ ｌ １］ ｎ ｈ ａ ｏ ， ｎｉ ｕ Ｈｅａ ｕ ｅｃ Ｎｉ ａ ｅ ｅ ｏ ａ Ｚ ｎ ｒ
８ — ８． ５８
ｒｃ ｅ ｃｒｎｄ ｎｒｉ ｉ ｉ ｅ ｃ ｏ ｅｒ ｃ ｒＪ１Ｐ ｏｅｓ ｅｔ ｌ ｔ ｏ ｏ ａｂｏ ｌ ｌ ｔ ｅ ｔ ｌ ． ｒ ｓ ｅ ｏ ｎ ｆｍ— ｅ ｒ ｄ ａ ｏ ｃ Ｂｏｈｍ，０ ５ ４ （ ）３ ８ —３ ８ ｉ ｅ ２ ０ ，０ ８ ：３３３ ８ ． ｃ
ｆ ｍ ｇ ｏ ｎ ｗａ ｅ ｂ ａ ｏ ｅ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｒ ｕ ｄ ｔｒ ｙ ｎ ｖ ｉ ｔ ｒ ｅｄ ｍｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｒ ｏ ｄ ｏ
直埋供热管网穿越市政道路方案应力分析
直埋供热管网穿越市政道路方案应力分析摘要：本文针对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行了详细分析。
通过归纳市政道路方案设计中的常见问题和成功案例，总结了直埋供热管网与市政道路相互影响的关键因素。
随后，基于有限元分析方法，对不同方案下的应力分布进行了模拟计算，并对比了各方案的安全性和稳定性。
归纳了在实际工程中应注意的问题和解决方案，并展望了未来在直埋供热管网穿越市政道路方案设计中的发展方向。
关键词：直埋供热管网；穿越市政道路；方案引言：随着城市供热体系的不断完善和规模扩大，直埋供热管网的建设越来越普遍。
然而，在市政道路交叉处进行供热管网的穿越，由于地下空间有限和管网应力复杂等原因，给工程设计带来了一定的挑战。
因此，对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行详细分析，具有重要的理论和实践意义。
1.市政道路方案设计中的关键因素1.1直埋供热管网与市政道路的相互影响在直埋供热管网与市政道路相互交叉的设计过程中，需要考虑以下因素。
直埋供热管网的布置应尽量避免对市政道路交通流畅性造成影响。
管网的施工和维护需要充分考虑市政道路的使用需求，以保证城市交通的正常运行。
管网的跨越设计需满足市政道路的安全要求，防止管道设施对行车、行人或其他市政设施的潜在危险。
1.2市政道路的结构特点与地下管线布置限制市政道路作为城市交通基础设施的重要组成部分，具有一定的结构特点和地下空间限制。
在设计直埋供热管网穿越市政道路方案时，需要考虑以下因素。
由于市政道路承载了大量行车和行人活动，直埋供热管网的施工与维护应尽可能减少对道路通行的影响。
市政道路下方还可能布置有其他管线，如给水、排水等，需要充分考虑这些管线之间的相互影响和合理布局，避免冲突和破坏。
也需要考虑市政道路的地下设施，如电缆、通信线等，以确保直埋供热管网和其他设施之间的安全运行和协调发展。
2.应力分析的模拟计算方法2.1有限元分析方法的原理和应用有限元分析是一种广泛应用于工程结构力学领域的数值计算方法。
直埋供热管道的应力分析及验算
强 度 破坏 是 指无 补 偿 管段 因管道 中各类 应 力 的综 合水 平 超 出其 允 许 的 当量应 力 水 平 而产 生 的断 裂或 爆 裂破 坏 。引起 强 度破 坏 的 原 因有塑 性 流动 、循环 塑 性 变形 、疲 劳破 坏 等。
３ ． １ ． １ 塑性 流 动 塑性 流 动是 指 ：由于 内压作 用 而 产生 的
一
条件 而产 生的 。 当应力 强度达 到甚 至超过屈 服 极 限时 ， 由于材料 进入 屈服 或静 力平衡 条件 得
