支架受力分析
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1.支架荷载分类与计算1.1 管道及介质载荷管道及介质载荷包括管道自重、内衬保温层、管道附件、管架、介质重量。
对于大口径管道,其轻质保温层和管道附件重量相对管道自重可忽略不计。
在图2 中,支架1#承受的管道自重力为Pz1.2 管道补偿反弹力空调系统管道一般使用波纹补偿器图1 中,运行时,波纹补偿器上下管段因伸缩分别产生方向相反的补偿反弹力Pa1、Pa2,2#支架上,反弹力Pa2, 与向下作用的管道及介质等重量部分抵消,有利于支架的受力,而1#支架上,向下的反弹力Pa2 与管道及介质等的重力迭加,故两支架中.1#为受力不利支架.其补偿反弹力的计算式为P =Kw *Ex, Kw ——波纹补偿器总刚度.E ——设计补偿量。
1.3管道轴向不平衡内力立管运行或试压时,因补偿器一侧的阀门关闭产生的作用力使管道承轴向内力不平衡(见图2) ,1#支架为最不利情况的最不利部位。
管道系统试验压力高于工作压力,因此,试压时,系统承受的压力最大.为最不利状态,故应以试验压力为计算基础。
1#支架轴向不平衡内力Pn=Po*Ai Po 一一管内介质试验压力,Ai 一一波纹补偿器有效截面面积。
1.4活动管架摩擦力为保证立管稳定,在1、2#固定支架之间设立活动支架,为减少磨擦阻力.活动支架的抱箍卡般采用圆钢或扁钢管卡.抱箍安装不宜过紧其摩擦力较小.可忽略1.5 试压用水的重量试压水重量为两阀门之间试压管段所容水量的重量(Pr ) 。
1.6 振动载荷管路系统振动会导致管道位移,位移产生应力。
一般情况下.制冷系统设备运行时,其振动经过隔振处理和多处减振,传递至垂直立管的振动已经很小,几乎感觉不到,而试压时.管道本身没有振动故此项载荷可忽略。
1.7 积物及其它荷载此类荷载包括管内沉积物、操作平台荷载等。
空调系统介质为清水,按常规维护要求,管路系统应定期作水质处理,系统内基本无沉积物。
另外,一般情况下,楼层层高有限,管井内无需专门设立操作平台。
管道支架受力分析——曹伟选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析:系统:压力排水材质:镀锌钢管管径:DN100管道数量:两根相邻两支架间距:6米一、管道重量由三部分组成:按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算(管架间距管重均未计入阀门重量,当管架中有阀门时,在阀门段应采取加强措施)。
1、管道自重:由管道重量表可查得,镀锌钢管DN100:21.64Kg/m ,支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为:f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2.管道中水重f2=πr2ρ介质l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N3、管道重量f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N4、受力分析根据支架详图,考虑制造、安装等因素,系数按1.35考虑,每个支架受力为:F=3756.81*1.35/2=2535.85N假设选取50*5等边角钢(材质为Q235)做受力分析试验1)应力应变关系如下:绘制成应力应变曲线图如下:从图中可以看出,应力/应变曲率变化平缓,处于弹性应力应变行为阶段,各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa,抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa,型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度,型钢横担小于它的抗剪强度,所以50*5等边角钢可以满足使用要求。
