管道支架的合理设计VIP专享VIP免费

第31卷第4期有色冶金设计与研究2010正8月管道支架的合理设计郭立宏(中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330002)[摘要]介绍独立式架空管道支架的设计思路、方法；工程实例中刚性活动支架与柔性活动支架的比较表明，采用柔性活动支架可减小所受的水平推力，提高经济效益；条件许可时，也可采用聚四氟乙烯垫板减小管道与活动支架间的滑动摩擦力[关键词]独立式架空管道支架；固定支架；刚性支架；柔性支架；摩擦力；变位弹力中图分类号：TU990．3文献标识码：B文章编号：1004-4345(2010)04-0045--04RationalDeignofPipeSuppo~GU0Li-hong(ChinaNerinEngineeringCo．，Ltd．，Nanchang,Jiangxi330002,China)AbstractDesignconceptandmethodoffree—standingoverhead-pipesupportareintroducedinthisarticle．Inengineeringexamplesitisshownthroughcomparisonbetweenrigidtravelingsupportandflexibletravelingsupportthattheapplicationofflexibletravelingsupportcanreducebornehorizontalthrustandincreaseeconomicbenefits．andifpossiblePTFEboardcanbeusedtoreduceslidingfrictionbetweenpipeandtravelingsupport．Keywordsfree-standingoverhead-pipesupport；anchorsupport；rigidsupport；flexiblesupport；friction；reactingforcefromdisplacement1引言长距离的架空输送管道在介质和大气温度变化的作用下，将产生热胀冷缩现象。为适应这种热胀冷缩的要求，保证管道稳定和满足正常生产的要求，通补偿器接设备常每隔一段距离，设置一个固定点，在两个固定点之间，设置补偿器。这样管道系统就分为若干区段，每个区段的热胀冷缩能量由这一段的补偿器吸收，活动支架所受的力也通过该段管道传给固定支座，整个系统就成为一个稳定的系统。架空管道及支架系统常见的布置如图1所示。固定支架活动支架活动支架活动支架活动支架活动支架活动支架固定支架活动支架活动支架图1管架系统示意2管道支架分类及设计2．1管道支架的分类及管道支架所受的纵向水平力管道支架按材料分有钢筋混凝土结构及钢结构；按外形分有T形、兀形、单层、多层、单片、空间等。管架最基本的分类应按管道对变形的适应能力分为：固定支架、活动支架和摇摆支架。其中摇摆支架对管道的变形适应能力最强，因而最为经济。但摇摆支架制作较麻烦，半铰l生能可靠度不足，且半铰构配件老化后更换困难，在工程中已经较少采用，故本文不再讨论。固定支架在竖向、纵向(沿管道轴向)及横向(沿收稿日期：2010-06-17作者简介：郭立宏(1965__)，女，高级工程师，主要从事结构设计与研究工作。．46．有色冶金设计与研究第31卷管道径向)均限制管道的位移，以保证管道系统的稳定。其所受的纵向水平力通常由3部分组成：(1)区段活动支架对管道作用反力的合力；(2)伸缩节的反力；(3)管道的不平衡内压力。应当注意，对固定支架来说，计算单元为两伸缩节之间的区域。第1项可由结构专业计算，其余两项应由工艺专业提供。活动支架只是在管道竖向、横向限制其移动，纵向移动是允许的。活动支架又分刚性支架和柔性支架。从构造上看，刚性、柔性活动支架是一致的，即柱底固定，柱顶自由。但刚性管架的纵向刚度较大，管架的变形不能适应管道受热变形的需要，管道与管架顶部接触面产生相对位移，因而它承受的管道移动产生的水平摩擦力P为最大摩擦力：尸(1)式中：Pm为管道与支座间的最大摩擦力；‰为管道问的相互牵制系数，查有关手册提供的相应表格(如文献[1】表5—3)；G为作用在1个管架顶上的总计垂直荷载；为管道与支座问的摩擦系数。而柔性管架刚度较小，当管道与支架之间还没达到最大摩擦力时，管架已和管道一起变形，管道作用在其顶部的荷载变位弹力为PF爿(2)式中：E为支架柱材料的弹性模量；．，为支架柱沿管轴向的截面惯性矩；n为管架柱的根数；为管架高度；为主要热管道在所计算管架顶处的热变形值。,hL=a·At·L(3)式中：为管道的线膨胀系数；zXt为管内介质的最高温度溅最低温度1与安装管道时大气温之差；为管道固定点至所计算的管架顶之间的距离。对矩形断面的管道支架来说，根据上面公式，可以推出以下判断公式：P,