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民用建筑燃气管道应力分析及补偿* 朱　从　沈　蓓 　　摘要　建筑物周围地基沉降及温度变化对燃气引入管可能造成的影响进行分析和探讨，提出消除管道应力、进行补偿的措施，推荐两种可行的补偿方案。　　关键词　民用燃气管道　地基沉降　应力分析　温度补偿　　中图分类号　TU996.9 FORCE ANALISIS AND COMPENSATION OF CIVIL BUILDING GAS PIPELINE Zhu Cong　Shen Pei 　　ABSTRACT　This thesis analyses and investigates the affect on gas lead-in pipe which caused by soil subsiding around building foundation and change of temperature. Raise several measures to dispel gas pipe force and to compensate.Recommend two practicable plans. 　　KEY WORD　civil gas pipeline, soil subside, stress analysis, temperature compensate 　　城市燃气管网的敷设情况及运行工况直接涉及到千家万户的用气可靠性和安全性，深圳市现已投入运行的市政管网近300 km，管道气用户近十五万户。由于深圳是一个滨海城市，地质情况复杂，有些新建小区地基出现不均匀下沉，已威胁到管网的运行安全。此外，四季温度的变化，施工过程中的误差等因素也会导致管道长度偏离设计值，造成管道应力发生变化，情况严重时有可能破坏阀门、调压器等管道设备。综合考虑以上因素，必须采取适当措施，消减管道应力，保证管网的安全运行。 1　地基沉降对燃气管道系统的影响1.1　地基沉降的种类　　地基沉降可分为两种类型：　　(1) 由于建筑物的自重导致自身下沉，该种沉降普遍存在楼宇建筑过程中，高层建筑更为明显。但该种下沉，其沉降量一般很小，因此可不予考虑。　　(2) 由于建筑物周围地质条件差异（如新建填海工程），基础周围为非原土层，导致建筑物周围土壤不均匀性下沉。该种沉降范围大，面积广，既不可预见，又难以控制。其沉降量有时可达200 mm以上。该种沉降直接影响上升立管及埋地引入管的运行安全。1.2　地基沉降对燃气管道的影响　　深圳市民用建筑燃气管道系统目前大多采用两种方式进户，中压和低压进户方式，中压进户即燃气自庭院管引出，由上升立管到达楼顶成环，再通过各下降立管、用户支管中压进户,经调压计量后引至燃具。低压进户则是燃气由上升立管至天面，经集中调压计量后再由各下降立管引至各户燃具；或由引入管进入底层室外调压计量箱，在此集中调压计量后，由上升立管引至各户燃具。当地基发生沉降（不论何种沉降），附着于建筑物上的上升立管与埋地引入管发生相对位移，导致上升立管变形、脱位，甚至被拉裂。下面就以上情况对上升立管承受的应力进行计算分析。　　管道的应力主要来源于内压、外部荷载和变形应力。由于地基沉降是一缓慢渐变过程，可认为在沉降过程中，埋地引入管自重及上方土壤重量由其下部土壤承载，可不考虑内压和外部荷载引起的应力，只考虑变形应力对引入管的影响。与上升立管相连的引入管在土壤中的受力非常复杂，为简化计算，提出以下假设：　　(1) 埋地引入管φ57×4， 埋深H=0.6 m，选用10号钢管材(见图1)。 图1　埋地引入管示意图 　　(2) 当引入管基础发生沉降时，AB管段随土壤同时下沉，A 点下沉至A′点，此时，AB 段仅受拉伸变形的应力作用，其变形处于弹性变形阶段。　　下面对AB段、出地套管和点固定支架进行分析。　　① AB段受力分析　　运行中要求持续荷载产生的应力小于设计温度的许用应力［σ］=111 MPa。　　实际运行中，AB 段应力σ可由下式确定：　　σ=E MPa式中：E-弹性模量,MPa,在此 E=2.1×105 MPa;　　　ΔL-轴向变形, m;　　　L-计算长度, m。　　由上式可知，AB段应力与管材弹性模量成正比，与单位长度变形量成正比。设定计算长度L=5 m，则此时最大允许变形量［ΔL］为：　　［ΔL］==2.64×10-3 m　　此时， A点允许最大沉降量［ΔS］为：　　　　　　　=1.86°　　最大允许变形角［θ］为：　　在AB段，B点处于转弯处，应力集中，当变形角θ大于［θ］时，在B点有可能产生裂纹、断裂等现象。　　② 出地套管C点受力分析　　由于变形角θ值很小，可近似考虑θ0，此时，C点受一外拉力矩Mc的作用：　　Mc=F.H=σ.A.H=E.A.