2)危险部位应力分析图中的蓝色区域为支架应变最大的地方,也即该处最容易发生变形与开裂,在设计中应对有较大变形的地方,解决办法有两个:1、加固:可以通过增加肋板来加固,在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面,从而减小开裂的可能;2、通过选择更大规格的型钢来试验,直到满足设计要求为止。
通过上述例子,我们选择40*4的等边角钢来试验,通过计算和分析校核,发现可以满足使用要求,从而更加节省了型钢的用量。
以上分析只考虑了垂直方向的载荷,实际上对于有压管道,同时存在水平方向的受力,所以我们分开单独分析一下二、支架水平方向受力1)补偿器的弹性反力P k当管道膨胀时,补偿器被压缩变形,由于补偿器的刚度(对于套筒式补偿器,则由于填料的摩擦力作用),将产生一个抵抗压缩的力量,这个力是通过管道反作用于固定支架,这就是补偿器的弹性反力,轴向型波纹补偿器的弹性反力P k:P k=ΔX·Kx·10-1(kg)式中ΔX—管道压缩变形量(即管道的热伸长量)(mm)Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。
管道固定支架的受力分析随着资源节约型与环境友好型社会的深入发展,环保节能理念融入生活生产的方方面面,逐渐成为时代发展潮流。
一:主固定支架的受力分析
通常情况下,主固定支架设置在热力管道的端点处、各项分支点处、各型号阀门的加设点处,需要承受来自各方的力,如内压推力、各类摩擦力、波纹管膨胀节在不断位移过程中产生的力等,这就要求施工人员对其受力情况进行严格管控,全面、客观、详尽的考虑到一切可能影响其受力值的因素,并通过反复分析与比对,掌握其实际受力值及受力类型。
二:次固定支架的受力分析
次固定支架也是固定支架的重要组成部分,对热力管道的正常运转具有积极作用。
技术人员在具体安装的过程中,可选择铰链型或复式万能型波纹管膨胀节,以达到承载内压推力的作用,此后加设次固定支架,能有效分担剩余的荷载力,为热力管道安全稳定运行打下坚实的基础。
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附件1 支架计算书箱梁施工采用满堂碗扣脚手支架,以下受力验算取武汉某立交高度最高的支架27#~28#墩进行。
受力情况不验算箱梁翼板而只计算梁底受力情况。
支架步距采用90cm,横向间距在一般截面为60+90+120+90+60+90+120+90+60+90+120+90+60cm,在墩顶截面为19×60cm,竹胶板下顺桥向布置10×10cm木方,木方下横桥向布置工10工字钢,具体见箱梁一般截面受力分析图和箱梁墩顶截面受力分析图。
箱梁一般截面受力分析图39KN/m箱梁墩顶截面受力分析图1. 支架计算与基础验算资料(1)HB碗扣为Φ48×3.5mm钢管;(2)立杆、横杆承载性能;(3)根据《工程地质勘察报告》,本桥位处地基容许承载力在100Kpa以上。
2. 荷载分析计算(1)恒载(砼):混凝土荷载按照24.2KN/m3考虑,增加钢筋重量并相应减去占用混凝土体积后,综合按照26.8KN/m3考虑。
箱梁一般截面恒载受力计算成果表箱梁墩顶截面恒载受力计算成果表(2)模板荷载:a、内模(包括支撑架):按q=1.2KN/m2考虑b、外模(包括侧模支撑架):按q=2.4KN/m2考虑(3)施工荷载:因施工时面积分布广,需要人员及机械设备不多,按q=2.8KN/m2考虑(施工中要严格控制其荷载量)(4)碗扣脚手架及分配梁荷载:按27#~28#墩最高位置考虑,一般截面单根立杆最大受力2.5KN,墩顶截面单根立杆最大受力2.3KN。
