管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)在(zai)熱(re)態下(xia)工作(zuo)時,由于(yu)熱(re)脹(zhang)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong),管(guan)(guan)(guan)系中各承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)重(zhong)點(dian)(dian)的(de)(de)(de)基本荷(he)載(zai)不僅會發(fa)生(sheng)再分配,同時還(huan)(huan)將(jiang)使約束位(wei)移(yi)的(de)(de)(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)點(dian)(dian)遭受(shou)位(wei)移(yi)荷(he)載(zai),即對管(guan)(guan)(guan)系重(zhong)直位(wei)移(yi)有阻礙的(de)(de)(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)點(dian)(dian)將(jiang)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)重(zhong)直位(wei)移(yi)荷(he)載(zai),對管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)水平(ping)位(wei)移(yi)有陽礙的(de)(de)(de)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)點(dian)(dian)(如(ru)固(gu)定支(zhi)架(jia)(jia)(jia)、止推(tui)支(zhi)架(jia)(jia)(jia)、導向支(zhi)架(jia)(jia)(jia)等(deng))和端點(dian)(dian)(如(ru)與設(she)備的(de)(de)(de)連接(jie)點(dian)(dian)等(deng)),將(jiang)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)水平(ping)位(wei)移(yi)荷(he)載(zai),在(zai)各滑動支(zhi)架(jia)(jia)(jia)處,由于(yu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)與支(zhi)架(jia)(jia)(jia)之間存在(zai)相(xiang)對運動,因此還(huan)(huan)會產生(sheng)摩(mo)擦力(li),也(ye)就是說,此類支(zhi)架(jia)(jia)(jia)還(huan)(huan)將(jiang)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)摩(mo)擦力(li),除此之外,對某些形式的(de)(de)(de)支(zhi)架(jia)(jia)(jia)和邊界條件,它還(huan)(huan)將(jiang)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)彎矩荷(he)載(zai)。
1. 位(wei)移(yi)荷載的計算
工程上常見(jian)的(de)一些形(xing)狀簡單的(de)管(guan)系(xi),如(ru)II形(xing)補償器(qi)、L形(xing)管(guan)道等(deng),一些手冊或專著中給(gei)出了(le)(le)簡單的(de)近似計(ji)算公式,或列成(cheng)了(le)(le)圖(tu)表(biao)形(xing)式,設計(ji)人員可視(shi)管(guan)系(xi)的(de)具體情況,或采取簡單計(ji)算法,或采取查閱(yue)圖(tu)表(biao)法,或采用計(ji)算機詳細分析法去求(qiu)解管(guan)系(xi)對(dui)支承點(dian)或端點(dian)的(de)位移荷載。
2. 摩(mo)擦力的計算(suan)
對(dui)于(yu)管系(xi)中的(de)(de)滑(hua)動承重(zhong)支(zhi)(zhi)架(jia),當管子在此處有(you)位移(yi)(yi)時,其摩(mo)擦(ca)力(li)(li)是(shi)(shi)客(ke)觀存在的(de)(de)。管系(xi)中由(you)于(yu)各承重(zhong)點的(de)(de)摩(mo)擦(ca)力(li)(li)存在可(ke)使管系(xi)對(dui)固(gu)定端的(de)(de)水(shui)平位移(yi)(yi)荷(he)載減(jian)少,但(dan)(dan)卻給(gei)本來不(bu)承受水(shui)平荷(he)載的(de)(de)滑(hua)動承重(zhong)支(zhi)(zhi)架(jia)添加了一個附(fu)(fu)加力(li)(li)。一般情況下(xia),管系(xi)中的(de)(de)摩(mo)擦(ca)力(li)(li)要比水(shui)平位移(yi)(yi)荷(he)載小(xiao)得多(duo),故在靜應力(li)(li)分析中,一般不(bu)計(ji)入摩(mo)擦(ca)力(li)(li)對(dui)水(shui)平位移(yi)(yi)荷(he)載的(de)(de)影響,這樣得到的(de)(de)位移(yi)(yi)荷(he)載偏大(da),使支(zhi)(zhi)承設計(ji)偏于(yu)保守。但(dan)(dan)在有(you)些情況下(xia),摩(mo)擦(ca)力(li)(li)給(gei)滑(hua)動承重(zhong)支(zhi)(zhi)架(jia)添加的(de)(de)附(fu)(fu)加力(li)(li)是(shi)(shi)不(bu)可(ke)忽略(lve)的(de)(de)。例如(ru),基本荷(he)載較大(da)的(de)(de)管道(dao),或者多(duo)根管道(dao)集(ji)中并(bing)排布置時,都會對(dui)滑(hua)動承重(zhong)支(zhi)(zhi)承件(jian)產(chan)生較大(da)的(de)(de)附(fu)(fu)加力(li)(li),此時在進行支(zhi)(zhi)吊架(jia)強(qiang)度設計(ji)時應予考慮。
管道在滑動(dong)承(cheng)重支架處的摩擦(ca)力與該點所承(cheng)受的垂(chui)直荷載的大(da)小成正比,力的方向與管道在該點的位移方向相反,即摩擦(ca)力可(ke)以用(yong)下式表示:
