管道推力计算

管道膨胀量及推力计算1.管道膨胀量计算：管道在温度变化过程中会发生热胀冷缩，从而引起管道的膨胀或收缩。

通常使用以下公式计算管道的膨胀量：ΔL=α*L*ΔT其中，ΔL为管道的膨胀量，α为管道材质的线膨胀系数，L为管道的原始长度，ΔT为温度变化量。

线膨胀系数α是一个物质特性，反映了材料在单位温度变化下的长度变化。

具体的数值可以从材料手册或相关标准中查得。

2.管道推力计算：当流体在管道中流动时，流体的动量变化会产生推力。

推力的大小与流体流速、密度以及管道弯曲半径有关。

可以使用以下公式计算管道推力：F=ρ*A*V^2/2其中，F为管道的推力，ρ为流体的密度，A为管道的横截面积，V为流体的流速。

需要注意的是，这个公式是针对弯曲管道的推力计算。

若是直线管道，则推力为零。

3.管道膨胀量和推力的综合计算：在实际工程中，通常需要考虑管道的膨胀量和推力同时存在的情况。

对于这种情况，可以使用以下公式计算管道的有效膨胀量和推力：ΔL_eff = ΔL - ΔL_sup其中，ΔL_eff为管道的有效膨胀量，ΔL为管道的总膨胀量，ΔL_sup为管道支架的补偿量。

补偿量是为了减小管道在温度变化时的应力，并防止超过管道材质的可承受范围。

F_eff = F - F_sup其中，F_eff为管道的有效推力，F为管道的总推力，F_sup为管道支架的支持力。

支持力的作用是为了抵消由推力引起的管道变形，并保持管道在正常运行中的位置和形态。

管道的支架及材质的选择应根据实际工程情况来决定，以保证管道的安全运行和稳定性。

综上所述，管道膨胀量及推力计算是工程设计中不可或缺的一项内容。

通过合理计算和选择管道的支、吊设备，可以确保管道在温度变化或介质流动引起的膨胀力和推力下保持正常运行和稳定性。

管道轴向推力
【原创版】
目录
一、管道轴向推力的概念
二、管道轴向推力的产生原因
三、管道轴向推力的计算方法
四、管道轴向推力的应用领域
五、管道轴向推力的影响因素
六、管道轴向推力的解决措施
正文
一、管道轴向推力的概念
管道轴向推力，指的是在管道系统中，流体在流动过程中对管道产生的沿轴向的推力。