箱梁一般截面支架活载受力计算成果表箱梁墩顶截面支架活载受力计算成果表3. 碗扣立杆受力计算箱梁一般截面支架受力计算(恒载)合成成果表箱梁墩顶截面支架受力计算(恒载)合成成果表箱梁一般截面支架受力计算(活载)合成成果表箱梁墩顶截面支架受力计算(活载)合成成果表立杆受力计算公式N=1.2N恒+1.4N活箱梁一般截面支架受力计算合成成果表箱梁墩顶截面支架受力计算合成成果表立杆受力结果均小于30KN,满足受力要求。
支架计算公式和方法在工程设计和施工中,支架是一种常见的结构物,用于支撑和固定其他结构或设备。
支架的设计和计算是非常重要的,因为它直接关系到工程的安全和稳定性。
本文将介绍支架的计算公式和方法,帮助工程师和设计师更好地理解支架的设计原理和计算方法。
支架的设计原理。
支架通常用于支撑和固定管道、设备、桥梁等结构,其设计原理主要包括静力学和材料力学。
静力学是研究物体静止或平衡状态下的力学性质,而材料力学则是研究材料的强度、刚度和稳定性等性质。
支架的设计需要考虑到受力情况、材料的强度和稳定性等因素,以确保支架能够承受所受力的作用,保证结构的安全和稳定。
支架的计算公式。
支架的计算通常涉及到静力学和材料力学的知识,需要考虑到受力情况、材料的强度和稳定性等因素。
在设计支架时,需要根据具体的情况选择合适的计算公式,以确保支架的设计符合工程要求。
1. 支架的受力分析。
支架在使用过程中会受到各种力的作用,包括静载荷、动载荷、风载荷等。
在设计支架时,需要对支架受力情况进行分析,确定受力点、受力方向和受力大小等参数。
通过受力分析,可以确定支架所受力的作用,为后续的计算提供基础。
2. 支架的计算公式。
支架的计算公式主要包括以下几个方面:(1)支架的承载力计算公式,支架的承载力是指支架能够承受的最大荷载。
承载力的计算公式通常包括静载荷、动载荷和风载荷等因素,需要根据具体情况选择合适的计算公式。
(2)支架的稳定性计算公式,支架的稳定性是指支架在受力情况下保持平衡和稳定的能力。
稳定性的计算公式通常包括支架的抗倾覆能力和抗侧移能力等参数,需要考虑到支架的结构形式和受力情况。
(3)支架的刚度计算公式,支架的刚度是指支架在受力情况下的变形和位移能力。
刚度的计算公式通常包括支架的弹性变形和塑性变形等参数,需要根据支架的结构形式和材料性质选择合适的计算公式。
支架的计算方法。
支架的计算方法通常包括以下几个步骤:1. 确定支架的受力情况,首先需要对支架的使用情况和受力情况进行分析,确定支架所受力的作用和受力大小。
模板支架受力分析要点讲解
(1)、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》对模板支架计算规定:
1)、模板支架立杆轴向力设计值
不组合风荷载时:N=1.2∑NGk+1.4∑NQk
组合风荷载时:N=1.2∑NGk+0.85×1.4∑NQk
式中∑NGk——模板支架自重、新浇砼自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和;
∑NQk——施工人员及施工设备荷载标准值、振捣砼时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。
2)、模板支架立杆的计算长度l0
l0=h+2a
式中h——支架立杆的步距;
a——模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。
3)、对模板支架立杆的计算长度l0=h+2a的理解
为保证扣件式钢管模板支架的稳定性,规范中支架立杆的计算长度是借鉴英国标准《脚手架实施规范》
(BS5975-82)的规定,即将立杆上部伸出段按悬臂考虑,这有利于限制施工现场任意增大伸出长度。
若步高为1.8m,伸出长度为0.3m,则计算长度为l0=h+2a=1.8+0.6=2.4m,其计算长度系数µ=2.4/1.8=1.333,比目前通常取µ=1
