管道在熱態(tài)下工作時(shí),由于熱脹的作用,管系中各承重點(diǎn)的基本荷載不僅會(huì)發(fā)生再分配,同時(shí)還將使約束位移的支承點(diǎn)遭受位移荷載,即對(duì)管系重直位移有阻礙的支承點(diǎn)將承受重直位移荷載,對(duì)管道水平位移有陽(yáng)礙的支承點(diǎn)(如固定支架、止推支架、導(dǎo)向支架等)和端點(diǎn)(如與設(shè)備的連接點(diǎn)等),將承受水平位移荷載,在各滑動(dòng)支架處,由于管道與支架之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng),因此還會(huì)產(chǎn)生摩擦力,也就是說(shuō),此類(lèi)支架還將承受摩擦力,除此之外,對(duì)某些形式的支架和邊界條件,它還將承受彎矩荷載。


1. 位移荷載的計(jì)算


  工程上常見(jiàn)的一些形狀簡(jiǎn)單的管系,如II形補(bǔ)償器、L形管道等,一些手冊(cè)或?qū)V薪o出了簡(jiǎn)單的近似計(jì)算公式,或列成了圖表形式,設(shè)計(jì)人員可視管系的具體情況,或采取簡(jiǎn)單計(jì)算法,或采取查閱圖表法,或采用計(jì)算機(jī)詳細(xì)分析法去求解管系對(duì)支承點(diǎn)或端點(diǎn)的位移荷載。


2. 摩擦力的計(jì)算


  對(duì)于管系中的滑動(dòng)承重支架,當(dāng)管子在此處有位移時(shí),其摩擦力是客觀存在的。管系中由于各承重點(diǎn)的摩擦力存在可使管系對(duì)固定端的水平位移荷載減少,但卻給本來(lái)不承受水平荷載的滑動(dòng)承重支架添加了一個(gè)附加力。一般情況下,管系中的摩擦力要比水平位移荷載小得多,故在靜應(yīng)力分析中,一般不計(jì)入摩擦力對(duì)水平位移荷載的影響,這樣得到的位移荷載偏大,使支承設(shè)計(jì)偏于保守。但在有些情況下,摩擦力給滑動(dòng)承重支架添加的附加力是不可忽略的。例如,基本荷載較大的管道,或者多根管道集中并排布置時(shí),都會(huì)對(duì)滑動(dòng)承重支承件產(chǎn)生較大的附加力,此時(shí)在進(jìn)行支吊架強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮。


  管道在滑動(dòng)承重支架處的摩擦力與該點(diǎn)所承受的垂直荷載的大小成正比,力的方向與管道在該點(diǎn)的位移方向相反,即摩擦力可以用下式表示:


  當(dāng)管廊上某支承面同時(shí)支承數(shù)根管道時(shí),熱管道因產(chǎn)生的摩擦力會(huì)推動(dòng)支承梁沿管道的位移方向發(fā)生變形,而冷管道或位移量較小的管道會(huì)趨于阻止支承梁的這種變形,從而抵消了一部分熱管道的摩擦力。這種由于同一支承面上相鄰冷管道對(duì)熱管道的位移阻礙而使熱管道摩擦力減小的現(xiàn)象稱(chēng)為管道的牽制。由于牽制作用而使摩擦力減小的幅度用牽制系數(shù)K表示。牽制系數(shù)的選取應(yīng)符合下列原則:當(dāng)某承重支承面并排敷設(shè)1~2根管道時(shí),取;當(dāng)某承重支承面并排敷設(shè)3根管道時(shí),應(yīng)按表9-10選取;當(dāng)某承重支承面并排敷設(shè)4根及4根以上的管道時(shí),牽制系數(shù)K應(yīng)按圖9-63選取。


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3. 短時(shí)作用荷載的計(jì)算


  短時(shí)作用荷載包括風(fēng)荷載、雪荷載、地震荷載、安全閥排放反力等。這些荷載雖然作用時(shí)間短,但有時(shí)可能產(chǎn)生較大的荷載值,故在支承件強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)計(jì)入。考慮這些荷載同時(shí)出現(xiàn)的可能性很小,故工程上一般不同時(shí)計(jì)入,而是根據(jù)具體情況,計(jì)入其中的較大值。


  a. 風(fēng)荷載和雪荷載的計(jì)算 一般情況下,對(duì)于較大直徑的管道或并排多根敷設(shè)的管道才考慮風(fēng)荷載和雪荷載的影響。風(fēng)荷載及雪荷載可按GBJ9《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。


  b. 地震荷載的計(jì)算 一般情況下,對(duì)于有地震設(shè)防要求的管道,才考慮地震荷載的作用。地震荷載可按SH3039《石油化工企業(yè)非埋地管道抗震設(shè)計(jì)通則》進(jìn)行計(jì)算。


  c. 安全閥排放反力的計(jì)算 對(duì)于裝有安全閥的管道支承點(diǎn),才考慮安全閥排放反力的作用。安全閥排放反力可按SH 3037《石油化工企業(yè)管道支吊架設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行計(jì)算。






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