管道与储罐强度-2地上管道.ppt

第2章 地上管道 地上管道 使用场合： 长输管道跨越：山谷、河流，通过沼泽、沙漠及永久冻土带等地区时采用地面架设 ； 站场及厂区管道，常设置在地面管架（管墩）上或地下管沟中； 优点： 不影响土壤环境，且不受地下水位的影响，检修方便，发现和清除事故容易。 缺点： 限制了通道的高度，不美观； 管道直接设置在空气中，对于非常温管增加了热冷能量的损失。 2-1 地上管道的支承形式 地上管道是由支架或管架支承，支承的形式种类繁多。 按支架高低分： 低支架敷设 中支架和高支架敷设 沿墙敷设 低支架敷设 距地面的净空约0.5米，防止地面水的侵袭和节约材料。 施工、维护和检修方便，节约材料。 缺点： 线路规划不当，将严重影响交通。 中支架和高支架敷设 在人行交通频繁的地方，采用中支架，支架净空高度约2.5~3.0米。 在跨越铁路或公路的地方采用高支架，高支架净空高度约4.5~6.5米，甚至更高。 缺点： 投资大，耗材多，维修困难。 管道跨越铁路与道路净空高度 沿墙敷设 当管径不大、管数不多时可以采用悬臂托架，将管道敷设在建筑物的墙上。 不需另设支柱。 应校核墙体的稳定性，并应注意不要影响厂房的采光和窗扇的开启。 按管架的结构形式分类 分独立式和组合式。 独立式管架： 管架之间没有任何联系结构，独立地支承管道； T形和П形，它们又可做成单层和双层，根据安装管道的多少来选用，从结构上可分为单片平面管架、空间刚架和塔架等。 组合式管架 把各自独立的管架联接起来，形成管架系统。 常见形式： 纵梁式等：比较宏伟，刚度也大，一般用于多根小直径管道在一起平行敷设，或在管线上分支较多的情况下，如化工厂、炼油厂等工厂内的室外管线。 桁架式 按支架对管道的约束形式 固定支架和活动支架 通常每隔一定距离，就设置一个固定支架，在两个固定支架中间设置一个补偿器。 两个固定支架之间设活动支架，只作为管道支承，而不约束管道的热膨胀。 管道跨越形式——长输管道 梁式管道跨越——以输送管道作为梁的跨越 桁架式管道跨越——以输送管道和其它构件组成桁架结构 轻型托架式管道跨越—以管道作为上弦杆、钢索作为下弦杆组成托架结构 单管拱跨越——以单根输送管道作为拱形的跨越 组合管拱跨越——以输送管道及其它构件组成拱形的跨越 悬缆式管道跨越——输送管道以悬垂形式吊挂在承重主索上的跨越 悬垂式管道跨越——输送管道以悬垂状构成自承式的跨越 悬索式管道跨越——输送管道以平直形状吊挂在承重主索上的跨越 斜拉索管道跨越 —输送管道用多根斜向张拉钢索连结于塔架和锚固墩上的跨越 2-1 地上管道的支承形式 地上管道是由支架或管架支承，支承的形式种类繁多。 2-2 架空管道的载荷计算 除管道输送介质的内压外，架空管道上还作用有多种形式的载荷。 根据管道施加的载荷，设计管架。 根据作用方向，分为 垂直载荷 水平载荷 轴向载荷 1．垂直载荷 垂直载荷包括管道自重、保温结构重量、管内输送介质重量、管道附件重量等； 气体管道在某些情况下尚应考虑水压试验时的水重； 必要时考虑弹簧支吊架产生的作用载荷和位移； 低支架敷设时要考虑行人的重量； 明设管道要考虑冰雪载荷和积灰载荷等。 总垂直载荷的计算 2．水平（横向）载荷——风载荷 3．轴向载荷 轴向摩擦力 内压引起的不平衡轴向力（阀门、弯头等处） 补偿器的反弹力 为了适应管道热膨胀的要求，在架空管道中多设有补偿器，一般设置在两个固定管架之间，当管道受热膨胀时，补偿器被压缩变形，由于补偿器的刚度，将产生一个抵抗压缩的力量。 对于拐弯或附近设有支管的固定管架，尚有拐弯管或支管传来的侧向水平推力 2-3 管道跨度计算 地上管道，隔—定的距离就要用管架（管墩）、吊架、托架来支承。 两支承间的距离称为管道跨度。 跨度计算是地上管道设计中的重要部分。 两种条件： 强度 刚度 一、按强度条件 管道截面上产生的最大应力不得超过管材的许用应力。 连续梁模型——允许出现塑性变形 最大弯矩和应力 弹性 跨度设计公式 焊缝系数 二、按刚度条件确定管道跨度 管道在一定的跨度下总有一定的挠度，根据对挠度的限制所确定的管道允许跨度，叫做按刚度条件确定的管道跨度 两种情况 不允许反坡 允许一定程度反坡 油气管道要求管道的坡度和挠度限制在一定范围内就可以，并不限制反坡。 如输送特别粘稠介质的管道或要求介质在管内能完全自流放空的管道，不允许出现反坡。 允许反坡——限制管道的挠度Δmax≤0.1Dg 不允许反坡 对于输油和输气管道，通常只需要按强度条件决定跨度即可。 对于蒸汽管道或其它对挠度有特殊限制要求的管道，应同时按强度条件和刚度条件计算跨度，最后选用两者中数值较小者。 2-4 管道热应力计算（弹性中心法） 地面敷设管道受到来自管架、连接设备