的值提高33.3%,对保证支架稳定有利。
(2)、扣件抗滑承载力的计算复核:
扣件钢管支架的双扣件抗滑试验用钢管扣件搭设模板支架,水平杆将荷载通过扣件传给立杆。
步高在1.8m以内时,其承载力主要由扣件的抗滑力决定。
双扣件抗滑试验表明:
扣件滑动:2t
扣件抗滑设计:1.2t
(3)、扣件钢管支模计算实例:
预应力大梁1000*2650mm,27m跨。
钢管排架间距600 *600mm。
1 |基本原理:静态线性分析本节概述了对结构力学问题建模的基础,以及如何在COMSOL Multiphysics 及结构力学模块中应用它们。
包括创建几何、定义材料属性和边界约束条件等操作说明。
计算出解以后,我们将学习如何显示和分析结果。
本指南中的模型是一个框架和安装螺栓的装配结构,材料都是钢。
这种支架可用于安装执行器,臂上两孔之间用销钉扣住。
几何如图 6所示。
图 6: 支架的几何结构和载荷分布。
在分析中,假定安装螺栓固定并连接到支架上。
要对销钉的外部载荷建模,可在两个孔洞的内表面指定三角分布的表面压力 p :其中 P 0 是载荷峰值,α是载荷方向的角度。
其中一个臂的载荷向上,另一个的载荷向下,载荷分布如图 6所示。
p P 0α()cos-π2--απ2--<<=| 2模型向导建模的第一步是打开COMSOL 并指定分析类型—在本例中,选择稳态,固体力学分析。
Note: 这些操作说明适用于Windows 用户,但同样适用于Linux 和Mac 用户,只是略有差别。
1双击桌面上的COMSOL 图标打开软件。
软件打开后,我们可以选择使用模型向导创建新的COMSOL 模型,或使用空模型来手动创建。
本教程中,我们单击模型向导按钮。
如果COMSOL 已打开,可以从文件菜单选择新建,然后选择模型向导。
模型向导会指导您建立模型的初始几个步骤。
下一个窗口可供您选择建模空间的维度。
2在选择空间维度窗口选择三维。
3在选择物理场窗口,从结构力学下选择固体力学(solid) 。
4单击增加,然后单击研究。
5在选择研究窗口的预置研究下,单击稳态 。
6单击完成。
全局定义-参数良好的建模习惯是将常数和参数集中放置于一处,以便进行更改。
使用参数也会改进输入数据的可读性。
我们需要定义以下参数:载荷峰值强度P0、销钉孔半径R 和销钉孔中心y 坐标YC 。
1在主屏幕工具栏中单击参数。
Note: 在 Linux 和 Mac 下,主屏幕工具栏是指 Desktop 顶部附近的一组特定 控件。
模板支架设计一——受力分析(1)、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》对模板支架计算规定:1)、模板支架立杆轴向力设计值不组合风荷载时:N=1.2∑N Gk +1.4∑N Qk组合风荷载时: N=1.2∑N Gk +0.85×1.4∑N Qk式中 ∑N Gk ——模板支架自重、新浇砼自重与钢筋自重标准值产生的轴向力总和; ∑N Qk ——施工人员及施工设备荷载标准值、振捣砼时产生的荷载标准值产生的轴向力总和。
2)、模板支架立杆的计算长度l 0l 0=h+2a式中h——支架立杆的步距;a——模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度。
3)、对模板支架立杆的计算长度l0=h+2a的理解为保证扣件式钢管模板支架的稳定性,规范中支架立杆的计算长度是借鉴英国标准《脚手架实施规范》(BS5975-82)的规定,即将立杆上部伸出段按悬臂考虑,这有利于限制施工现场任意增大伸出长度。
若步高为1.8m,伸出长度为0.3m,则计算长度为l0=h+2a=1.8+0.6=2.4m,其计算长度系数µ=2.4/1.8=1.333,比目前通常取µ=1的值提高33.3%,对保证支架稳定有利。