不 到满足 ， 管道将 产生过 大变形 甚至 破坏 。 ２ ． ２ 二 次应 力 管道 由于热 胀 、冷 缩 等 变形 受 约 束而 产 生 的应力 属 于二 次 应力 。这 是 为 了满 足结 构 各 部 分之 间 的变 形 协调 而引 起 的应 力 。 当部 分 材 料超 过 屈 服极 限 时 ，由于 产生 小 量 的塑
区域供 热
２ ０ １ ３ ． ５期
直埋供热管道 的应ຫໍສະໝຸດ 分析及验算 中冶 东方 工程技 术 有 限公 司 白 云
【 摘 要】 本文分析 了直埋供热管道的应力 ， 重点介绍了管道的强度验算方式。 【 关键 词 】 直埋 供 热 管道 安 定性 分析
１ 引 言
显 著 的变形 ，但 循环 变 化 的峰 值应 力 也 会造 成 钢材 内部 结 构 的损 伤 ，导致 管 道 的局 部疲
— —
此 ．必 须保 证 管道 上 的 回填 土 达 到 足够 的埋 深， 以保证 稳 定性 。
３ ． ２ ． ２ 局部 失稳
钢 材 的弹性模 量 ， 取 １ ９ ． ６ ｘ ｌ Ｏ ４ ＭＰ ａ ； 线 性 膨 胀 系 数 ，取 １ １ ． ７ ４ ｘ ｌ Ｏ ￣ ｍ ／ 管道 内压 引起 的环 向应力 ， ＭＰ ａ 。
大口径电厂直埋热水管道应力验算研究
大口径电厂直埋热水管道应力验算研究直埋热水管道通常采用大口径钢管，由于受到土壤的轴向摩擦力、横向推力的作用，管道可能产生应力破坏的型式比较特殊，相关的规程规范在此类管道的应力分析方法上具有一定的局限性。
文章按应力分类法，分析埋地热水管道应力破坏的五种类型，并结合应力分析软件CAESARII的应用要求，提出满足电厂埋地热水管道的应力分析方法，供类似工程参考。
标签：大口径；直埋管道；应力分析1 引言电厂直埋热水管道通常为DN800到DN1000的大口径钢管，介质温度130℃左右，需要考虑管道在内压、外部持续荷载、热胀以及位移受约束时对管道安全性，以及大口径对管道稳定性的影响。
但目前，电力行业《火力发电厂汽水管道应力计算规程DL/T5366-2006》和《ASME B31.1动力管道》不适用埋地管道的应力分析，《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T81-98》（以下简称“直埋供热规范”）和《区域供热预制直埋保温管设计与安装ENl3941：2009》使用范围分别为DN500和DN600以下的埋地管道，《ASME B31.4液态烃和其他液体管道输送系统》中对管道稳定性等内容缺少验算方法。
2 符号说明（2）适用范围虽然CAESARII通过迭收敛方法，能够精准计算弯矩和扭矩，但由于其应用的规范相对保守，若按此规范对长距离埋地进行计算选型，管道壁厚需要增加，并且需要考虑额外的柔性设计，整体经济性较差。
电厂厂区内埋地热水管道一般不超过500m，距离较短，保守的计算对投资影响不大，但由于计算方便准确，推荐优先采用CAESARII进行应力验算。
由于CAESARII仅具备一次、二次及其组合应力分析能力，在用CAESARII 进行埋地管道应力分析前需对管道整体稳定性、局部稳定性和椭圆化进行验算。
6 结束语文章提出了大口径电厂埋地热水管道应力分析需要关注的五个关键点：内外压导致的塑性变形、温度导致的塑性变形、整体失稳破坏、局部失稳破坏和大口径管道椭圆化，以及应力变化范围和验算要求，同时经过对比发现，CAESARII 进行埋地管道应力分析具有可行性，但其所用规范偏保守。
热力管道布置与应力计算的探讨
热力管道布置与应力计算的探讨一、引言本文根据作者多年来所参与的热电厂施工图中主要汽水管道——主蒸汽、主给水等管道的设计，针对采用自然补偿的热力管道，其设计过程中管道的布置与应力计算进行论述，以供大家在热力管道的设计中作为参考。
