管道的荷載計算方法

1、管道荷載計算方法(1 )此設計規(guī)定應按照以下說明：管道設計工作應按照規(guī)定執(zhí)行。(2 )此規(guī)定指出工程設計專業(yè)必須為管道設計的需要來執(zhí)行。 在規(guī)定基礎上管道設計者可以作適當?shù)男薷摹?. 荷載和外力的設計2.1 通則當設計下列結(jié)構(gòu)時，應考慮荷載。各種荷載的聯(lián)合作用在計算中的應用見2.14條。2.2 結(jié)構(gòu)本體應計算結(jié)構(gòu)本體和防火材料的重量。2.3 動設備對于泵、壓縮機、馬達等設備重量，要盡可能快地從制造商處獲取相關數(shù)據(jù)，其中應包括控 制、輔助設備、配管等重量。在對設備直接設在支架上的情況進行計算時，應盡可能快地提 交相關動力影響因素。2.4 起重機荷載起重機的荷重應根據(jù)制造商的數(shù)據(jù)來確定。2.5 容

2、器、塔等除容器和塔外，還包括過濾器、沉降槽、換熱器、冷凝器及其配管。根據(jù)該類設備各種荷載的綜合情況，在計算中應包括以下重量/荷載。(1) 空重這是容器、塔等的靜止重量，包括襯里材料、保溫、防火、閥門等，應根據(jù)制造商提供 的數(shù)據(jù)推導出來。(2) 操作重操作重是容器、塔等的空重，幾在該單元操作過程中最大容量的重量之和。(3) 水壓實驗荷載臺容器在現(xiàn)場需要對設備進行水壓實驗時，設計支架結(jié)構(gòu)時應考慮該設備完全充滿水的重量。 當一個支撐支一臺以上的容器時，該支撐應根據(jù)以下基礎進行設計：在同一時刻，-進行水壓實驗，而其他容器為空設備或仍處于操作狀態(tài)中。2.6 活動荷載(1) 活動荷載應根據(jù)以下平臺或通道的

3、用途分為幾個等級(a) A 級主要用作人行通道，除了人可搬動的物品外，沒有其他東西。例如臺階、樓梯平臺、管 架上人行道、儀表監(jiān)測平臺及閥門操作平臺。(b) B 級用于較輕的閥門、換熱器、法蘭、類似部件的檢修工作，放置拆卸這些部件的工具，若 在梁或桁架上放置重物須加小心。(c) C 級承受特殊荷載。要根據(jù)特殊需要進行設計。(2) 活動荷載見表1表1生活荷載等級活動荷載-等級A200Kg/m 2等級B400 Kg/m 2等級C根據(jù)實際情況確定2.7 風荷載風荷載應根據(jù)UBC確定，假設以下幾點：風駐點壓力q=140kg/m2 (在 10 米高度)方向“ c”重要系數(shù)1=1風力可從各個方向作用于構(gòu)筑物

4、，應考慮其最不利的情況(最大逆風向)。對于寬度在4米或以下的架空管架，應計算作用在最大的三根管子上的風荷載。對于寬度大于4米的架空管架，應計算作用在最大的四根管子上的風荷載。2.8管束拉力當換熱氣殼體的污垢系數(shù)等于或大于0.0008m2.hr.C/kcal時，換熱氣制作應按 100%推力計算。當污垢系數(shù)小于0.0008m2.hr.C/kcal時，支座按推理的50%計算，即管束重量。當支架支撐兩臺以上換熱器時，該支架僅需按以下基礎進行設計；一臺換熱器的管束處于 將關鍵撥出的臨界狀態(tài)，而其他換熱器是空的或處于操作狀態(tài).2.9沖擊荷載沖擊荷載應根據(jù)鋼結(jié)構(gòu) AISC標準確定.2.10熱應力(1) 當熱

5、膨脹導致設備與支座之間的磨擦時，摩擦力為支座上的操作荷載與下列使用的摩擦系數(shù)的乘積。表面摩擦系數(shù)鋼與鋼0.3鋼與混凝土0.4(2) 在設計管道指甲的梁時，應考慮剛直管架上的管道膨脹或收縮產(chǎn)生的水平摩擦力。摩擦力按下式確定：F=0.3KW(0.4)式中，F(xiàn):水平摩擦力W:管重包括介質(zhì)和保溫材料K :簡化系數(shù)K=1.0 ;當一根梁支撐三根或三根以上管子時,K0.50.67當一根梁支撐兩根或兩根以下管子時, 系數(shù)K根據(jù)下表確定：熱管重量/總管重av 0.50.5W a< 0.70.7v a1.02.11安裝及檢修時荷載對于構(gòu)筑物的每一部分，都應考慮安裝和檢修時的各種可能荷載情況，并應注意最苛刻

