管(guan)道(dao)(dao)在(zai)熱態下(xia)工作(zuo)(zuo)時,由于熱脹的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong),管(guan)系(xi)中各承重點的(de)(de)基(ji)本荷(he)(he)載(zai)不(bu)僅會(hui)發生再分配,同時還將(jiang)使(shi)約束位(wei)(wei)移(yi)的(de)(de)支(zhi)承點遭受(shou)位(wei)(wei)移(yi)荷(he)(he)載(zai),即對(dui)管(guan)系(xi)重直位(wei)(wei)移(yi)有(you)阻礙的(de)(de)支(zhi)承點將(jiang)承受(shou)重直位(wei)(wei)移(yi)荷(he)(he)載(zai),對(dui)管(guan)道(dao)(dao)水平(ping)位(wei)(wei)移(yi)有(you)陽礙的(de)(de)支(zhi)承點(如固定支(zhi)架(jia)、止(zhi)推支(zhi)架(jia)、導向(xiang)支(zhi)架(jia)等)和(he)端點(如與(yu)設備(bei)的(de)(de)連接點等),將(jiang)承受(shou)水平(ping)位(wei)(wei)移(yi)荷(he)(he)載(zai),在(zai)各滑動(dong)支(zhi)架(jia)處,由于管(guan)道(dao)(dao)與(yu)支(zhi)架(jia)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)相對(dui)運動(dong),因(yin)此還會(hui)產生摩(mo)擦力,也就是說,此類支(zhi)架(jia)還將(jiang)承受(shou)摩(mo)擦力,除此之(zhi)外,對(dui)某些形式的(de)(de)支(zhi)架(jia)和(he)邊界(jie)條件,它還將(jiang)承受(shou)彎矩荷(he)(he)載(zai)。
1. 位移荷(he)載的計算
工程上常見的一些(xie)形(xing)(xing)(xing)狀簡(jian)單的管系,如(ru)II形(xing)(xing)(xing)補償器(qi)、L形(xing)(xing)(xing)管道等(deng),一些(xie)手冊或(huo)專(zhuan)著中給出了(le)簡(jian)單的近(jin)似(si)計(ji)算(suan)公式(shi),或(huo)列成了(le)圖表(biao)形(xing)(xing)(xing)式(shi),設計(ji)人(ren)員可視管系的具(ju)體情(qing)況,或(huo)采取簡(jian)單計(ji)算(suan)法,或(huo)采取查閱(yue)圖表(biao)法,或(huo)采用計(ji)算(suan)機詳(xiang)細分(fen)析法去求解管系對支承點(dian)或(huo)端點(dian)的位移(yi)荷(he)載。
2. 摩擦力的計算
對于(yu)管(guan)系(xi)(xi)中(zhong)的(de)滑動承(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支(zhi)架,當管(guan)子在(zai)(zai)此處有位(wei)移(yi)時,其摩(mo)擦力(li)是客觀存在(zai)(zai)的(de)。管(guan)系(xi)(xi)中(zhong)由于(yu)各承(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)點的(de)摩(mo)擦力(li)存在(zai)(zai)可使管(guan)系(xi)(xi)對固定端的(de)水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)荷(he)載減(jian)少,但卻給本來不承(cheng)(cheng)受水(shui)平(ping)荷(he)載的(de)滑動承(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支(zhi)架添加了一個附加力(li)。一般情況下,管(guan)系(xi)(xi)中(zhong)的(de)摩(mo)擦力(li)要(yao)比水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)荷(he)載小得多(duo),故在(zai)(zai)靜應力(li)分析中(zhong),一般不計(ji)(ji)入摩(mo)擦力(li)對水(shui)平(ping)位(wei)移(yi)荷(he)載的(de)影(ying)響,這樣得到的(de)位(wei)移(yi)荷(he)載偏大,使支(zhi)承(cheng)(cheng)設計(ji)(ji)偏于(yu)保守(shou)。但在(zai)(zai)有些情況下,摩(mo)擦力(li)給滑動承(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支(zhi)架添加的(de)附加力(li)是不可忽略的(de)。例如,基本荷(he)載較大的(de)管(guan)道,或者(zhe)多(duo)根管(guan)道集(ji)中(zhong)并排布置時,都會對滑動承(cheng)(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支(zhi)承(cheng)(cheng)件產(chan)生較大的(de)附加力(li),此時在(zai)(zai)進行支(zhi)吊架強度設計(ji)(ji)時應予(yu)考(kao)慮。
管道在滑動承(cheng)重(zhong)支(zhi)架處的摩擦力(li)與(yu)該(gai)點(dian)所承(cheng)受的垂直荷載的大小成正比,力(li)的方(fang)向(xiang)與(yu)管道在該(gai)點(dian)的位移方(fang)向(xiang)相反(fan),即摩擦力(li)可(ke)以用下式表(biao)示:
當(dang)管(guan)(guan)(guan)廊(lang)上某(mou)支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面同時支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)數(shu)(shu)根(gen)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)時,熱管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)因產生(sheng)的(de)(de)摩擦(ca)(ca)(ca)(ca)力(li)會(hui)(hui)推動支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)梁沿管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)位(wei)移方向發生(sheng)變形,而(er)(er)冷管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)或位(wei)移量較小的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)會(hui)(hui)趨于(yu)(yu)阻(zu)止支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)梁的(de)(de)這(zhe)(zhe)種(zhong)變形,從而(er)(er)抵消(xiao)了一部分熱管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)摩擦(ca)(ca)(ca)(ca)力(li)。這(zhe)(zhe)種(zhong)由(you)于(yu)(yu)同一支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面上相(xiang)鄰(lin)冷管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)對(dui)熱管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)位(wei)移阻(zu)礙而(er)(er)使(shi)熱管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)摩擦(ca)(ca)(ca)(ca)力(li)減小的(de)(de)現(xian)象(xiang)稱(cheng)為管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)的(de)(de)牽制。由(you)于(yu)(yu)牽制作用(yong)而(er)(er)使(shi)摩擦(ca)(ca)(ca)(ca)力(li)減小的(de)(de)幅(fu)度用(yong)牽制系(xi)(xi)數(shu)(shu)K表示(shi)。牽制系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)選(xuan)取(qu)(qu)應符合下列(lie)原則:當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面并排敷設1~2根(gen)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)時,取(qu)(qu);當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面并排敷設3根(gen)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)時,應按表9-10選(xuan)取(qu)(qu);當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面并排敷設4根(gen)及4根(gen)以上的(de)(de)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)時,牽制系(xi)(xi)數(shu)(shu)K應按圖9-63選(xuan)取(qu)(qu)。
3. 短時作用(yong)荷(he)載(zai)的(de)計算
短時(shi)作(zuo)用(yong)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)包括風(feng)荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)、雪荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)、地震荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)、安(an)全閥排放反力等。這(zhe)些荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)雖然作(zuo)用(yong)時(shi)間短,但(dan)有時(shi)可(ke)能產生(sheng)較大的荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)值,故在支(zhi)承(cheng)件(jian)強度(du)設計(ji)時(shi)應(ying)計(ji)入。考慮這(zhe)些荷(he)(he)(he)載(zai)(zai)同時(shi)出(chu)現的可(ke)能性很小,故工程(cheng)上一(yi)般不同時(shi)計(ji)入,而是(shi)根據(ju)具體(ti)情況,計(ji)入其中的較大值。
a. 風(feng)荷(he)載(zai)(zai)和雪荷(he)載(zai)(zai)的(de)計算(suan) 一(yi)般情況下,對于(yu)較大直徑的(de)管(guan)道(dao)(dao)或并(bing)排多(duo)根敷(fu)設的(de)管(guan)道(dao)(dao)才(cai)考慮(lv)風(feng)荷(he)載(zai)(zai)和雪荷(he)載(zai)(zai)的(de)影響。風(feng)荷(he)載(zai)(zai)及雪荷(he)載(zai)(zai)可按GBJ9《建(jian)筑結(jie)構(gou)荷(he)載(zai)(zai)規(gui)范》進行計算(suan)。
b. 地(di)(di)震(zhen)荷載(zai)的計算(suan) 一般情況下,對于(yu)有地(di)(di)震(zhen)設(she)防(fang)要求的管道(dao),才考慮地(di)(di)震(zhen)荷載(zai)的作用。地(di)(di)震(zhen)荷載(zai)可按SH3039《石(shi)油化工企(qi)業(ye)非埋地(di)(di)管道(dao)抗(kang)震(zhen)設(she)計通則》進行計算(suan)。
c. 安(an)全閥(fa)(fa)排放(fang)反(fan)力(li)的(de)計(ji)(ji)算 對于裝有安(an)全閥(fa)(fa)的(de)管道支(zhi)承點,才考慮安(an)全閥(fa)(fa)排放(fang)反(fan)力(li)的(de)作用(yong)。安(an)全閥(fa)(fa)排放(fang)反(fan)力(li)可按SH 3037《石油化工企業管道支(zhi)吊(diao)架設計(ji)(ji)規(gui)范》進行計(ji)(ji)算。