二、管道布置热力管道的布置应尽量利用其自然补偿能力，其主要原则是：调整管道的走向，以增加整个管道的柔性；利用弹簧支吊架放松约束；改变接口设备布置；对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L形、Ⅱ形、Z 形等管段；确定管道固定点位置时，使两固定点之间的管段能够自然补偿。
1.管道的荷载管道荷載包括：重力荷载，包括管道自重、保温重、介质重、积雪重等；压力荷载，包括内压力和外压力；位移荷载，包括管道热胀冷缩位移、端点附加位移等。
2.管道端点的附加位移在管道柔性设计中，除考虑管道本身的热胀冷缩外，还应考虑管道端点的附加位移；设备热胀冷缩时对连接管道施加的附加位移；不和主管一起分析的支管，应将分支点处主管的位移作为支管端点的附加位移。
3.管道支吊架间距管道支吊架间距的确定实际上就是管系承重支吊架的位置和数量的确定。
对于水平连续敷设并承受均布载荷（指管道自重、介质重、隔热材料重、积雪重之和）的管道，分别根据刚度条件和强度条件计算其最大允许间距，取两者之间的最小值。
4.管道支吊架的型式管道支吊架的用途为：承受管道的重量荷载；限制管道的位移，阻止管道发生非预期方向的位移；用来控制管道的振动、摆动或冲击。
根据管道支吊架的用途可以分为两类：承重支吊架，限位支吊架。
承重支吊架又分为刚性支吊架、可变弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架三类。
限位支吊架又可分为固定支架、导向支架和止推支架三种。
5.支吊架的位置确定不同的支吊架型式对生根条件有不同的要求，而从保障管系的自身强度、稳定性、防振以及对边界条件的要求来说，总存在着在管系的某个地方支撑、并以特定的支架型式支撑为最理想。
三、应力计算进行应力计算的目的是：使管道应力在规范的许用范围内；使设备管口载荷符合制造商的要求或公认的标准；计算出作用在管道支吊架上的荷载。
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）。
直埋热水管道应力分析
直埋热水管道应力分析【摘要】：本文笔者根据多年实际工作经验，结合具体工作业绩，对直埋管道应力进行系统规范性分析，特别是大管径，高温度，高压力城镇一次直埋热水管网应力进行简要阐述，仅供业内同仁参考。
【关键词】：直埋热水供热管网；大管径；高温度；高压力；应力分析一、直埋管道应力概述及分类热力管道的应力，主要是由于管道承受内压力和外部荷载以及热胀或冷缩等多种原因引起的，管道在这些荷载作用下的应力状态是复杂的，直埋热水供热管道的安全性主要取决于管道的应力的大小。
由于管道的敷设条件及运行状态共同决定了荷载的大小，所以在直埋热水热力管道设计中需要清楚的根据各项外部条件及内部条件共同对应力进行分析计算。
按照应力分类，管道承受内压和持续外载（包括自重和支吊架反力等）作用下产生的应力，属于一次应力。
一次应力是非自限性的，超过一定限度，将使管道整体变形直至破坏。
因此，必须为不发生材料屈服而留有适当的富裕度，以防止过度的塑形变形而导致管道破坏，其验算采用弹性分析或极限分析。
管道由于热胀、冷缩等变形受约束而产生的应力（即热胀当量应力或称热胀应力范围，属于二次应力）它的特征是有自限性，二次应力产生的破坏，是在反复交变应力作用下引起的疲劳破坏。
对于二次应力的限定，是采用许用应力范围和控制一定的交变循环次数，对于采用塑性良好的热水热力管道，当材料超过屈服极限时，产生小量的塑性变形，变形协调得到满足，变形就不会再继续发展，二次应力的验算采用安定性分析。