當管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)廊上(shang)某(mou)(mou)支(zhi)(zhi)承(cheng)面(mian)同時支(zhi)(zhi)承(cheng)數根管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)時,熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)因產生的(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)力(li)會推動(dong)支(zhi)(zhi)承(cheng)梁(liang)沿管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)方向發(fa)生變形,而冷管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)或位(wei)(wei)移(yi)量(liang)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)會趨于阻止(zhi)支(zhi)(zhi)承(cheng)梁(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)這種變形,從而抵消(xiao)了一(yi)(yi)部分熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)力(li)。這種由于同一(yi)(yi)支(zhi)(zhi)承(cheng)面(mian)上(shang)相(xiang)鄰冷管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)對熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)阻礙而使(shi)(shi)熱(re)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)摩擦(ca)力(li)減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)現象(xiang)稱(cheng)為管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)牽(qian)(qian)制。由于牽(qian)(qian)制作用(yong)而使(shi)(shi)摩擦(ca)力(li)減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)幅度用(yong)牽(qian)(qian)制系數K表示。牽(qian)(qian)制系數的(de)(de)(de)(de)(de)選取(qu)應(ying)符合下列原則:當某(mou)(mou)承(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)承(cheng)面(mian)并(bing)排敷(fu)設1~2根管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)時,取(qu);當某(mou)(mou)承(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)承(cheng)面(mian)并(bing)排敷(fu)設3根管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)時,應(ying)按表9-10選取(qu);當某(mou)(mou)承(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)承(cheng)面(mian)并(bing)排敷(fu)設4根及4根以上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)時,牽(qian)(qian)制系數K應(ying)按圖9-63選取(qu)。
3. 短時作用荷載的(de)計(ji)算
短時(shi)(shi)(shi)作用(yong)荷載(zai)包(bao)括風荷載(zai)、雪荷載(zai)、地震荷載(zai)、安全閥排(pai)放反力等。這(zhe)(zhe)些(xie)荷載(zai)雖(sui)然作用(yong)時(shi)(shi)(shi)間(jian)短,但有時(shi)(shi)(shi)可(ke)能(neng)產生(sheng)較大的荷載(zai)值,故在支承件強度設(she)計時(shi)(shi)(shi)應計入。考慮這(zhe)(zhe)些(xie)荷載(zai)同時(shi)(shi)(shi)出(chu)現(xian)的可(ke)能(neng)性很小(xiao),故工程上(shang)一般不同時(shi)(shi)(shi)計入,而是(shi)根據具體情況(kuang),計入其(qi)中的較大值。
a. 風(feng)荷載(zai)和(he)雪(xue)荷載(zai)的計(ji)算 一般(ban)情況下,對于較大直徑的管道(dao)或并排多根敷設的管道(dao)才考慮(lv)風(feng)荷載(zai)和(he)雪(xue)荷載(zai)的影響(xiang)。風(feng)荷載(zai)及雪(xue)荷載(zai)可(ke)按GBJ9《建筑結構(gou)荷載(zai)規范》進行計(ji)算。
b. 地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)荷載(zai)的計(ji)算(suan) 一般情況(kuang)下,對(dui)于(yu)有地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)設防要求(qiu)的管道(dao),才考慮地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)荷載(zai)的作用。地(di)震(zhen)(zhen)(zhen)荷載(zai)可按SH3039《石(shi)油化工企業非埋地(di)管道(dao)抗震(zhen)(zhen)(zhen)設計(ji)通則》進行計(ji)算(suan)。
c. 安(an)全(quan)閥(fa)(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力的計(ji)算(suan) 對于裝有安(an)全(quan)閥(fa)(fa)的管道支(zhi)(zhi)承點,才考(kao)慮安(an)全(quan)閥(fa)(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力的作用。安(an)全(quan)閥(fa)(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力可(ke)按(an)SH 3037《石油化工企業管道支(zhi)(zhi)吊(diao)架設計(ji)規范(fan)》進行計(ji)算(suan)。