在工程领域中，轴向推力常常会导致管道的振动、位移以及应力的增加，从而影响到管道系统的运行安全和稳定性。

二、管道轴向推力的产生原因
管道轴向推力的产生主要与流体的流动特性以及管道的设计参数有关。

首先，流体的流速和压力是影响轴向推力的重要因素。

当流速和压力较大时，流体对管道产生的轴向推力也较大。

其次，管道的长度、直径、弯曲半径等设计参数也会影响到轴向推力的大小。

三、管道轴向推力的计算方法
计算管道轴向推力一般采用动力学方法，根据流体的流速、压力以及管道的设计参数等因素，运用相应的公式进行计算。

其中，较为常见的计算公式有：轴向推力=流速×压力×流体密度/管道截面积。

四、管道轴向推力的应用领域
管道轴向推力在许多工程领域中都有应用，如石油化工、核能、航空航天、水处理等。

在这些领域中，了解和掌握管道轴向推力的计算方法，对于确保管道系统的安全运行具有重要意义。

五、管道轴向推力的影响因素
影响管道轴向推力的因素主要有：流体的流速和压力、管道的长度、直径、弯曲半径等设计参数，以及流体的物理性质，如密度、粘度等。

管道水平推力计算公式在我们的日常生活和工程领域中，管道可是个常见的家伙。

可您知道吗，计算管道水平推力可不是一件简单的事儿，这里面有个专门的计算公式呢！咱们先来说说管道水平推力到底是个啥。

比如说，在一个管道系统里，当液体或者气体快速流动的时候，就会对管道产生各种各样的力，其中水平方向上的力就是我们所说的水平推力啦。

那这个水平推力咋算呢？公式是这样的：F = P×A 。

这里的“F”就是水平推力，“P”呢是压强，“A”是管道的横截面积。

举个例子吧，就像我之前参与的一个小区供暖管道改造的项目。

那时候，我们需要重新计算管道的水平推力，以确定支架的承受能力。

当时，我们测得了管道内的压强是 2 兆帕，管道的直径是 50 厘米。

那先把直径换算成半径，也就是 0.25 米。

然后算出横截面积，圆的面积公式您还记得不？就是π乘以半径的平方，算下来横截面积约是 0.2 平方米。

把压强和横截面积代入公式，就能算出水平推力啦。

可别小看这个公式，要是算错了，那麻烦可就大了。

比如说，如果算出来的水平推力比实际小了，那管道支架可能就承受不住，说不定哪天就出问题啦；要是算大了呢，又会造成材料的浪费，增加成本。

在实际应用中，还有很多因素会影响这个计算。

比如说管道里流体的流速、温度、管道的材质等等。

就像有一次，我们在给一个工厂设计管道系统的时候，因为没有充分考虑到流体温度的变化，导致最初计算的水平推力不准确。

后来经过反复的测试和调整，才终于得到了准确的结果。

而且啊，不同类型的管道，计算公式可能还会有一些小小的变化。

比如有弯管的地方，还得考虑离心力的影响；要是管道连接的地方有阀门啥的，也会对水平推力产生影响。

总之，计算管道水平推力这事儿，虽然有公式，但也得结合实际情况，仔细考虑各种因素，才能得出准确可靠的结果。

不然的话，出了问题可就不好收拾啦！。

管道专业施工相关热力计算
第一部分管道热推力的计算
一、管道热伸长计算
管道的热伸长量的大小与管材的种类、管段的长度及温差数值有关。

ΔL=αLΔt=αL(t2-t1) 公式一
式中ΔL——管段的热伸长量（m）；
α——管材的线膨胀系数[m/(m•)]；在附表1中查询
L——管段长度（m）；
t1 ——安装时环境温度（℃）；
t2 ——管内介质最高温度（℃）；
二、管道的热应力计算
管道受热时所产生的热应力大小与管材的性质、管段长度及热伸长量有关。

δ=E(ΔL/L) 公式二
式中δ——管道受热产生的热应力（MPa）；
E——管道的弹性模量（MPa）；在附表2中查询
ΔL——管段的热伸长量（m）；（由公式一得出）
L——管段长度（m）；
当管道受热时的应力知道后，乘以管道截面积，就是整个截面积所产生的总的热推力，即：
P=106δF 公式三
式中P——管道的热推力（N）
F——管道截面积（㎡）
δ——管道热应力（MPa）
附表1：常用钢材的线膨胀系数(×10-6m/m·℃)
附表2：不同温度下不同材料的弹性模量
第二部分相关补偿器的计算
一、管道的自然补偿
1、L形直角弯自然补偿；L形自然补偿管段如图。

埋地管道固定墩推力的计算方法中国天辰工程有限公司天津 300400摘要:埋地的输油输气管道敷设温度与管道工作温度存在温差，管道膨胀产生位移造成管道弯头、三通变形破坏。

为防止事故，发生管道弯头、三通附近需设置固定墩。

结合工程实例介绍固定墩推力的计算方法。

关键词:埋地管道；固定墩；CAESAR II；1.概述:管道埋地敷设与架空敷设相比具有不受地形限制、节省地上空间、可长期稳定运行等优点，长距离输送管道尤其适合采取埋地敷设的方式。

