论直埋供热管道中设计和施工

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1、论直埋供热管道中设计和施工　　摘要：直埋热水供热管道弹性敷设使供热管道按更自然的方式沿街道或地形进行敷设，该种敷设方式利用管道自身的弹性变形实现管道的弯转，减少了人为设置的补偿器、补偿弯管和固定墩，是最简单、最经济的直埋管道安装方式之一。关键词：直埋供热管道；设计；施工中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1引言直埋敷设技术随着我国国民经济的发展，人民生活水平不断提高，人们对环境和城市景观要求也越来越高的情况下，不占地上空间，架空需要热补偿，一处补偿就是4个90度弯头，加上管架，总体费用很高，较架空对流换热厉害热损失大相比，埋地管道受温

2、度变化相对较小，减少了运行费用。直埋即使在城市规划区也不影响美观，因此埋地的美观性和实用性都较架空要好。已开始在城市热网中取代传统的管道架空敷设方式。2直埋供热管道的作用及应力特点7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

3、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。3防止直

4、管破坏的设计方法3.1三通加固，直埋管道的三通受力状况与地沟敷设有明显的不同。地沟敷设时三通所受的荷载主要是内压荷载，而直埋敷设时三通除承受内压荷载外，还承受极大的轴向压缩荷载。因此，当三通支管直径较大时必须进行加固。73.2从增强三通开孔区轴向刚度着手。因为直埋管道的三通强度削弱主要表现在母管开孔区轴向压缩刚度急剧下降，所以应沿母管轴向方向加刚性支撑板。支撑板可以夹在支管内，也可加在母管外侧。3.3为了提高三通对局部应力集中的适应能力，三通的壁厚一般比支管增加50%。加固后的三通与直管基本可做到等强度。3.4固定墩，埋地管道固定墩的推力一般

5、都比较大，为了提高固定墩的承载能力，一般将固定墩设计成倒“T”形或板凳形。在此种钢筋混凝土固定墩中管子从上部立板处穿过，用管道上焊接卡板固定。3.5防止循环塑性破坏，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。否则，应在该直管段设置补偿装置，并通过调

6、整补偿装置间距，控制管段上的应力变化，使之不产生循环塑性破坏，这时，该直管段就变成有补偿安装方式。73.6防止整体失稳破坏，在进行直埋供热管道设计时，除考虑循环塑性破坏外，还要考虑稳定性问题。管道温度从安装温度升高到管道工作循环最高温度时，所产生的升温轴向压力是整体失稳破坏的起因。在冷安装条件下，锚固的直管段满足稳定性条件时，该直管段可采用无补偿冷安装方式。一般地讲，供水温度不高于130℃、管径不大于DN500的热网，采用无补偿冷安装方式都能保证不出现循环塑性破坏；当埋深在1米以下时，还能保证不出现整体失稳。由于一般的热网都可满足上述条件，故

7、从直管段强度的角度，采用无补偿冷安装方式是没有问题的。但是，从保护三通、弯头、折角、大小头和阀门等薄弱部件以及减小固定墩推力的角度，有时在局部管段还要采用设置补偿装置的有补偿安装方式。至于预应力安装方式，由于只能解决稳定性的问题，而通过增加覆土深度或设置补偿装置解决稳定性问题，通常会更经济一些，故预应力安装方式的使用变得越来越少。4直埋供热管道的安装方法4.1直埋供热管道的安装方式7直埋管道中的应力是热胀变形不能完全释放而产生的。因此。通过选择不同的安装方式，可以改变热胀变形的大小和变形的释放程度，进而改变管道的应力水平。。热胀变形的大小与零

8、应力状态对应的温度有关，零应力状态温度的提高，可降低热胀变形的大小。根据此温度是否等于安装时的环境温度，管道可分为两种。冷安装：零应力状态对应的温度等于安装时的环境