热力管道直埋敷设设计探讨

４ ） 管 道 工 程 直 径 不 大 于 ＤＮ５ ０ ０。
在 实 际 工 程 中 上 述 条 件很 难 全 部 满 足 昕 以 会
加热 过 程 中 ， 当 补 偿 管段 的热 胀 变 量 达 到 从 环境 温
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２ ０ ０ ０ 年 第 ４期
管径 大 的管段 。 也 并 非 绝对不 能有 无 补偿 管段 存 在 ， ６ 结束 语 三 支 堆
有 关热 力 管道 直 埋 敷设 的 行 业 规 范 ‘ 城镇 直 埋 供 热管 道工 程技 术 规程 Ｊ Ｊ 广 ｒ ８ ｌ 一 已手 １ ９ ９ ８年 ６月 １日起 执行 。 该 规 范的 发 布 ， 耐 热 力管 道 技术 的 发 展 将 起 列推 动 作用 ， 热 力 管道 直埋 设计 将 会 有 据 可 依 。但怎样 更 合理 更 经济 地 连行 管 舟设 计 ． 也 是 每 一位 设计 人 员 共 同努 力 的 目标 ．尤其 是对 高 温度 ６ １ ５ ０ ℃） 太管 径 （ ＤＮ＞ ｓ ０ ｏ ） 的热 同 ， 采用 壹 埋 敷 设 的经 济性 可 靠性 还 需要 进 一步 论 证和 探讨 ．
温度 应 为 ａ Ｅ（ １ ２ ０ －∞ ． 若 管 网 各部 件承 受 不 了该 应 力时 ， 管道 将 遭 到破 坏 为解决 这 些 问题 ． 顽 将零 应 力温度提高 ， 即 减小 了 △ｔ 。采 用 预应 力 安 装 方 式 将 会 增 加 预 热 热 源 或 一次 性 朴 偿 器 等 设 备 ． 但可 以 降 低 管 道 运 行 工 况 下 的轴 向力 ， 避 免 管 网 出现 整 体 失 稳． 并碱 小 固定 墩 推 力 。预 应 力 安 装 一 般 有 三 种 方 式： 预热 安装 、 一次 性 补偿 器 安装及 预拉 伸 安装 。 １ ） 预 热 安 装 预热 方 式 是 管 道 在 回填 前进 行 预 热 ， 加热 到 预 热 温度 ｔ （ 由设计 人 员 依据 现 场情 况 确定 ） 时 再焊 接 管道 ． 假设 ｔ 一７ ０ ‘ Ｃ， 由７ ０ ℃耐 管道 应 力 为零 ， 当 管 网温 度再 升高到 １ ２ ０ Ｖ时 ， 管 道 内温 度 应 力 为 ａ Ｅ （ １ ２ ０ —７ ０ ） ， 降低 了 管道 运 行 的应 力 绝 对值 采 用 预 热 安装 的管 网 ， 通 常 允许 有大 范 围 的无 补 偿营 段 ． 可 解决 无补 偿 冷安 装 ， 但 这种 方 式 需 要 具 备 预 热 热 源． 同 时要 求 安 装现 场 有条 件 允许 管 淘 敞 口 ２ ） 一 次性 补 偿 器 安装 采 用一 孜 性 补 偿器 的 方 式 时 ． 除 补 偿 器 附近 的 管 沟 敞 口外 ， 其 余 管道 安 装 后可立 即 回 填 。 在 第一 放
山
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建
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度 到 应 力 状 态 温 度 的 自由变 量 时 ． 就 可将 补 偿 器 与
管道 焊接 。通 过 多 次温 度 变 化 。 应 力分 布 均 匀 ， 选 到 预应力 效 果 。采 用该 方 式 ． 不 需要 弼 ｉ 热熟源， 但 增 加 了一次 性 补 偿 器的 费用 。 ３ ） 管道 预 拉 伸 此 种 方 式 与蜀ｌ 热技果相同， 但 对于 大 口径 的 管 道 报难 实 施 ， 工 爱 中应 用较 少