埋地管道的应力状态与架空管道有很大不同，埋地管道与土壤存在相互作用，大多数情况下埋地管道敷设温度与管道工作温度存在一定温差，管道会产生热胀冷缩，而土壤对管道的摩擦力会限制管道的轴向位移，埋地管道在没有弯头、三通的长直管段由于受到土壤的连续约束，随着长度的增加，管道受到的土壤的约束力也越来越大，当土壤摩擦力能完全约束管道的轴向位移时，管道就出现了自然锚固点，该点后的管道与土壤完全锚固，这就是埋地管道的自然锚固现象，这部分管段管道状态是稳定的，但在非锚固段的弯头、三通处，由于温差应力产生较大位移，容易造成弯头、三通的破坏。

在工程中一般采取在位移较大的弯头、三通附近的直管段上合理设置固定墩限制管道的热位移，以保证管道的安全运行。

为了有效地限制埋地管道的轴向位移，随着管径、温度的增大，固定墩的推力也越来越大，从而造成固定墩的尺寸也越来越大，需要消耗大量的混凝土，在保证管道安全的情况下，尽量减小固定墩的推力，对降低施工难度，节省投资至关重要。

1.埋地管道固定墩推力的计算方法:固定墩设计的关键是计算出管道对固定墩的推力。

崔孝秉的理论计算公式比较全面的考虑了埋地管道的情况，计算结果比较接近于实际情况，但涉及参数过多，计算过于复杂，不太适合工程应用。

2.1 利用简化公式计算固定墩的推力现在工程上普遍采用的是潘家华推荐的固定墩推力的计算公式：F=A(E α ∆T - μ σh+ 0.5 σh) (2-1)式中： F --- 固定墩承受的推力，N；A --- 钢管截面积，mm2；E --- 钢材弹性模量，MPa；α --- 钢材线膨胀系数，mm/mm 0C；∆T --- 温差，0Cμ --- 泊松比；σh --- 管道的环向应力，MPa；σh =Pd/2t (2-2)p --- 管道内压，MPa；d --- 管道内径，mm；t --- 管道壁厚，mm。

管廊水平推力计算公式
管廊水平推力计算公式主要有以下两种：
1. 水平推力=(ρgAH)/L。

ρ表示液体的密度，g表示重力加速度，A表示管道横截面积，H表示液体的高度差，L表示管道的长度。

这个公式基于阿基米德原理，描述了液体在管道中由于高度差而产生的水平推力。

液体的密度、管道横截面积、液体的高度差和管道的长度都是影响水平推力的因素。

2. 水平推力=载体重量+软件水面上升推力×定常系数。

请注意，不同的管廊结构和液体类型可能需要不同的公式进行计算，因此在实际应用中应结合具体情况选择合适的计算公式。

泥水平衡式顶管推力计算（日本下水道协会修正式）
F=F0+π·Bc·Гa·L (1.1)
Гa=Ca+Г·µ' (1.2)
Г=α·q+2·w/π2(Bc-t)(1.3)
µ'=tangδ(1.4)
F --推进力（t）
F0 —初期抵抗力（t）{（Pe+Pw）·(Bc/2)2·π}
Pe --切削面单位推力（t/m2）(一般取15 t/m2)
Pw --泥水压力（t/m2）（根据施工工作压力变化取值）
Bc --管道外径（m）
Гa—切削面土的剪切力（t/m2）
L --推进长度（m）
Ca --管壁与土附着力（t/m2）
Г --管道法线方向压力（t/m2）
µ' --管壁与土摩擦系数
经验公式（泥水平衡式顶管经验推算简便式）
F=Fo+fo·L
式中：F --总顶力（t）
Fo—起始顶力（正面抗力）（t）
Fo=（Pe+ Pw）（D/2）2·π
Pe—切削面正面土层平均推力（t/m2）（一般取15 t/m2；砂
砾层取30 t/m2）
Pw—泥水压力（t/m2）
D --掘进机外径（m）
fo—管壁与土层摩阻力（t/m）
fo=R·S+W·f
R—与土层间摩擦系数（t/m2） S—管子外周长（m）
W—管自重（t/m）
f—管子由自重产生的摩擦抵抗系数（=0.2）
L—推进总长度(m)
R值的取值应根据土层中粘土含量及注浆质量而确定。

