管道支吊架管道连接部件的荷载分为持轻级、轻级、中级、重级和特重级五个级别。表3给出了公称尺寸符合表1规定的管部结构的荷载系列。
道支吊架间距尤其是水平管道的承重支架间距不得超过管道的允许跨距(即管道的最大间距),以控制其挠度不超限。一般连续敷设的管道允许跨距L应按三跨连续梁承受均布荷载时的刚度条件计算,按强度条件校验,取两者中的最小值。
管道支吊架刚度条件根据管段不应在轻微外界挠力作用下发生明显振动的要求,装置内管道的固有振动频率不宜低于4秒/次,装置外管道支吊架固有振动频率不宜低于2.55次/秒,相应管道允许挠度在装置内为1.6CM,在装置外为3
在进行管道设计时, 首先要考虑满足工艺要求, 还要考虑设备、管道及其组成件的受力状况, 以保证安全运转。管道应力分析是涉及多学科的综合技术, 是管道设计的基础。在管道应力分析过程中, 正确设置支吊架是一项重要的工作。支吊架选型得当, 布置合理, 所设计的管系不仅美观, 而且经济安全。
一般情况下,管道支吊架可以分为三部分,即附管部件、生根部件和中间连接件。与管子直接相接触或与管子直接焊在一起的部分称为附管部件。与地面、设备、建构筑物等支撑设施相连的部分称为生根部件。连接附管部件和生根部件的部分称为中间连接件。但不是所有支吊架都由这三部分组成,有时仅有两部分甚至一部分组成。
管道产生应力的因素是多方面的,管道支吊架主要有重力、压力、压力脉动、地震、冲击和热膨胀等因素。其中, 热膨胀和地震载荷引起的管道应力是管道应力分析
所要解决的最主要问题。 管道支吊架应力分析的目的是为了证明管道在承受与每类工况相关的载荷时,均不发生某种形式的失效
由于管道支吊架的固定支架对管道有六个自由度的约束,在实际情况下受到工作介质的温度、管道系统布置方式的不可知因素的影响,使热胀作用力和力矩大小、方向各异,管道支吊架每每组合,不尽其数。为了能合理地选取固定支架,推荐关于管道支吊架的计算强度计算公式,供设计人员在选型时,作强度校核之用。
管道支吊架强度校核的对象及力学模型
管道支吊架辅助钢结构型式
辅助钢结构型式有悬臂梁、悬臂支架、简支梁、正三角架和倒三角架五种型式。
2、管道支吊架辅助钢结构设计依据
2.1 GB/T17116-1997 管道支吊架
2.2 DL/T 5054-1996 火力发电厂汽水管道设计技术规定
2.3 GB 50017-2003 钢结构设计规范
2.4 GB 50018-2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范
2.5 GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设计规范
2.6 GB/T 706-2008 热轧型钢
3、管道支吊架辅助钢结构设计原则
3.1辅助钢结构按结构荷载进行强度和刚度计算。
在管系设计中,设置管道支吊架是要满足工艺过程的要求,还要考虑设备及其组成附件的受力情况,保证应用装置的安全正常运转。所有管道支吊架的分类是按不同形式、不同性能的支吊架来区分。管道支吊架可以大致分为三大类:
1.承重管架 这类管道支吊架按其用途可分为:刚性架、可调刚性架、可变弹簧架、恒力弹簧架。
2.限制性管架 这类可以分为:固定架、限位架、轴向限位架、导向架。
在施工过程中可采取多种措施预管道支吊架的焊接变形,主要可归纳为反变形法、刚性固定法、合理选择焊接方法和规范、选择合理的装配焊接顺序等。
固定支架:这种支架主要是为了在适合的部位将管道固定在支架上,以承受住由于管道受热膨胀而带来的水平推力,降低由于管道所受到的热应力过大而造成的管道变形过大甚至是破坏。如果所有的采暖管道或者是热水管道全部都使用活动支架,那么管道很有可能会顺着直线管段的方向收缩或者是膨胀,严重的时候会发生管道位移或者是三通、弯头等处产生很大的热应力,进而拉伤焊口、接口。所以应当在该管段某处设置补偿器,