经 计算 可 斟采 甩无 补 偿冷 安装 ， 但为 保护 薄 弱环 节 ， 在弯 头 、 三通、 闫仃等 处 设 置 了 固定墩 或 补偿 器 ． 另 一 城 市 集 中 供 热工 程 中 ， 管 径 ＤＮＳ ０ ０ ， 供 水 温 度 １ ５ ０ｃ， 回水 温度 ７ ０ ℃， 计 算后， 供 水 管 阿 中 不 能 有 锚 商段 ， 所 以供 水 管采 甩了 有 补 偿冷 安装 ， 回水 管 直 管殷 采 甩 了无 补偿 冷 安装 。从 另一 方 面讲 ． 温度高 ．
力 集 中和部 件所 连接 的 直 管段 向该 处 的变 形 位移 量 等两 个 方 面 ． 针对 以上 两 点 ， 方 案设 计 可 以 从三 方 面来 避 免 疲 劳破 坏 的产 生 。 １ ） 设计时 ， 应 合理 地 考 虑三 通 、 弯头 、 阀 门 等 部
件 的结 构形 式 及 设 置 方式 ， 以增 强其 自身 的 抗 破坏
用。 当 管 同 中安 装 了 补偿 器 后 ， 就 形成 了新 的有 补 偿
管段（ 滑 动段 ） ， 无 补 偿管 嚣 （ 锚厨段） 缩小 甚 至故 有
无 补 偿管 段 ． 但设计 中应 认真 计 苒 ， 蘸 免设 置 的 补偿 器过 多 ， 不 仅增 加 臂罔 投 资 ， 也增多 了 管同 发 生事 故
ｌ 直埋 管道 常 用 的几 种 安装 方式
直 埋 管 道常 用 的 安装 方 式 大 致 有 ： 无 补偿 冷 安 装、 有 补 偿安 装 、 预应 力 安 装 和一 次性 补偿器 安装 等 四种 方式 实 际工 程 中采 用 哪一 种方 式 更经 济 合理 ， 需 要根 据 现 场情 况和 设 计 工况 来确 定 。 常规讲 ， 无 补 偿冷 安装 最经 济 方便 ， 应 优先 使 用 。 而 在无 补偿 冷 安
蝶 阀等 等 。 ２ ） 采 用设 置 固 定墩 的办 法 ， 在 弯头 弯臂 三通 支 管、 三 通 和 阀 门 以及壹 径 管 附 近 的 直管 上 设置 固 定 墩． 防止 支 管 或 直 管 殷 的热 胀 变形 过 多 地 向 这些 部
件转 移 ， 如 下 固 所示 ．
４ 设 置 补 偿 蠢的冷 安 装 不 必 对 管 同进 行璜 热 处 理 ， 而设置补偿器的 目
装 的条 件 下 ， 若 为 了减 步 固 定墩推 力或 保 护三 通 、 阀
门等 部件 ， 叉 可 以采 用 局部 有 补偿 安装 。 若有 丽 热热
源， 也 可 以丽热 安装 ， 以减 小管 道 的轴 向力
２ 不设 量 补 偿器 的 冷安 装
这 种 安 装 方式 中 ， 只有 营 线 敷 设时 形 成 的 自然 补偿 夸 管 ， 不 再 人为 地 设 置补 偿器 ， 因而 是 最简 单和 最 经 济 的安 装方 式 。但 由于 自然 补偿 夸 管 的间距 往 往过大， 通 常 会出现 锚 固 段 所 以 ， 这种 安装 方 式 需 要 同 时满 足 以下 几 点要 求 ： １ ） 设计 供 水 温度 不 大于 １ ３ Ｏ Ｅ； ２ ） 管 疆 覆 土不 小 于 ｌ ｍ； ３ ） 自然 地 面高 程变 化 平缓 ；
的， 是 为 了在 管 阿 内局 部形 成有 补 偿管 段 。 以碱 小 直 管嚣 的 轴 向力 ， 防止 管 阿出 现 整体 失稳 ， 同 时也 可 降 低热 管 道 的应 力 ， 避 免产 生 应力 破坏 。 这种 有 补偿 的 安装方式 ， 可 以 局部 采 用 ， 也 可 以 在 整 个 管 网 中 采
能力 。如 避 免 采用 ｌ ｏ ． 至６ ｏ ． 弯头 ； 增 大 兰通 和 弯头
的壁厚 ， 用 大 弯 曲半 径 的 曲管 或 多个 小折 角 代 替 应