在正常的注浆条件下，可参考下表取值
R值参考表。

顶管施工技术参数计算一、顶推力计算（1）推力的理论计算： (CJ2~CJ3段)F=F1+F2其中：F —总推力Fl 一迎面阻力 F2—顶进阻力F1＝π/4×D 2×P (D —管外径2.64m P —控制土压力)P ＝Ko ×γ×Ho式中 Ko —静止土压力系数，一般取0.55Ho —地面至掘进机中心的厚度，取最大值6.43mγ—土的湿重量，取1.9t/m 3P ＝0.55×1.9×6.56＝6.8552t/m 2F1=3.14/4×2.642×6.8552＝37.5tF2＝πD ×f ×L式中f 一管外表面平均综合摩阻力，取0.85t/m 2D —管外径2.64mL —顶距，取最大值204.53mF2＝3.14×2.64×0.85×204.53＝1441.15t因此，总推力F=37.5+1441.53=1479.04t 。

（2）钢管顶管传力面允许的最大顶力按下式计算：F ds =φ1φ3φ4γQdf s A p 式中 F ds — 钢管管道允许顶力设计值（KN ）φ1—钢材受压强度折减系数，可取1.00φ3—钢材脆性系数，可取1.00φ4—钢管顶管稳定系数，可取0.36：当顶进长度＜300 m 时，穿越土层又均匀时，可取0.45,：本式取0.36γQd —顶力分项系数，可取1.3A p —管道的最小有效传力面积（mm 2）计算得181127=3.14*13222-3.14*13002f s —钢材受压强度设计值（N/mm 2）235 N/mm 2由上式可得钢管顶管传力面允许的最大顶力11787KN,约1202.75t经计算得知总推力F=1479.04t ，大于钢管顶管传力面允许的最大顶力1202.75t ，顶管时只能用其80%，1202.75×80%=966.2t 。

管道试压后背推力计算
管道端部推力计算，1km长管道推力计算如下：
F端部推力=（P试验压力－P大气压强－P回填土压强－P水自重压力）*S管口断面=[P试验压力－P大气压强－(H+R）BLρ土g/2RL－πR2Lρ水g/2RL]*πR2
=[*+***103* (2**1000)***103*(2**1000)
kpa]**0.152 m2
= kpa kpa kpa)*0.07065 m2
=
F端部推力/g=12.13kg=
式中：P
——*103kpa；
试验压力
——；
P
大气压强
H ——管顶回填土高度0.5m;
R ——玻璃钢管半径0.15m;
——粘土密度取*103 kg/m3；
ρ
土
——水的密度取*103 kg/m3；
ρ
水
g ——kg；
L ——管道长度，此式与管道长度无关。

上式所得数据 t与试压方案上有误差，出现误差的原因有：
1、粘土密度是一个范围值（-2.2kgm3）；
2、重力系数可取 N/kg或10N/kg；
3、管身回填土高度H+R=0.65m有变动；
4、上式在计算时没有考虑玻璃钢管厚度对计算的影响。

三.管道的热变形计算：计算公式：X=a*L*△Tx 管道膨胀量a为线膨胀系数，取0.0133mm/mL补偿管线（所需补偿管道固定支座间的距离）长度△T为温差（介质温度-安装时环境温度）三.关于轴向型、横向型和角向型补偿器对管系及管架设计的要求（一）轴向型补偿器1、安装轴向型补偿器的管段，在管道的盲端、弯头、变截面处，装有截止阀或减压阀的部们及侧支管线进入主管线入口处，都要设置主固定管架。