峰值应力是指管道或者附件（如三通等）由于局部结构不连续或局部热应力集中。
特点是不引起显著的变形，但导致疲劳裂纹或脆性破坏，应力验算应采用疲劳分析的方法。
计算时对出现峰值应力的三通、弯头等应力集中处采用简化公式计入应力增大系数，用满足疲劳次数的许用应力范围进行验算，在稳定的运行工况下，峰值应力对管道的破坏带来的影响很大，这个需要重点预防。
需要重点说的是土壤对直埋热水管道的应力影响。
直埋供热管道应力及热位移的分析2006-范本模板
直埋供热管道应力及热位移的分析2006-10-31摘要：分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。
通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化，研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。
关键词：直埋管道；供热管道;应力；热位移近年来随着城市供热管网的不断发展，热水管道直埋技术日益成熟，并越来越多地应用于城市供热工程中[1-3]。
直埋敷设管道中各点的热位移、摩擦力及管道应力等参数随供热管道升温、降温发生变化［4、5],由于管道布置形式不同,管道最不利的状态不一定为管道达到最高工作温度及管段处于锚固段时.有些管段因增设补偿器，使管段处于过渡段内工作，但由于管段的各种参数随着供热管道升温、降温发生变化，从而导致工作状态偏离设计状态，对管件造成破坏.本文通过分析某种布置的管段应力、热位移的变化研究直埋管段热位移对管道安全的影响。
1 直埋敷设管道的管段类型直埋敷设供热管道根据管道变形及应力分布特点一般可分为过渡段、锚固段[5—8].①过渡段过渡段的一端为固定端（指固定点、驻点或锚固点)，另一端为活动端（补偿器或弯头)，当管道温度变化时,能产生热位移。
在过渡段的活动端处,温度变化时管段基本处于自由伸缩状态，随着温度的不断升高,管段活动截面从活动端逐渐移向固定端，由于管段与周围土壤之间的摩擦力作用，管段热伸长受阻。
随着管段活动截面逐渐接近固定端,摩擦阻力增加至与温升产生的热应力相等，该点管道截面受力平衡，管段不能再向活动端伸长，从而进入自然锚固状态，该点即为自然锚固点。
过渡段中由于各点都有不同程度的热位移，热应力得到部分释放，因此过渡段的轴向热应力从活动端的零值逐渐增加至固定端的最大值。
②锚固段锚固段由于受土壤摩擦力的作用，管段热伸长受阻，当管道温度发生变化时，不产生热位移。
在锚固段内管道的热伸长完全转变为轴向应力留存在管壁内，使该管段应力达到最大值。
直埋供热管网设计及施工探讨
直埋供热管网设计及施工探讨摘要：通过对影响管道温度应力的因素分析可以知道，在满足冷安装的条件下应该积极的采用冷安装方式，但是从管道运行安全的角度考虑，对于大管径、大温差的管道应该采用预热的方式及有补偿的方式进行敷设。
本文结合笔者多年工作经验对直埋管道质量问题进行了分析，对不同直埋管道敷设方式进行了探讨，以期为相关人员提供借鉴。
关键词：直埋供热管网设计施工正文：供热管道直埋技术就是将预制的保温管道直接埋入地下，利用管道自身的机械强度及其附件来共同承受管道供热时产生的热应力的一项技术。
经过多年的实践与发展，为满足供热系统运行的安全可靠，同时尽量减少投资和维护方便，目前供热管道存在多种的敷设方式。
供热管道直埋敷设方法在工程中的使用已有几十年的历史了。
供热管道直埋敷设技术的发展是随着直埋管道的保温材料的发展而发展的。
早期直埋管道的保温基本上采用填充式及浇灌式两种方法, 填充式保温材料一般采用泥煤，但泥煤具有导热系数大, 易自然及保温性能逐渐降低的缺点。
