管(guan)道在(zai)熱態(tai)下工作時(shi),由于熱脹的(de)(de)作用,管(guan)系中各承(cheng)重(zhong)點(dian)的(de)(de)基(ji)本荷載(zai)不僅會發生(sheng)再分配,同時(shi)還(huan)將(jiang)(jiang)使約束位(wei)(wei)移(yi)(yi)的(de)(de)支(zhi)(zhi)承(cheng)點(dian)遭受位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),即對(dui)管(guan)系重(zhong)直(zhi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)有阻礙的(de)(de)支(zhi)(zhi)承(cheng)點(dian)將(jiang)(jiang)承(cheng)受重(zhong)直(zhi)位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),對(dui)管(guan)道水平位(wei)(wei)移(yi)(yi)有陽(yang)礙的(de)(de)支(zhi)(zhi)承(cheng)點(dian)(如固定支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)、止推支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)、導向支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)等)和端點(dian)(如與設備的(de)(de)連接點(dian)等),將(jiang)(jiang)承(cheng)受水平位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),在(zai)各滑動(dong)支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)處,由于管(guan)道與支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)之間存在(zai)相對(dui)運動(dong),因此(ci)還(huan)會產(chan)生(sheng)摩擦力(li),也就是說,此(ci)類支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)還(huan)將(jiang)(jiang)承(cheng)受摩擦力(li),除此(ci)之外(wai),對(dui)某些形(xing)式的(de)(de)支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)和邊界條件,它還(huan)將(jiang)(jiang)承(cheng)受彎(wan)矩荷載(zai)。
1. 位移荷(he)載的計算(suan)
工(gong)程(cheng)上常(chang)見的一(yi)(yi)些形狀簡(jian)(jian)單(dan)的管(guan)系,如(ru)II形補(bu)償器、L形管(guan)道(dao)等(deng),一(yi)(yi)些手冊或專(zhuan)著中給出(chu)了簡(jian)(jian)單(dan)的近似計(ji)算公(gong)式,或列(lie)成了圖表形式,設計(ji)人員可視管(guan)系的具體情況,或采(cai)取(qu)簡(jian)(jian)單(dan)計(ji)算法,或采(cai)取(qu)查(cha)閱圖表法,或采(cai)用計(ji)算機詳細分析法去求解管(guan)系對支承點或端點的位移荷載(zai)。
2. 摩(mo)擦力的計算
對于管(guan)(guan)系(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)滑(hua)動承(cheng)(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)(zhi)架,當管(guan)(guan)子在(zai)此處有位(wei)(wei)移(yi)時,其摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)(li)是(shi)客觀存在(zai)的(de)(de)。管(guan)(guan)系(xi)中(zhong)(zhong)由于各(ge)承(cheng)(cheng)重(zhong)點(dian)的(de)(de)摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)(li)存在(zai)可(ke)使(shi)管(guan)(guan)系(xi)對固定端(duan)的(de)(de)水平位(wei)(wei)移(yi)荷(he)載減少(shao),但卻(que)給(gei)本來不承(cheng)(cheng)受水平荷(he)載的(de)(de)滑(hua)動承(cheng)(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)(zhi)架添(tian)加(jia)(jia)了一(yi)個(ge)附加(jia)(jia)力(li)(li)(li)。一(yi)般情況(kuang)下(xia),管(guan)(guan)系(xi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)(li)要比(bi)水平位(wei)(wei)移(yi)荷(he)載小得多,故在(zai)靜應力(li)(li)(li)分析中(zhong)(zhong),一(yi)般不計(ji)入摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)(li)對水平位(wei)(wei)移(yi)荷(he)載的(de)(de)影(ying)響,這樣得到的(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)荷(he)載偏大(da),使(shi)支(zhi)(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)設計(ji)偏于保守。但在(zai)有些情況(kuang)下(xia),摩(mo)(mo)擦(ca)力(li)(li)(li)給(gei)滑(hua)動承(cheng)(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)(zhi)架添(tian)加(jia)(jia)的(de)(de)附加(jia)(jia)力(li)(li)(li)是(shi)不可(ke)忽略的(de)(de)。例如(ru),基本荷(he)載較大(da)的(de)(de)管(guan)(guan)道,或(huo)者多根管(guan)(guan)道集中(zhong)(zhong)并(bing)排布置時,都會對滑(hua)動承(cheng)(cheng)重(zhong)支(zhi)(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)件產生(sheng)較大(da)的(de)(de)附加(jia)(jia)力(li)(li)(li),此時在(zai)進(jin)行(xing)支(zhi)(zhi)(zhi)吊架強(qiang)度設計(ji)時應予(yu)考慮(lv)。