主固定管架要考虑波纹管静压推力及变形弹性力的作用。

推力计算公式如下：Fp=100*P*AFp-补偿器轴向压力推（N），A-对应于波纹平均直径的有效面积（cm2），P-此管段管道最高压力（MPa）。

轴向弹性力的计算公式如下：Fx=f*Kx*XFX-补偿器轴向弹性力（N），KX-补偿器轴向刚度（N/mm）；f-系数，当“预变形”（包括预变形量△X=0）时，f=1/2，否则f=1。

管道除上述部位外，可设置中间固定管架。

中间固定管架可不考虑压力推力的作用。

2、在管段的两个固定管架之间，仅能设置一个轴向型补偿器。

3、固定管架和导向管架的分布推荐按下图配置。

补偿器一端应靠近固定管架，若过长则要按第一导向架的设置要求设置导向架，其它导向架的最大间距可按下计算：LGmax-最大导向间距（m）；E-管道材料弹性模量（N/cm2）；i-tp 管道断面惯性矩（cm4）；KX-补偿器轴向刚度（N/mm），X0-补偿额定位移量（mm）。

当补偿器压缩变形时，符号“+”，拉伸变形时，符合为“-”。

当管道壁厚按标准壁厚设计时，LGmax可按有关标准选取。

（二）横向型及角向型补偿器1、装在管道弯头附近的横向型补偿器，两端各高一导向支座，其中一个宜是平面导向管座，其上、下活动间隙按下式计算：ε-活动间隙（mm）；L-补偿器有效长度（mm）；△Y-管段热膨胀量（mm）；△X-不包括L长度在内的垂直管段的热膨胀量（mm）；2、角向型补偿器宜两个或三个为一组配套使用，用以吸收管道的横向位移，对Z形和L形管段两个固定管架之间，只允许安装一个横向型补偿器或一组角向型补偿器。

管廊水平推力计算公式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：管廊水平推力计算公式是指在工程设计中用来计算管廊结构在水平方向上受到的推力的公式。

管廊是指埋设在地下或地面以下的管道的形式，通常用来运送水、电、天然气等物质。

在管廊设计中，需要考虑管廊所受到的各种力的作用，其中水平推力是一个重要因素。

水平推力是指管廊在水平方向上受到的推力，通常由管道内介质流动产生的液体或气体压力引起。

在设计管廊时，需要计算这种推力的大小，以保证管廊的结构强度足够，不会发生破坏。

为了实现这一目的，工程师们研究出了一系列的计算公式，用来准确地计算管廊水平推力的大小。

管廊水平推力计算的基本原理是利用流体静力学的知识来推导出相应的公式。

在管道内介质流动产生的压力作用下，管廊内壁表面会受到一定大小的推力，这个推力的大小和管道直径、介质密度、流速等因素有关。

为了计算这个推力，我们首先要确定管道内介质的流速和密度，然后根据管道的几何形状和流体静力学的基本原理推导出具体的计算公式。

在实际工程设计中，通常会采用一些简化的计算方法来求解管廊水平推力的大小。

其中比较常用的方法包括静力法、动力法和有限元法等。

静力法是指基于流体静力学的原理，直接计算出管道内压力产生的推力；动力法是指考虑管道内介质的动态效应，计算出流体作用在管道上产生的惯性力和阻力；有限元法是指将管道结构建模成有限元网格，在计算机上进行数值模拟，得出管廊水平推力的精确大小。

在进行管廊水平推力计算时，需要注意一些关键因素。

首先是管道内介质的性质，包括流速、密度、动力粘度等；其次是管道的几何形状，包括直径、弯曲程度、支撑方式等；最后是管道材料的性能，包括强度、刚度、抗压性等。

只有综合考虑这些因素，才能得到准确的管廊水平推力计算结果，确保管道的安全稳定运行。

管廊水平推力计算是管道工程设计中的重要环节，关系着管道结构的安全性和稳定性。

工程师们需要通过深入研究和实践经验，掌握管廊水平推力计算的方法和技巧，确保设计方案的科学性和可靠性。