浅谈直埋供热管道应力计算

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2(102年6月第2期《新疆电力》标准分享网www.bzfxw.com总第73期浅谈直埋供热管道应力计算贾宝莲新疆电力设计院(830002)【文摘】通过实际的供热工程，简单介绍载的增加而增加。当一次应力超过了极限状了热力管道直埋敷设时，管道应力验算的计态，管道会发生无限的塑性流动，立即导致破算方法以及满足强度条件所采取的一些措裂或断裂。施。二次应力是管道由于变形受约束所产生【关键词】直埋管道应力计算的。如温度变化所产生的温度应力即为二次生产和生活都离不开热能，热媒将热能应力。二次应力取决于变形

2、协调条件，所产从热源输送到热用户，必须通过管网系统，热生的变形总能使应力下降，从而使应力不再网是连接热源和热用户的唯一纽带，是城市发展。如果二次应力超过了极限状态，管道供热的重要命脉。当热源和热力站规模及位会产生有限的塑性变形，还会造成钢管内部置确定后，进行管道敷设，敷设方式根据地理结构一定程度的损伤。位置、周围环境、地址条件等可采用地上敷设另外，在管道局部结构不连续处会产生和地下敷设两种方式。地下敷设一般分为直应力集中，对应的应力称为峰值应力。峰值埋敷设和管沟敷设。直埋敷设以其造价低、应力不会引起显著的变形，但循环变化的峰施工速度快、占地

3、面积小等优点在供热工程值应力，也会造成钢管内部结构的损伤，是一中得到广泛运用，是热网设计过程中的重要种导致疲劳裂纹或脆性破坏的可能因素。管环节。道在三通、弯头处产生的应力属于峰值应力。1．2直埋管道作用及应力特点1直埋管道的应力分类由于土壤的均匀支撑，直埋管道的自重热力管道的应力计算，主要是计算热力没有产生自重弯曲应力，故一般忽略不计。管道在内压、持续外载作用下以及由于热胀供热管道的压力一般在0．6～2．5MPa，冷缩产生的位移受约束而产生的应力，并使对于热网中常用的管道，其公称壁厚要远远其满足管道本身和与管道相连接的设备能安大于该压力所需

4、的设计壁厚，内压产生的实全运行的要求。随着应力分析理论和实验技际应力也就远远小于管材的屈服应力。相术的发展，目前供热管道的应力验算采用应反，由于管道中热胀变形不能完全释放，使管力分类法，对不同性质的应力分别给予不同道产生了较大的轴向应力和压应力。因此，的极限值，从而更合理地考虑了管道的受载在直埋敷设热力管道中，内压的影响较小，管条件。道产生爆裂的可能性很小，而温度的影响则1．1应力分类较大。管道应力汁算中应主要考虑温度变化一般来说，热力管道上的应力分为：一次产生的循环塑性变形和疲劳破坏。应力、二次应力和峰值应力三种。此外，由于承受轴向压力和

5、压应力，管道一次应力是由管道的内压、持续外部荷还存在失稳问题。直埋管道在运行工况下的载作用而产生，如管道自重、水压等。轴向压力最大，由于压杆效应，可能会引起管一次应力是非自限性，它始终随所加荷线的整体失稳，特别对于温升较高的无补偿44维普资讯http://www.cqvip.com浅谈直埴供热管道应力计算标准分享网www.bzfxw.com2002年6月第2期冷安装方式，温升作用全部转化为很高的轴差”的概念。屈服温差△，是判断管道会不向压力，极易出现整体先稳破坏：当埋深较浅会进入塑性状态工作的依据。其计算公式时，极易产生整体纵向失稳，当管线

6、附近平行为：开沟时，又极易产生整体水平失稳。因此，在1△Tv=寿[no"一(1一v)ot]直埋管道设计中，应出现管道整体失稳。式中：2直管道轴向力计算及应力验算a一管材的线膨胀系数(rn／m·)2．1强度条件E__管材的弹性模量(MPa)2．1．2循环塑性变形n一屈服极限增强系数直埋管道处于两相应力状态：V一泊松系数，对钢材取0．3(1)内压产生环向拉应力oh；O"t一管道的环向应力(MPa)(2)热胀变形不能完全释放所产生的轴当管道的实际循环温差AT=t．一to>向压应力o。△时，则管道进入塑性状态工作；反之，则采用最大剪应力强度理论(第

7、三强度理管道处于弹性状态工作．对于我国来说，管材论)，满足安定性条件的总应力变化应满足：管壁较厚，在通常的热网温度下，管径不大于△≤3ldD500的管道均能满足>△>AT。式中：2．2．2轴向力计算△o；一在运行与停运工况间的总应力变化热力管道直埋敷设中，轴向力计算主要(Pa)；用于管道稳定性计算和固定墩的推力计算。[]一管材在计算温度下的基本许用应力在进行轴向力计算前，首先应判断管道是处(Pa)；于锚固段还是滑动段。2．1．2整体失稳锚固段是指当管道温度发生变化时，不按北欧标准TC107，为避免整体失稳的产生热位移的直管段。滑动段是指一端

8、固垂直荷载Q应满足下式：定，另一端为活动端，当温度变化时能产生热位移的管段。若管道中介质设计温度为t。，Q≥岛管道工作的最低循环温度为t2，则直管段的式中：当量应力变化范围为：作