6、條件下的情況。2.12雪荷載無2.13地震荷載2.14聯(lián)合荷載構(gòu)筑物及構(gòu)筑物的每一部分，還有它們的指點和固定點，應為聯(lián)合荷載的設計。聯(lián)合荷 載見表2，表中使用以下組成構(gòu)筑物本體重。a-構(gòu)筑物本體重b-設備重c-起重機荷載d-容器塔罐等空重e-容器塔罐等操作重f-容器塔罐等水壓實驗荷載g-動荷載h-風荷載i-管束推力j-沖擊荷載k-熱應力I-安裝幾檢修時荷載m-雪荷載注釋2:只計荷載的注釋3:只計荷載的注釋4:只計荷載的n-地震荷載表2聯(lián)合荷載A到E聯(lián)合何載操作試驗安裝或檢修地震無風有風ABCDEaXXXXXbXXXXXcXXXXX（注釋1 ）dXeXXXfXgXXXXX（注釋2）hXX（注釋3

7、）X（注釋3）X（注釋4）iXjXXXkXXXlXmXXXXXnX注釋1:只計起重機本體重量50%50%25%，只針對火炬煙囪幾其支架的設計1. 范圍2. 荷載類型和組合2.1荷載類型22條件2.3荷載組合3. 荷載計算方法3.1管子荷載3.2由熱脹或熱縮引起的反作用力3.3摩擦力1. 范圍本標準中包括的荷載數(shù)據(jù)的計算方法用于民用建筑、設備、工業(yè)爐平臺的設計。2. 荷載類型及組合2.1荷載類型荷載數(shù)據(jù)應包含以下荷載：（1 ）管道荷載（自重及工作荷載） 管道重量，保溫材料，介質(zhì)等（2）熱脹或熱縮引起的反作用力反作用力是由管子的熱脹或熱縮以及約束的位移引起的。（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位

8、移引起的。（4 ）地震荷載（a）由地震加速引起的荷載（b）由管道約束點的與地震相關的位移引起的反作用力（反作用力的計算方法與熱應力的計算方法類似）（5）風荷載（6）雪荷載（7）沖擊力由安全閥氣流或水錘的沖擊引起的荷載。（8）膨脹節(jié)的沖擊及反彈作用。2.2條件荷載的計算應經(jīng)過下述條件的研究。當荷載已達到正常操作時的最大值，或在其他操作情況下荷載的變化可以忽略不計，計算可僅以正常操作情況為基準。（1）充水重，由于內(nèi)壓產(chǎn)生的膨脹節(jié)的沖擊力。（2 ）正常操作條件。正常操作條件不同于以下第（3）條中所述情形。（3）特殊操作情況（A） 開車情況（從開車到正常操作的過度情況）。管子從管架上松開，有設備或管道

9、等 內(nèi)部溫度的臨時變化引起的熱應力。（B） 停車情況（從正常操作到停車的過度情況）。應考慮到與緊急停車相關的問題（壓 降等），開車時的情況也應考慮。（C）除焦，再生操作，蒸汽轉(zhuǎn)化等。2.3荷載組合下表是在各自條件下同時起作用的荷載組合。 如表1所示條件符號V荷載水壓/氣壓試驗正常操作特殊操作TNU管子重PW qO*OO3.1.3 （ 1 ） （ b ）（v）熱脹或熱縮的反 作用力TOO3.2.2摩擦力FO地震荷載Ep EwO*風荷載Wp WwO*雪荷載Sp SwSqOO沖擊力HO*O膨脹節(jié)中的沖擊 力或反彈力JOOO注（1）以下是上表中符號意義P:集中荷載W:均勻荷載Q：單位荷載（單位面積重量

10、）（3）假設地震荷載，風荷載及沖擊荷載沒有同產(chǎn)生影響（4）在水壓實試驗中無需標注管架，梁，結(jié)構(gòu)等的垂直荷載在其他情況下，當官銜數(shù)量叫少室，應單獨表出每跟官銜的垂直荷載。3. 荷載計算方法3.1管道荷載3.1.1單位長度管重重量是以下各點的總和（1）管道（2）標準管子的單位荷載按照JGS220-311-3-01E中“管子重量和性質(zhì)表（ANSI ） ”。標準保溫材料的單位荷載按照JGS-220-311-3-03E。（3）介質(zhì)氣體，蒸汽或空氣不包括在單位荷載中。典型遺體的比重見表A（ 1）。（4）管子永久荷載的其他輔助組成。伴熱，襯里材料等。注；閥門，法蘭等應作為集中荷載。結(jié)構(gòu)及荷載的標注結(jié)構(gòu)上受的