浇灌式保温材料采用泡沫混凝土，而泡沫混凝土又存在着吸水率大的特点。
保温性能极易遭到地下水及地表水渗透的破坏, 所以这两种方式很少在工程中应用。
由于直埋敷设相对于管沟敷设在施工安装及运行管理上的优势十分明显,因此很多设计单位根据业主的要求尝试突破《规程》的限制,对公称直径大于500 mm的直埋热水供热管道(以下简称大管径管道)也采用直埋敷设方式。
最初,只是少数设计单位进行有补偿方式的设计,随着设计及实践经验的积累,很多设计单位又进一步尝试无补偿预热甚至冷安装的直埋设计。
据了解,大多数设计单位在大管径管道直埋设计时套用《规程》提供的计算方法,但《规程》提供的计算方法只适用小管径管道,对于大管径管道依然执行《规程》是否可行,在设计中应注意哪些问题还值得探讨。
1 直埋热水供热管道应力设计方法直埋热水供热管道应力验算的失效准则,已由最初的弹性分析、极限分析发展到应力分类分析。
供热管线热应力与热补偿技术探讨
供热管线热应力与热补偿技术探讨摘要:本文分析了供热管道热应力的危害性，介绍了热补偿的各种方式和其优缺点，为补偿器的选择提供了依据。
关键词:供热管线热应力布置类型敷设方式供热管道通常都采用钢管。
钢管工作时其长度变化不妥善解决，将引起热应力。
热应力会引起管道变形，管道接口或管道与设备连接处漏水；在蒸汽或高温水为热媒时，严重时甚至会破坏管道系统。
1.热应力计算1.1管道受热（冷）的自由伸长量可按下式计算：计算管道热伸长量，是为了确定补偿器的所需补偿量，或验算管道因热伸长而产生的压缩应力，所以对于管道的热伸长量应计算其最大值，即取冷态安装条件的最低温度和热态运行条件的最高温度之间的最大温差。
由于管线安装的气候条件差异很大，因此t2不应有统一的取值，应根据当时的气候条件和施工环境，确定适当的管道安装温度。
1.2供热管道热应力验算与控制为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力的作用而引起钢管变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力或作用在阀件支架结构上的作用力。
在热力管线敷设中，补偿器是保证管道安全运行的重要部件。
补偿器在内压作用下的失稳包括两种情况，即平面失稳和轴向柱状失稳。
1.2.1平面失稳表现为一个或几个波纹的平面相对于波纹管轴线发生转动而倾斜，但其波平面的圆心基本在波纹管的轴线上。
这是由于内压产生的子午向弯曲应力和周向薄膜应力的合力超过材料屈服强度，局部出现塑性变形所致。
1.2.2柱失稳波纹管的波纹连续地横向偏移，使波纹管偏移后的实际轴线成弧形或S形（在多波情况下呈S形）。
这种情况多数是因为波纹数太多，波纹管有效长度L跟内径d之比（L/d）太大造成的。
为避免失稳情况发生，对管道应进行应力验算。
管道在工作状态下，由内压产生的折算应力按下式计算：σeq＝P[0.5do－Y(s－α)]/ s－α≤[σ]t MPaP－敷设压力MPa do－管线外径mm s－管线敷设壁厚mmα－腐蚀裕量mmY－温度对计算管线壁厚的修正系数[σ]t－敷设温度下的许用应力Mpa2.热补偿器的选择供热管道采用的补偿器种类很多，主要有管道的自然补偿器、方形补偿器、波纹管补偿器、套筒式补偿器和球形补偿器等。
直埋供热管道敷设的应力计算与设计