力 集 中 的 大折 角 ｝ 用 多 个谣 缓 变 化的 大 小 头 代 替 一 个 管 径 变 化 较 大 的变 径 管 Ｉ 使 用强 度 特 性 好 的 钢 制
计算 采 用 了弹 塑性 理 论 的分 析 方 法 ． 充 分 地 发 挥 了
带 来 一些 不 安 定的 因素 。 若 设计 供水 温 度过 高时 ． 可 使 管 道 截 面 上产 生 循 环往 复 的塑 性 变 形 ， 进 而 导 致 管道破坏 （ 不 满 足 安 定分 析 的要 求 ） ； 直 埋覆 土 浅 或 随 地 形高 程 变 化 大 的管 道 ， 则可 能 产 生 管 线 整 体 失
窖 易产 生应 力 集 中 是最 宣 破 坏 的薄 弱部 件 。 薄 弱部
件 峰值 应 力取 决 于 部件 本身 的 结构 是 否 容 易产 生应 Ｉ
｝ Ｉ
如 果 加大 管遭 璧 厚 ， 增加 疆土 深 度 ， 能 够 满足 锚 固段
安 垒性 和 稳 定 性 计 算 条 件 。 同 时符 合 经 济 性 方 面 的
要求 ， 仍然 可 以 考虑 采甩 无 补 偿 的玲 安装 。
５ 蕾 霸 中防 止耨
茸件 破 坏的 设 计 方法
在 直 埋热 同 中 ． 夸 头 三通 变径 管 以 及 阿 仃处
的 隐患 点 。 缘 上 所述 ， 设计 人 员在 选 择直 埋敷 设 形式 时 ， 不 应 拘 泥于 简 单 的 有补 接 或 无 补 偿 翦 设 ， 而应 园地 制
通
管
的
宜， 根据理场情 况和计算 结果， 选 择 合理 的 设计 方
式 ． 比挪 ， 在某 城 市集 中供 热 工 程 中 ， 管 阿最 大管 径 ＤＮ４ ５ ０ 。 疆 土探 度 １ ． ２ ｍ 以下 。 供水 设计 温度 １ ３ ０ Ｃ．
供 热管道
＿ － — 一
－
了保 护 弯头 、 阀 门、 三通 等 薄 弱部件 的 一 些措 施 。
关键词 直 埋 敷 设 管道 设 计
＿ － ＿ 一 一
近 几年 ， 随着 我 国集 中供 热 的不 断发 展 ， 供热 管 道直 埋敷 设也 得 到 了广 泛 的应 用 国家 有 关 行业 并 发 布 实 施 了 行业 标 准 《 城 镇 直埋 供 热 管 道 工 程 技 术 规程 ￣ （ Ｃ Ｊ Ｊ ／ Ｔ８ １ —９ ８ ） 。在 新 规 程 中 ． 供热 管道 应 力
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２ ０ ０ ０年 第 ４期
热 力 管 道 直 埋 敷 设 设 计 探 讨
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摘 要
佐
李 晓 滨 （ 大 同 市建 筑 设 计 院 ）
表 文 结台 Ｃ Ｊ Ｊ ／ Ｔ８ １ ９ ８规 范 ， 简单 介 绍 了 热 力 管道 直埋 敷 设 的 几种 方 式 ． 提出
折 有处 容 易产 生疲 劳 破 坏
３ 馕 应 力 安装
预 应 力 安 装方 式 ＋ 实际 上 是 改 变管 道 的 零 应 力
温 度 。 以冷 安 装 来 讲 ． 安装 温 度 ｔ 。 即为 零 应 力温度 假 设 一 ０ Ｃ． 当 营 网 温 度 升高 到 １ ２ ０Ｃ时 ． 管 道 内
稳； 大 管径 的管 道 窨 易产 生局 部皱 结 破坏 以 及三 通 、
管 道 的材料 持性 ． 更 多 地 节约 了热 网 投资 但为 确保 管 网 的安 全 运 行 ． 供热 管 道 的 敷 设 方式 也 是值 得 注 意 的问题 ． 本文结台 Ｃ １ Ｊ ／ Ｔ８ １ —９ ８规 范 ． 简单 舟 绍 了热 力管 道直 埋 敷 设 的 几种方 式 ． 提 出了保 护 弯 头 、 三通 、 阃门 等薄 弱部 件 的一些 措 施 。