a.两端铰接b.一端固定一端铰接c.一端固定一端自由(2)、扣件抗滑承载力的计算复核:底模下水平钢管与立杆之间常用单扣件连接。
在标准拧紧力矩为40N.m条件下,扣件钢管模板支架单扣件抗滑实验结论:扣件滑动时加荷1.1~1.2t。
扣件钢管支架的双扣件抗滑试验用钢管扣件搭设模板支架,水平杆将荷载通过扣件传给立杆。
步高在1.8m以内时,其承载力主要由扣件的抗滑力决定。
双扣件抗滑试验表明:扣件滑动:2t扣件抗滑设计:1.2t(保证安全系数)(3)、扣件钢管支模计算实例:预应力大梁1000*2650mm,27m跨。
钢管排架间距600 *600mm1)荷载计算恒载砼:1×2.65×2.4=6.36t/m钢筋:1×2.65×0.25=0.66t/m模板:(1+2.51+2.51) ×0.03=0.18t/m6.36+0.66+0.18=7.2t/m活载:(1+1+1)×0.25=0.75t/m支撑设计荷载:7.2×1.2+0.75×1.4=9.69t/m2)按双扣件抗滑设计梁下按每排5根钢管,横向间距@600,沿梁纵向钢管排架间距亦@600。
分析热力工程中固定支架的受力情况摘要:本文以热工固定支架受力为重点,介绍了固定支架的受力分析,明确了不同固定支架的受力情况,列举了工程案例,并据此调整热工管道的设计与受力参数,以提高热工性能.项目的经济性和安全性,并为相关研究人员提供一定的参考和帮助。
关键词:热力工程;水平荷载;受力分析引言固定支架中的管道与支架结构之间不会有相对位移。
在应用中,可以保护弯头和分支三通免受过度拉力造成的损坏。
热力管可分为多个补偿段实现单独补偿,进而保证热力管的稳定性和安全性,使补偿器稳定工作,确保热工效益最大化。
对此,在热力工程设计和施工中,需要对固定支架进行优化设计,分析固定支架的强度,了解固定支架上的载荷是否超过极限值,调整固定支架的位置。
支护得当,合理使用固定支座,充分发挥固定支座的作用,从而提高热工工程的安全性、经济性和合理性。
在这样的环境背景下,探索热工工程中的固定支护强度具有重要的现实意义。
1热力工程中固定支架受力分析固定支架受力的大小与支架管的受力状态有关,直埋供热管以轴向力为主,包括水平载荷和竖向载荷。
1.1水平载荷水平载荷主要是限制埋地管道直接朝向固定支架的热伸长,使固定支架能够承受管道的水平载荷,包括管道的轴向力、不平衡内压、土、固定支架与填料之间的摩擦;1.管道轴向力根据管道热伸长的具体受限情况,针对锚固段的固定支架而言,管道热伸长被完全限制,其轴向力公式为:,其中,代表锚固段轴向力;代表钢材线膨胀系数;E代表钢材弹性模量;、分别代表管最高温度和安装温度;v是泊桑系数,取值为0.3;代表管道内部环向应力;A代表管道环形管壁的横截面积;代表管道压力;Di代表管道内径;代表钢管公称壁厚。
而针对过渡段固定支架而言,管道热伸长未被完全限制,其轴向力为:,其中,其中F代表管道和土壤间的摩擦力;l代表固定支与自由端间距;代表土壤密度;g代表重力加速度;代表摩擦系数;代表管道顶部覆土深度;代表管道保护壳外径。
起重支架的受力分析
1、先把各个零部件受力分析,然后再做静力计算。
2、按照图示说明进行分析计算:
(1)支架的自重及其对地面产生的压力;
(2)弹簧秤拉力及其对滑轮组和钩子的作用力;
(3)吊物体时所需要的起升高度;
(4)吊物上部及下部的加速度;
(5)吊物的最大重量;
(6)地面不平引起的附加压强;
(7)吊物底部在地面上的摩擦阻力。
根据这些条件列出相应的力学公式,解方程得到结果即可。
具体情况要看你的题目中是怎么给出来的,比如你给出了起重机械的型号,那就按照它提供的数值去查找相关的公式即可!。
三角支架的受力分析
在建筑工地上,常见塔式起重机吊运器材,器材的重力如何分担在吊索和悬臂上?在我们周围用三角桁架挂物也屡见不鲜,桁架受力又如何分析?下面的实验可以帮助你直接感受到力在被分解方向上的作用效果.