直埋供热管道敷设的应力计算与设计郭震环【摘要】结合国内外最新研究成果,介绍了大口径、高温、高压直埋供热管道的应力分析和应力计算方法,并探讨了直埋供热管道的失效方式,以提高大口径直埋供热管道设计水平,确保管道工程的安全性和可靠性.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2014(040)007【总页数】2页(P141-142)【关键词】供热管道;直埋管道;应力计算;管道失效【作者】郭震环【作者单位】太原市热力公司,山西太原030012【正文语种】中文【中图分类】TU8330 引言随着城市集中供热规模的不断扩大，供热直埋管道管径已发展到DN1 400。
然而现行《城镇直埋供热管道工程设计技术规程》限定在DN500及其以下［1］。
为使相关技术人员增加对大口径直埋管道相关技术的认识，提高设计水平、增加大口径供热直埋管道工程设计的安全性和可靠性，节约工程投资［2，3］。
文中介绍了大口径、高温、高压供热直埋管道应力分析和应力计算方法及管道失效方式，为供热直埋供热管道的设计、施工和管理提供了依据。
1 直埋供热管道的应力分析1.1 应力计算EN 13941中在进行单长摩擦力计算时，考虑管道自重引起的管道与土壤之间的摩擦力，其计算如下［3］:其中，F为轴线方向每1 m管道的摩擦力，N/m;μ为外管壳与土壤的摩擦系数;ρ为土壤密度，一般砂土取1 800 kg/m3;g为重力加速度，m/s2;h为管顶覆土深度，m;Dw为预制保温管外壳的外径，m;G为每1 m预制保温管的满水重量，N/m。
直埋保温管钢管管径为1 000，预制保温管外壳直径1 155 mm，管顶平均埋深1.2 m，最小摩擦系数0.2。
最小单位长度摩擦力为25 487 N/m。
1.2 应力校核由于直埋管道的一次加二次应力的当量应力最大值是出现在锚固段管道，应力验算主要对象是锚固段，因此该段内管道的参数应满足下列公式［2，3］:则认为管道的参数的选取是合适的。
直埋供热管道新型三通加强结构应力分析
直埋供热管道新型三通加强结构应力分析摘要：随着中国城市集中供热规模的不断扩大,大直径直流供热管道的应用越来越普遍,对供热网络的安全运行提出了更高的要求。
其中,三通作为供热管网的重要扩散部件,在供热管网的运行中会受到内部压力、温度、土壤限制等诸多因素的影响。
总体实力复杂;同时,由于干线连续性引起的三通孔分支,导致三通中的连续力面积重合,三通中会产生较大的应力集中,这是供热网络的薄弱环节。
因此,研究如何加强三通以降低应力集中程度,对提高供热管网的安全性具有重要意义。
关键词：直埋供热管道；新型三通加强结构；应力；引言在传统的供热管道施工过程中，利用直埋敷设的技术，使得室外供热管道的建设更加合理化。
这样能够提高施工效率，节约资源投资，降低当前维护工作的整体难度。
当前很多供热的管道使用时间较长的情况，会出现漏水问题。
为了加强供热管道的使用质量，而且使用期间能够保证管网的安全性，并且加强当前供热管道的稳定性，避免漏水的可能性。
在施工过程中，需要进行新旧管道的互换，能够提高实际的管网质量。
通过直埋敷设的供热管道施工方式，提高整体的施工质量。
1供热管道改线难点受新建综合管廊、地铁车站结构、道路周边构建筑物影响，迁改的供热管道需绕行至主干道路下方，敷设于地铁结构上方，同时下穿新建综合管廊。
为减少因管线的热膨胀和冷缩引起的热应力及震动，有效地延长管道寿命，避免磨损将对系统设备、构筑物产生作用力，需增加补偿器进行调节。
受地下构筑物空间限制及后期管道维护引起的道路交通的影响，增加人工补偿器补偿无法实施，需对管道的补偿方式进行优化。
2新型三通加强结构物理模型新型三通加固结构的三维示意图见图1a,在常规三通加固结构的基础上,依次焊接肋、环管和夹层。
其中,外管包括一个洞口干线和一个短支管,主孔可以水平切开,然后焊接。
