(2009版)《供热工程》第15章供热管道的应力计算与作用力计算..

l2 l2 l2 2 2 I x 0 2l2 4l3 R 6.28 RK r 1.635l2 R 1.5R L y zh 0 6 2 2
m3
15.2.3 管道的热伸长及其补偿
方形补偿器的受力分析和应力验算

补偿器的应力验算采用“弹性中心法”进 行 (1)计算弯管的柔性系数 Kr
Kr 1.65
计算简图
ห้องสมุดไป่ตู้
1
1 122 Kr 10 122
1
弯管的尺寸系数
Rs 管子的平均半径，mm 管子外径，mm Dw s / 2 rp mm 2 弯头的弯曲半径， 管子的壁厚， rp
方形补偿器的受力分析和应力验算

选择方形补偿器时，需要进行应力验算，计算过程： 确定方形补偿器所补偿的热伸长量 选择方形补偿器的形式，确定其几何尺寸 根据几何尺寸和热伸长量，验算最不利断 面上的应力 不超过规定的许用应力，并计算方形补偿器的弹性力
15.2.3 管道的热伸长及其补偿
方形补偿器的受力分析和应力验算

补偿器的应力验算采用“弹性中心法”进行
计算简图
最大弹性力作用下的热胀弯曲力矩， 弯管应力加强系数 Nm (3)方形补偿器的应力验算 M max m 管道危险截面上的最大热胀弯曲应力: f
f max
qL4 0.25iL 384EI
iEI L 4.6 3 q
m
44 管材的弹性模数， 管道断面惯性据， N/m m 考虑到供热管道的塑性条件，不允许有反坡的供热管道活
动支座间的最大允许间距：
iEI L 5 3 q
m
15.2.2 活动支座间距的确定
按刚度条件确定活动支座的允许间距
15.2.2 活动支座间距的确定
按强度条件确定活动支座的允许间距
均质荷载作用下活动支座处的弯曲应力不超过许用外载 综合应力
qL2 M w W 12外载负荷作用下的管子单位长度的计算重量， N/m 管材的许用外载综合应力，MPa
管子断面抗弯矩，cm3 管子横向焊缝系数
12 w W L q
Lzh
m
折算长度，表示参与变形的计算管段，m
Lzh 2l1 2l2 l3 6.28RKr
m
可近似取 两边的自由臂长， 40倍管道公称直径 m xEI 3 10 KN Pty 0 补偿器的弹性力： Ptx I x 0固定支座间管道的计算热伸长量，m 补偿器折算管段对 x0轴线的惯性矩， m3 2 3 2
最大允许挠度，m
24EI 1 L L2 2 x x y max 2 q x
2
m
直 到 L ＝ L1 ＝ L2为止

最大允许间距应能同时满足强度条件和刚度条件
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15.2.3 管道的热伸长及其补偿
管道受热的自由伸长量
x t1 t2 L
m
管道的线膨胀系数，一般可取 计算管段两固定点间的距离， а＝15×10－6m m/(moC) 管道的最高使用温度，可取热媒的最高温度，℃ 管道安装时的温度，可取最冷月平均温度，℃
根据管子计算壁厚 Sj ，按钢管产品规格，取用管子公称 壁厚；在任何情况下，S≥Sj
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15.2.2 活动支座间距的确定
支撑在多个活动支座上管道的受力分析
只计算有均匀荷载所产生的弯曲应力，而采用一个降低了的许 支承在多个活动支座上的管道，可视为多跨梁最大弯矩出现在 活动支座处 用应力值（称为许用外载综合应力）
m
考虑供热管道的塑性条件，允许间距可按下式计算：
Lmax
15 w W q
m
15.2.2 活动支座间距的确定
按刚度条件确定活动支座的允许间距
根据对挠度的限制而确定活动支座的允许间距，对挠度的 限制分两种情况
15.2.2 活动支座间距的确定
按刚度条件确定活动支座的允许间距

对于具有一定坡度i的蒸汽管道 要求管道挠曲时不出现反坡，以防止最低点处积水排不出 要保证管道挠曲后产生的最大角应变不大于管道的坡度 根据均匀荷载的连续梁的角变方程式，如管道中间最大挠 度值等于或小于0.25iL时，则管道不出现反坡：
计算依据
应力分类原理：一次应力 二次应力 峰值应力 《火力发电厂汽水管道应力计算技术规定》SDGJ6 《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ-T81
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15.2 地上敷设和管沟敷设的应力/作用力计算 15.2.1 管壁厚度的确定 15.2.2 活动支座间距的确定 15.2.3 管道的热伸长及其补偿 15.2.4 固定支座的跨距及其受力计算
15.2.3 管道的热伸长及其补偿
方形补偿器的受力分析和应力验算

补偿器的应力验算采用“弹性中心法”进行 (2)计算方形补偿器的弹性力
计算简图
与管道平行边的直管段长， m 外伸臂的直管段长，m x0 0
弹性中心位置坐标：
y0
l2 2 R l2 l3 3.14RKr
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15.2.1 管壁厚度的确定
管壁的理论计算壁厚
Sm 2 j Pj
t
Pj Dw
管壁的计算壁厚
S j Sm C
理论计算壁厚（管壁最小厚度），mm 钢材在计算温度下的基本许用应力， 纵向焊缝减弱系数，取决于管道制造方式 MPa
管道的取用壁厚
管子壁厚附加值，mm

对于热水管道 采用控制管道的最大允许挠度的方法来确定活动支座间距 管道的最大允许挠度应控制在（0.02～0.1）DN以内 此时活动支座间可由以下方程组确定：
24EI ix L L1 y x m 3 max 用试算法求 m解 ， 2 活动支座到最大挠曲面的距离， qx
第15章 管道的应力/作用力计算
15.1 概述
15.2 地上敷设和管沟敷设的应力/作用力计算
15.3 直埋敷设的应力/作用力计算
15.1 概述
供热管道应力/作用力计算的任务
计算管道在各种荷载作用下引起的力、力矩和应力 确定管道的结构尺寸，采取适当的补偿措施
供热管道的主要荷载
管道内的流体压力 各种外载负－管道的自重 ，风雪载荷，土壤摩擦力 管道的热胀和冷缩