(1)用线的一头系一重物,另一头系在中指上,再用一支铅笔支起重物,笔尖支在手掌上,如图1.16-1所示.感受中指和手掌的受力方向。
(2)改变铅笔的方向为图1.16-2所示那样,比较两次受力的差别。
用上面的实验方法,你还可以分析活动式羽毛球网架(图1.16-3)或侧向拉线的电线杆的受力分解情况。
想一想,侧向拉线的角度a大些好,还是小些好?。
支架受力分析
集团文件版本号:(M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988)
管道支架受力分析
——曹伟
选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析:
系统:压力排水
材质:镀锌钢管
管径:DN100
管道数量:两根
相邻两支架间距:6米
一、管道重量由三部分组成:按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算(管架间距管重均未计入阀门重量,当管架中有阀门时,在阀门段应采取加强措施)。
1、管道自重:
由管道重量表可查得,镀锌钢管 DN100:21.64Kg/m ,支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为:
f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N
2.管道中水重
l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N f2=πr2ρ
介质
3、管道重量
f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N
4、受力分析
根据支架详图,考虑制造、安装等因素,系数按1.35考虑,每个支架受力为:
F=3756.81*1.35/2=2535.85N
假设选取50*5等边角钢(材质为Q235)做受力分析试验
1)应力应变关系如下:
绘制成应力应变曲线图如下:
从图中可以看出,应力/应变曲率变化平缓,处于弹性应力应变行为阶段,各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa,抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa,型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度,型钢横担小于它的抗剪强度,所以50*5等边角钢可以满足使用要求。
2)危险部位应力分析
图中的蓝色区域为支架应变最大的地方,也即该处最容易发生变形与开裂,在设计中应对有较大变形的地方,解决办法有两个:1、加固:可以通过增加肋板来加固,在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面,从而减小开裂的可能;2、通过选择更大规格的型钢来试验,直到满
足设计要求为止。
通过上述例子,我们选择40*4的等边角钢来试验,通过计算和分析校核,发现可以满足使用要求,从而更加节省了型钢的用量。
以上分析只考虑了垂直方向的载荷,实际上对于有压管道,同时存在水平方向的受力,所以我们分开单独分析一下
二、支架水平方向受力
1)补偿器的弹性反力P
k
当管道膨胀时,补偿器被压缩变形,由于补偿器的刚度(对于套筒式补偿器,则由于填料的摩擦力作用),将产生一个抵抗压缩的力量,这个力是通过管道反作用于固定支架,这就是补偿器的弹性反力,轴向
:
型波纹补偿器的弹性反力P
k
=ΔX·Kx·10-1(kg)
P
k
式中ΔX—管道压缩变形量(即管道的热伸长量)(mm)
Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)
其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。
2)不平衡内压力Pn
当在两个固定支架间设置套筒式及波纹补偿器时,而在其中某一固定支架的另一侧装有阀门、堵板或有弯头时,且当阀门关闭时,由于内压力的作用,将有使补偿器脱开、失效或损坏的趋势。
为了保护补偿器,要求固定支架有足够的刚度和强度,这个力就是管道的不平衡内压力。
Pn=P
·A(kg)
式中 P
—热介质的工作压力(kg/cm2)
A—按套筒式及波纹式补偿器外径计算的横截面积(cm2)当支架布置在两不同管径之间时:
Pn=P
0·(A
1
-A
2
)(kg)
式中A
1
—直径较大者补偿器横截面积(cm2)
A
2
—直径较小者补偿器横截面积(cm2)
3)管道移动的摩擦力:Pm
Pm=μqL
式中μ—管道与支撑间的摩擦系数
μ的取值一般为:钢与钢滑动接触取0.3
钢与钢滚动接触取0.1
管道与土壤接触取0.4~0.6
q—计算管段单位长度的结构荷重,N/m
L—管段计算长度,m
当水平管道位移方向与原管道轴线方向成斜角时,摩擦力可分解为由轴向力Pm0及横向力Pmh;且可近似取Pm0=Pmh=0.7Pm。
三、其他影响因素
5.1 管道上带有阀门的管道固定支架受力分析
⑴作用于90°弯管的内压轴向推力计算
在流体力学中, 对于解决流体与管壁之间的作用力时, 应用动量方程。
如图1 所示, 对于一个水平放置的90°弯管而言, 流体作用于弯管
的合力R 可由Rx 与Ry 合成, 当弯管的流动截面不变, 并不计阻力损失时, 则
Rx =Ry =P·f +ρ·Q·V
合力R=(P·f +ρ·Q·V)·cos45°
作用于90°弯管的分角线上。
Rx 与Ry 正是作用于延伸两方固定支架上的内压轴向推力。
式中:P —弯管内介质的工作压力, Pa ;
f —弯管的截面积,m2 ;
ρ—弯管内介质的容重, kg/m3 ;
Q —弯管内介质的流量, m3/s ;
V —弯管内介质的流速, m/s
⑵方形补偿器的内压轴向推力计算:
根据图2 所示, 方形补偿器可看成是由4个90°弯管对接组成如⑴所述, 每个转弯处流体对弯管都存在作用力, 每处作用力的合力记为R1 、R2 、R3 、R4 , 由理论力学可知, R1 和R4 可合成为R14 , R2 和R3 可合成为R23 , 而R14与R23大小相等, 方向相反, 且作用于同一直线上, 它们是互相平衡的。
即方形补偿器由于内压产生的作用力, 在其自身就已平衡, 不会形成对固定支架的轴向推力。
⑶虚线方框内固定支架的轴向推力计算
a .原设计管线虚线方框内固定支架的轴向推力计算
由图2 可知方形补偿器对固定支架不会形成轴向推力, 根据固定支架所承受水平推力的三项(即摩擦反力Pm 、各种补偿器的弹性反力Pk 、
不平衡轴向内压力Pn)可知, 该固定支架的轴向推力F1 可用下式表达(此时Pn =0)。
F1 =1.5·k·μ·q1·L1 +Pk1 -0.7·(1.5·k·μ·q2·L2 +Pk2)式中:q1 、q2 —计算管段的管道单位长度重量,N/m ;
L1 、L2 —计算管段的长度,m ;
k —牵制系数;
μ—管道与支架间的摩擦系数;
Pk1 、Pk2 —补偿器的弹性力,N
b .增设阀门后管线虚线方框内固定支架的轴向推力计算(阀门关闭后)
当阀门打开时, 固定支架的轴向推力计算方法与F1 相同, 阀门关闭时, 根据上述可知此时固定支架的轴向推力F2 可用下式表达:
F2 =1.5·k·μ·q1·L1 +Pk1
从上述两式可以看出F2 比F1 多一项0.7·(1.5·k·μ·q2·L2
+Pk2)。
因此增设阀门后, 当阀门关闭时, 固定支架轴向推力增大。
5.2 管道打压未采取支撑措施固定支架的受力分析(两个施工单位分段施工、分段打压而未采取支撑措施)
a .原设计管线固定支架(中间的)的轴向推力计算
该固定支架仅承受卡箍式柔性管接头的弹性反力Pk 。
即F1 =Pk 。
b .管道打压时未采取支撑措施, 固定支架(中间的)的轴向推力计算
当管道打压时, 根据对每一个工程实例的分析可知, 此时该固定支架的轴向推力F2 可用下式表达:
F2 =Pk +Pn
从上述两式可以看出F2 比F1 多一项不平衡内压力Pn , 而Pn 的计算公式为:
Pn =P·f
⑴在实际工作中, 使用项目若要对原有管线增设阀门、弯头等附件时, 必须对附近的固定支架进行轴向推力验算, 因为这时固定支架除了承受原有的轴向推力外, 还要承受由于系统变化(如:增设阀门)所产生的附加轴向推力, 否则将会导致固定支架损坏等事故。
⑵各项目在管道试压过程中, 特别是一条管线多个单位施工, 分段施工、分段试压时,必须对试压封头附近的固定支架轴向推力进行验算, 一般情况下, 都必须采取外力支撑来抵抗这个轴向推力, 否则将会发生事故, 造成经济损失。
参考资料:《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
《03S402 室内管道支架及吊架图集》
《钢结构设计规范》-新规范2014。