管道固定支架受力分析在工程中的应用

　　有的文献〔1〕认为,固定支架承受的数种轴向推力中以内压轴向推力为最大,所以一般称内压轴向推力不平衡的固定支架为重载式(或不平衡)支架,否则称为减载式(或平衡)支架,而且认为,如果概略估算,其它轴向推力之和仅为内压轴向推力的25%左右,因此对内压轴向推力的计算及对固定支架受力的影响不能不给予重视。

　　1　固定支架水平推力的分析

　　管道固定支架承受各种水平推力,远距离输送的管网,一般固定支架间距较大,水平推力较大,为了减少其水平推力值,可以减产固定支回间的距离,但增加了固定支架的数量。另外,固定支架因承受各项作用力,要求其强度较高,故结构较复杂,耗费钢材和砼较多,因而应尽量减少其数量,并对其水平推力进行较准确的计算,以确保经济性和安全性。

　　固定支架所受的水平推力,通常有下列三项:

　　⑴活动支架的水平摩擦反力Pm,可按下式计算:

　　式中:1·5———荷载系数;

　　k———牵制系数,按表1查取

　　q———计算管段单位长度的结构荷重,N/m;

　　μ———摩擦系数;

　　L———管段计算长度,m

　　各种补偿器、自然补偿管段等弹性反力和摩擦反力。

　　不平衡内压力Pn。

　　当两个固定支架之间,由于设置阀门、堵板或变径管时,对采用套筒补偿器和轴向波纹补偿器的管道在水压试验和运行时,将产生管道的不平衡轴向内压力。

　　———当固定支架布置在两个不同管径的套筒补偿器和轴向波纹补偿器之间时,内压力按下式计算:

　　———当固定支架布置在带有弯管段上或者在装有阀门或堵板的管段上时,内压力按下式计算:

　　以上二式中:Pn———不平衡内压力,N;

　　P———介质工作压力,Pa;

　　F———管道横断面积,m2;

　　F1———大管径管道横断面积,m2;

　　F2———小管径管道横断面积,m2

　　3　两个工程实例中固定支架的受力分析

　　3.1　管道上带有截断阀门的蒸汽管道固定支架受力分析

　　(使用单位为了使生产采暖系统与生活区采暖系统分析,而增设阀门)

　　作用于90°弯管的内压轴向推力计算在流体力学中,对于解决流体与管壁之间的作用力时,应用动量方程〔4〕。如图1所示,对于一个水平放置的90°弯管而言,流体作用于弯管的合力R可由Rx与Ry合成,当弯管的流动截面不变,并不计阻力损失时,则