管道支吊架及雙螺栓管夾本身的強度設(shè)計

 

　　1、載荷組合

　　不同管道支吊架及雙螺栓管夾的載荷組合應(yīng)符合下列原則：

　　a、對于承重支架，其設(shè)計計算載荷應(yīng)為：基本載荷+豎直位移載荷+風載荷和雪載荷中的較大值，同時應(yīng)考慮摩擦力產(chǎn)生的橫向彎曲剪力;當承受 閥排放反力時，尚應(yīng)進行反力載荷核算;當進行水壓試驗并且充水重對其基本載荷貢獻較大時，應(yīng)考慮充水重的影響。但考慮充水重時，不應(yīng)同時考慮位移載荷和臨時載荷;對于承重吊架，當其吊桿偏轉(zhuǎn)角不大于4°時，不考慮摩擦力的影響;

　　b、對于固定支架，其設(shè)計計算載荷應(yīng)為：基本載荷+位移載荷(包括Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)+風載荷和雪載荷中的較大值;當進行水壓試驗并且充水重對基本載荷貢獻較大時，應(yīng)考慮充水重的影響。但考慮充水重時，不應(yīng)同時考慮位移載荷和臨時載荷;

　　c、限位支架：對于軸向雙向限位支架，其載荷組合的方法同固定支架;對于止推支架，僅考慮位移載荷和摩擦力;

　　d、導向支架及雙螺栓管夾：對于水平導向支架，其載荷同承重支架，但同時應(yīng)考慮水平位移載荷;對于豎向?qū)蛑Ъ埽漭d荷應(yīng)為橫向位移載荷+風載荷。當有地震設(shè)防要求時，應(yīng)進行地震載荷校核;

　　e、防振支架：防振管卡同導向支架，摩擦防振支架同止推支架。

　　2、設(shè)計溫度

　　對于附管部件，其設(shè)計溫度應(yīng)按下列原則選?。?/span>

　　a、管道保溫且無襯里時，取介質(zhì)溫度;

　　b、管道不保溫且無襯里時，取介質(zhì)溫度的95%;

　　c、管道有襯里時，取實際管道壁溫;

　　d、附管部件位于管道隔熱層外面時，取隔熱層外表面溫度。對保冷管道取當?shù)芈饵c溫度加2℃;對保溫管道，一般取60℃。

　　對于生根部件，其設(shè)計溫度應(yīng)按下列原則選?。?/span>

　　a、生根在建筑物梁柱、平臺、墻壁或地面上時，取常溫;

　　b、生根在設(shè)備平臺、裙座或加熱爐鋼結(jié)構(gòu)上時，取常溫;

　　c、生根在另一管道上時，按附管部件選取;

　　d、生根在設(shè)備本體上時，若設(shè)備保溫而且無內(nèi)襯里時，取設(shè)備介質(zhì)溫度;若設(shè)備不保溫而且無內(nèi)襯里時，取設(shè)備介質(zhì)溫度的80%;設(shè)備有襯里時，取設(shè)備實際壁溫的80%;

　　對于中間連接件，其設(shè)計溫度應(yīng)按下列原則選?。?/span>

　　a、一般情況下取常溫;

　　b、與管道或設(shè)備較近時，應(yīng)根據(jù)實際情況選取，但不應(yīng)超過附管部件或敷塔(設(shè)備)生根部件的設(shè)計溫度。

　　3、支吊架及雙螺栓管夾材料

　　各部件的材料選取應(yīng)符合下列原則：

　　a、對附管部件，當它與管道直接焊接時，宜與管子同材質(zhì)，或材料相當;不與管子直接焊接時，可選用普通碳素鋼(例如Q235A或Q235AF)，但此時所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計溫度的要求;

　　b、對于在設(shè)備(如塔、容器等)上生根的生根部件，當它與設(shè)備及雙螺栓管夾直接焊接時，宜與設(shè)備同材質(zhì)，或材質(zhì)相當;不與設(shè)備直接焊接時，可選用普通碳素鋼(例如Q235A或Q235AF)，但此時所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計溫度的要求;

　　c、其它生根部件和中間連接件，可選用普通碳素鋼，但所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計溫度的要求;

　　d、常用管道支吊架及雙螺栓管夾材料的適用溫度范圍應(yīng)符合表8-5的要求。

　　e、管道支吊架材料應(yīng)盡量選用標準型材。常用的型材標準除表8-4所列的管材、板材和棒材之外，尚有下列常用型材標準：

　　GB702 熱軋園鋼和方鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　GB704 熱軋扁鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　GB706 熱軋工字鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　GB707 熱軋槽鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　GB9787 熱軋等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　GB9788 熱軋不等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差

　　4、許用應(yīng)力及允許 撓度

　　關(guān)于雙螺栓管夾材料許用應(yīng)力的選取，不同的標準有不同的規(guī)定。

　　MSS SP-69標準規(guī)定：一般管道支吊架材料的許用應(yīng)力應(yīng)取下列三個數(shù)據(jù)中的 小值：

　　a、材料在室溫下 小抗拉強度的1/5;

　　b、材料在設(shè)計溫度下 小抗拉強度的1/4;

　　c、材料在設(shè)計溫度下 小屈服強度的5/8;

　　SH3037標準規(guī)定，支吊架及雙螺栓管夾材料的許用應(yīng)力應(yīng)按GB150的要求確定(見第四章所述)。

　　由此可見，SH3037標準規(guī)定的許用應(yīng)力值偏高。筆者認為，管道支吊架對管道是起保護作用的，而且某些部件受力面積較小， 容易出現(xiàn)材料失穩(wěn)，故應(yīng)該取 大的強度余量。因此，筆者傾向于將一般支吊架材料的許用應(yīng)力按MSS標準確定。事實上，目前尚做不到按MSS標準確定材料的許用應(yīng)力值，因為它不能直接查有關(guān)的數(shù)據(jù)表獲得。為工程設(shè)計操作方便起見，支吊架材料的基本許用應(yīng)力可取從GB150中查到的許用應(yīng)力再乘以0.6的系數(shù)(即1/51/3=0.6)。

　　對于管道支吊架及雙螺栓管夾用螺栓材料，其許用應(yīng)力可取按MSS標準確定的基本許用應(yīng)力的25%;對支吊架材料所受的剪應(yīng)力，其許用應(yīng)力可取按MSS標準確定的基本許用應(yīng)力的0.8倍;壓縮應(yīng)力不應(yīng)超過材料基本許用應(yīng)力的160%。

　　管道支吊架的承重橫梁在豎直方向的撓度應(yīng)不大于0.004L，L為梁在兩支點間的長度，或懸臂梁端部到支點的長度。

　　5、管道支吊架及雙螺栓管夾的強度計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　一旦管道支吊架及雙螺栓管夾所承受的載荷以及各部件的設(shè)計溫度、材料、許用應(yīng)力確定的話，管道支吊架的強度計算便不是太難的事情，一般情況下，用材料力學的知識即可計算。由于管道支吊架的型式較多，需要進行強度計算的部件也較多，在此不再詳細介紹。一些標準或?qū)Ｖ薪o出了一些計算方法，可查閱參考。正如前文所述，目前工程上已將常用管道支吊架進行了系列化，設(shè)計人員在大多數(shù)情況下選用標準支吊架及雙螺栓管夾即可，而不必再進行支吊架的強度計算。支吊架標準系列中均給出了相應(yīng)的選用限制載荷，在選用標準管道支吊架及雙螺栓管夾時，只要按允許的載荷選用 能滿足其強度要求。

 

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