11、荷載的標注方法應為表2中瑣事的集中荷載，均勻荷載，單位荷載中的一種。表2結(jié)構(gòu)及荷載的標準7'荷載標注結(jié)構(gòu)集中荷載均勻何載單位何載管架主梁3.1.3（ 1）（ a）O管架中間梁3.1.3（ 1）（ a）O縱梁3.1.3（ 1）（ a）O桁梁3.1.3（ 1）（ a）O支架oO*平臺OO*地溝oO*注：在條件中，若支撐大量小尺寸管線荷載，可作為均勻荷載標注。荷載計算方法（1） 集中荷載（a）表3中荷載收據(jù)信息表明集中荷載的范圍。表3集中荷載范圍適用范圍適當集中荷載管架桁梁1. 下列管子的垂直荷載(1) 介質(zhì)為液體，公稱直徑為 18"或以上 的管線。(2) 介質(zhì)為氣體，公稱直徑為

12、30 "或以上 的管子。(3) 輔助設備(閥等)的重量為 1.0t或以 上。2. 作用在固定點及導向點的熱應力(包括 膨脹節(jié)的推力和彈力)。3. 作用于固定點及導向點的地震荷載。4. 沖擊立引起的荷載(水錘，安全閥推力 等)。支撐管子垂直荷載(包括輔助設備)平臺地溝(b) 集中荷載計算方法按以下方法計算集中荷載(I) 水平關的集中荷載按以下方法計算: 例1水平管線集中荷載計算方法：i ,=n?ABC“ B ”點集中荷載=l 1.W/2+ l 2.W/2(1)式中w:單位長度管重(ii)垂直官銜的集中荷載垂直官銜上指點的集中荷載等儀垂直部分全部荷載于水平部分1/2荷載之和.作用于”E”

13、點的集中荷載E= I 3.W/2+ I 4.w+ I 5.W/2(2)若沒有規(guī)定”E”點,垂直部的荷載應分布在指點”F”和”D”,見下段(iii)(iii)有閥門等集中荷載引起的作用于指點的荷載，應以按比例分配的方法進行計算圖3閥門等集中荷載按比例分配方法一31W一一1 qx -.h. 上 尸P1?2閥門在'”點的集中荷載”B”1 1.P1/I1+I4P2/L2(3)(iv )可以應用計算機計算集中荷載(v)由于管子上抬導致集中荷載不平衡，應再檢查熱應力計算結(jié)果。(2) 軍部荷載的計算(a)指甲上均勻荷載的計算計算見例4圖4支架上均部荷載的計算方法L < 1.2S均部荷載“ w

14、”=W/S(4)(W應不小于100kg/m)L > 1.2S均部荷載“ w ”=W x 1.2/L(5)(W應不小于100kg/m)式中，W:陰影部分管子總荷載S:官銜總寬L :指甲寬度(b) 計算方法見例5圖5脊梁方向的梁上均部荷載的計算方法11IF1Fr><r*V trid3PLniIj:!liI« 'I弓L I1<:1/2L,11 ir1I 隊*1L- 1一t1A3.0m或后面指甲跨度的1/2，無論哪一個，選其中大的尺寸。L < 1.2S均部荷載“ w ” =W/L（ 6）（W 應不小于 200kg/m ）L > 1.2S均部荷載“

15、w ” =W X 1.2/L（7）（W 應不小于 200kg/m ）式中W:陰影部分管子總荷載S:管束總寬度L:梁木方向跨度（3）單位荷載的計算單位荷載應為單位面積的平均荷載，并應表出表4所示的荷載登記符號。例如，計算出單位荷載為0.115t/m2表4荷載等級（單位：t/m2）荷載等 級abcdefghi單位荷 載0.0500.0750.1000.1250.1500.1750.2000.2250.250計算單0.0590.06：0.0850.1100.1350.1600.1850.2100.235位何載0.0840.1090.1340.1590.1840.2090.2340.259（a）主梁上

16、單位荷載計算方法計算方法見例6圖6單位荷載計算方法- - . 一 r.11. r J FJ-I.Fib»(L ITIJ! 1 <T11' TiT*1 ":S nif*-1=r1.J 1r1*1'一L < 1.2S單位荷載“ q” =W/L( 8)L > 1.2S單位荷載“ q” =W X 1.2/L(7)式中W:陰影部分管子總荷載S:管束總寬度L:管架寬(b)中間梁所支官銜的最大尺寸見表5主梁間距中間梁所支撐管線的最大尺寸10.0 > l > 888.0 > l > 646.0 > l3(假定中間梁位于主梁的中間)中間梁單位荷載的計算方法見例7圖7中間梁