首先,沿轴向三通道焊接4根规格相同的肋,其中两根水平上侧肋位于三通腹部,两根下侧肋与上侧肋水平对称,然后将主管内壁与肋焊接,然后将主管上的短焊管与孔形成外管,最后,两端的肋与短管形成环形密封层。
供热一次网无补偿直埋管道的设计及计算
供热一次网无补偿直埋管道的设计及计算摘要：供热管道无补偿直埋敷设经济性和实用性都很高，在实际工程中遇到的一些问题进行总结，有助于指导以后的设计及施工。
关键词：无补偿直埋敷设；三通；锚固段；检查井1.概述几十年来，我国的供热管道沿袭采用地沟敷设，但是地沟敷设存在许多的问题。
为了解决这些问题，国外的一些技术发达国家早在20世纪30年代就开始研究和应用直埋敷设代替地沟敷设的供热方式，我国从20世纪80年代开始应用这一技术。
为了满足城市集中供热管网直埋敷设的工程的需求，整体提高供热管道直埋敷设的设计质量，减少固定墩补偿器用量，降低工程造价，减少热损失节约能源，增加管网的可靠性和使用寿命，满足美观和减少占地的要求，工程实际中常采用无补偿直埋敷设。
2.介绍无补偿直埋敷设是不采取人为的热补偿措施的直埋敷设方式，即不采用固定墩或固定支架和补偿器，利用管网本身的弯头或三通来补偿管道伸缩量。
3.计算时需要考虑的问题3.1总体需考虑的计算管线计算包括管线驻点和锚固段位置计算、弯头应力计算、竖向弯头应力验算管线任意点伸长计算、弯臂软回填或空穴长度计算、过渡段长度计算、最大允许过渡段长度计算、摩擦力计算、轴向力计算、管道的臂厚的计算、水力计算和热损失计算等。
3.2循环温度的选取在实际计算中，循环计算最低温度取安装温度而非回水温度，全年运行时取30℃，只在供暖期运行时取10℃。
为了保证管道允许锚固段的存在，按照弹塑形分析法，对于相同的管径，在不同的设计压力下，其允许的最大温差不同，设计的循环供水温度应小于允许最高的温度，循环最高温度选热网设计供水温度。
3.3驻点的计算管道的驻点位置计算是重点。
在工程实际中，往往要求设计人员提供弯头的曲率半径和三通承受的轴向力，在计算中应该首先计算驻点的位置，当管段长度小于两倍的过渡段长度时，管段中存在驻点。
驻点位置的确定需要根据驻点处的受力平衡来确定，即驻点两侧的摩擦力和弯头的轴向力之和相等，驻点的位置的确定需要采用迭代法。
发电厂直埋供热管道的设计与施工论文
发电厂直埋供热管道的设计与施工论文发电厂直埋供热管道的设计与施工论文摘要：本文主要讨论了发电厂直埋供热管道的设计与施工理论。
首先分析管道系统承受的作用(荷载)，探讨了防止直管破坏的设计方法，最后提出7管道的布置和敷设原则。
关键词发电厂；直埋供热管道；设计；施工一直埋供热管道的设计方法(一)直埋供热管道的作用及应力特点所有使管道产生内力及应力的因素都称为作用(又称荷载)。
不同类型的作用，使管道产生不同性质的应力，进一步可能导致不同方式的破坏。
温度和压力是热力管道上最主要的两种作用。
对于直埋管道，还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，其中轴向压应力可能与屈服应力处于同一数量级上。
因此，在直埋敷设热力管道中，内压的影响较小，管道产生爆裂的可能性很小，而温度的影响则较大，管道强度设计中应主要考虑温度变化产生的循环塑性变形和疲劳破坏。
(二)防止直管破坏的设计方法1防止循环塑性破坏的设计方法管道温度在管道工作循环最高温度与最低温度问变化时，所产生的应力变化是循环塑性破坏的起因。
无论是锚固状态的管道，还是滑动状态的.管道，应力变化都与安装温度无关，故预应力安装不解决冷安装的循环塑性破坏的问题。
当锚固状态的直管段满足不产生循环塑性破坏的安定性条件时，锚固状态的管道允许存在，该直管段可以采用无补偿安装方式，当然包括了无补偿冷安装方式。