浅议城镇直埋供热管道设计施工

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1、浅议城镇直埋供热管道设计施工　　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；施工中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：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7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

2、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

3、—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7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

4、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）。无补偿冷安装直埋敷设的条件：根据弹性理论分析（σeq≤1.35[σ]），只要安装温差不大于弹性温差，就允许直管段不安装补偿器而进行无补偿直埋敷设，管道在弹性状态下运行。换言之，当安装温差大于弹性温差时，直管段中不允许存在锚固段，必须安装补偿器，设置补偿器的最大间距即为管道存在锚固段时过渡段长度的两倍。过渡段长度可以根据存在锚固段时驻点处轴向应力以及单长摩擦力求出。上述弹性温差（58.0~67.4℃）与管道工作压力（1.0~2.5Mpa

5、）、公称直径（DN40~1000）有关。供热管网安装温度按10℃计算，设计供水温度一般均大于80℃，回水温度均小于80℃，因此，无论一二次网，直埋管供水管均需安装补偿装置，回水管可考虑无补偿敷设。7根据弹塑性理论分析（σeq≤3[σ]），当量应力小于两倍屈服极限，引入安全系数后，用三倍许用应力代替。基于安定分析的弹性温差（121.0~149.3℃）也提高许多，这样，即使供水温度高达140℃，冷安装也可采用直线段无补偿直埋敷设。但是，正因为采用了相当高的应力验算值，需要对三通、弯头等应力集中的局部管件必要时采取加强措施。基于弹塑性理论分析，与弹性理论

6、类似，当安装温差大于弹性温差时，直管段中不允许存在锚固段，必须安装补偿器。事实上，对于130℃，1.6MPa的直埋管是允许存在锚固段的。按照安定分析方法，在计算热伸长时必须先确定管道的屈服温度，当安装温差小于屈服温度时，伸长量仍按弹性分析方法计算；当安装温差大于屈服温差且小于弹性温差时，管道允许进入屈服阶段，伸长量计算还需知道过渡段长度。过渡段长度是判断管道是否出现锚固段的分界点。当安装长度小于过渡段时，即使超过屈服温差，伸长量仍按弹性管段计算；当安装长度大于过渡段时，长度大于过渡段的管段处于锚固状态（屈服状态），其余部分产生塑性变形。也正是由于改

7、塑性变形的存在，在管道再次进入温度循环过程时就已经存在一定的预应力，管道此后不再进入屈服，此时伸长量会减少一定长度（由于屈服被压缩的量）。同样地分析，当安装温差大于弹性温差时，管道不允许进入锚固状态。管道的安装长度应小于存在锚固段时的过渡段长度。3、关于固定支架设置原则当直管段两端同为（普通）补偿器或弯管补偿时，直管段上可不设固定墩；一端为补偿器，一端为补偿弯管，当补偿器至弯管的摩擦力大于流体作用于弯管的内压推力（盲板力）时可不设固定墩，否则应在固定点处设置固定墩。二、施工方法1、安装7对于供热管道而言，其发生的热应力会通过膨胀变形而释放，但是这样

8、的释放方式是不能完全对应力进行消除的，所以，在安装的时候需要考虑必要的方式去对管道内的热应力进行释放，这就可以通过安装方式