管(guan)道(dao)(dao)在(zai)滑動承(cheng)重支架處的(de)(de)(de)摩擦力(li)與該點(dian)(dian)所承(cheng)受的(de)(de)(de)垂(chui)直荷載的(de)(de)(de)大小成正比,力(li)的(de)(de)(de)方向(xiang)與管(guan)道(dao)(dao)在(zai)該點(dian)(dian)的(de)(de)(de)位移方向(xiang)相反(fan),即摩擦力(li)可(ke)以用(yong)下式表示(shi):
當(dang)管(guan)(guan)廊(lang)上某(mou)支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面(mian)(mian)同(tong)時(shi)(shi)支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)數(shu)根(gen)管(guan)(guan)道(dao)(dao)時(shi)(shi),熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)因產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)力(li)(li)會推動支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)梁(liang)沿(yan)管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)移(yi)方向發生變形,而(er)冷管(guan)(guan)道(dao)(dao)或位(wei)移(yi)量(liang)較小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)會趨(qu)于阻止支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)梁(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種變形,從而(er)抵(di)消(xiao)了一(yi)部分熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)摩擦(ca)力(li)(li)。這(zhe)種由于同(tong)一(yi)支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面(mian)(mian)上相鄰冷管(guan)(guan)道(dao)(dao)對熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)位(wei)移(yi)阻礙而(er)使(shi)熱管(guan)(guan)道(dao)(dao)摩擦(ca)力(li)(li)減(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)現象稱(cheng)為管(guan)(guan)道(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)牽(qian)制。由于牽(qian)制作用而(er)使(shi)摩擦(ca)力(li)(li)減(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)幅度用牽(qian)制系(xi)數(shu)K表(biao)示。牽(qian)制系(xi)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)取應符合(he)下(xia)列原則:當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面(mian)(mian)并排(pai)敷設1~2根(gen)管(guan)(guan)道(dao)(dao)時(shi)(shi),取;當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面(mian)(mian)并排(pai)敷設3根(gen)管(guan)(guan)道(dao)(dao)時(shi)(shi),應按(an)表(biao)9-10選(xuan)取;當(dang)某(mou)承(cheng)(cheng)(cheng)重支(zhi)(zhi)承(cheng)(cheng)(cheng)面(mian)(mian)并排(pai)敷設4根(gen)及4根(gen)以上的(de)(de)(de)(de)(de)管(guan)(guan)道(dao)(dao)時(shi)(shi),牽(qian)制系(xi)數(shu)K應按(an)圖9-63選(xuan)取。
3. 短時作用荷載的計算
短時作(zuo)用(yong)荷載(zai)(zai)包括風(feng)荷載(zai)(zai)、雪荷載(zai)(zai)、地震荷載(zai)(zai)、安全閥排放反力(li)等。這些(xie)荷載(zai)(zai)雖然作(zuo)用(yong)時間短,但有時可能產(chan)生較大(da)的荷載(zai)(zai)值,故(gu)在支承件強度(du)設計(ji)時應計(ji)入(ru)(ru)。考慮(lv)這些(xie)荷載(zai)(zai)同時出現的可能性很小,故(gu)工程上(shang)一般(ban)不同時計(ji)入(ru)(ru),而是根據具(ju)體情況(kuang),計(ji)入(ru)(ru)其中的較大(da)值。
a. 風(feng)荷(he)(he)載(zai)(zai)和雪(xue)(xue)荷(he)(he)載(zai)(zai)的計算 一(yi)般情況下(xia),對于較大(da)直(zhi)徑的管道(dao)或(huo)并排(pai)多根敷設的管道(dao)才考慮(lv)風(feng)荷(he)(he)載(zai)(zai)和雪(xue)(xue)荷(he)(he)載(zai)(zai)的影響。風(feng)荷(he)(he)載(zai)(zai)及(ji)雪(xue)(xue)荷(he)(he)載(zai)(zai)可(ke)按GBJ9《建筑結構荷(he)(he)載(zai)(zai)規范》進行計算。
b. 地震(zhen)荷載的(de)計算 一(yi)般情況下,對于(yu)有地震(zhen)設防要求的(de)管道,才考(kao)慮地震(zhen)荷載的(de)作(zuo)用(yong)。地震(zhen)荷載可按SH3039《石油(you)化工企業(ye)非埋地管道抗(kang)震(zhen)設計通則》進行計算。
c. 安(an)全(quan)閥(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力(li)的計(ji)(ji)算(suan) 對(dui)于裝有安(an)全(quan)閥(fa)的管道(dao)支承(cheng)點,才考慮(lv)安(an)全(quan)閥(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力(li)的作用。安(an)全(quan)閥(fa)排(pai)放(fang)反(fan)力(li)可按SH 3037《石油化工企(qi)業管道(dao)支吊架設計(ji)(ji)規范(fan)》進行計(ji)(ji)算(suan)。