管道支吊架受力分析总结

管道支吊架负荷计算书说明：1、标准与规范：《室内管道支架及吊架》 (图集03S402)《钢结构设计规范》 (GB50017-2003)《压力管道规范》 (GBT20801-2006)2、项目支架计算所采用的型钢库为：热轧普通槽钢 GB707-88 12#、10#、8#，采用E43型手工双面焊。

3、吊架的支座通过M12,M10膨胀螺栓固定在地下室楼板或梁上。

4、所采用管支架组合如下：4根DN200 间距6m 12#槽钢 8颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN125 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓2根DN150+2根DN100 间距4m 10#槽钢 6颗M12膨胀螺栓4根DN125 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓4根DN100 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓2根DN100+2根DN65 间距4m 8#槽钢 6颗M10膨胀螺栓一、管架跨距分析车库采用B1级橡塑保温，DN80、DN100保温层厚度32mm，DN125、DN150、DN200保温层厚度36mm；管道材质：Q235-B;钢管许用应力[δ]t=112，刚性弹性模量E t=2.1*105N/mm2；DN65无缝钢管外径73mm，壁厚4mm,线重7.536kg/mDN100无缝钢管外径108mm，壁厚4mm,线重10.26kg/m;DN125无缝钢管外径133mm，壁厚4mm，线重12.73kg/m;DN150无缝钢管外径159mm，壁厚4.5mm，线重17.15kg/m;DN200无缝钢管外径219mm，壁厚6mm，线重31.52kg/m;计算管道长度荷载如下：Q65=7.536 kg/m+1000*3.14*(0.073-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032* (0.065+0.032)=11.29 kg/m=11.29*9.8=110.64 N/m.Q100=7850*3.14*0.004*（0.108-0.004+1000*3.14*(0.108-0.004*2)2/4+45*3.14*0.032*(0.108+0.032)=18.74kg/m=18.74*9.8 =183.65N/m.Q125=7850*3.14*0.004*（0.133-0.004）+1000*3.14*(0.133-0.004* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.133+0.036)=25.84kg/m=25.84*9.8=253.2 8N/m.Q150=7850*3.14*0.0045*（0.159-0.0045）+1000*3.14*(0.159-0.0045*2)2/4+45*3.14*0.036*(0.159+0.036)=35.86kg/m=35.79*9. 8=350.76 N/mQ200=7850*3.14*0.006*（0.219-0.006）+1000*3.14*(0.219-0.006* 2)2/4+45*3.14*0.036*(0.219+0.036)=66.44 kg/m=66.44*9.8=651.06N/m经计算，求得管道截面抗弯系数W如下：W65=14.18 W100=32.753，W125=50.73,W150=82.005，W200=207.998；管道截面惯性矩II 65=51.74 I 100=176.86，I 125=337.35,I 150=651.94，I 200=2277.58；1. 按强度条件计算的管架最大跨距的计算公式： []tw qL δφ124.2max =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 W ——管道截面抗弯系数（cm 3） Φ——管道横向焊缝系数，取0.7[δ]t 钢管许用应力——钢管许用应力（N/mm 2）强度条件下计算得：L max(65)=7.09m 、L max(100)=8.37m 、L max(125)=8.87m 、L max(150)=9.59m 、L max(200)=11.21m2. 按刚度条件计算的管架最大跨距的计算公式： 30max 10019.0Ii E qL t =L max ——管架最大允许跨距（m ）q ——管道长度计算荷载（N/m ）,q=管材重+保温重+附加重 E t ——刚性弹性模量（N/mm 2） I ——管道截面惯性矩（cm 4） i 0——管道放水坡度，取0.002刚度条件下L max(65)=5.12m 、L max(100)=6.52m 、L max(125)=7.26m 、L max(150)=8.12m 、L max(200)=10.02m综合强度与刚度条件下管道最大允许跨距（取最小值）：L max(65)=5.12m> 4m，符合要求；L max(100)=6.52m>4m，符合要求；L max(125)=7.26m>4m，符合要求；L max(150)=8.12m> 4m，符合要求；L max(200)=10.02m>6m，符合要求。

管道支吊架设计技术要点总结1、管道支吊架的位置如何确定？1）应满足管道最大允许跨度的要求；一般来说，可查各类手册、标准上采用强度条件和刚度条件计算出来的跨距表并适当缩减，且需特别注意控制弯头处的跨距。

2）当有集中载荷时，支架应布置在靠近集中载荷的地方，以减少偏心载荷和弯曲应力；3）在敏感的设备（泵、压缩机）附近，应设置支架，以防止设备嘴于承受过的管道荷载；(4）往复式泵的吸入或排出管道以及其它有强烈振动的管道，直单独设置支架，（支架生根于地面的管墩或管架上），以避免将振动传递到建筑物上；5）除振动管道外，应尽可能利用建筑物、构筑物的梁柱作为支架的上根点，且应考虑生根点所能承受的荷载，生根点的构造应能满足生根件的要求。

6）对于复尽可能的管道，尤其是需要作详细应力计算的管道，尚应根据应力计算结果调整。

7）管道支吊架应设在不妨碍管道与设备的连接和检修的部位；8）管道支吊架应设在弯管和大直径三通式分支管附近；9）安全泄压装置出口管道应根据需要，考虑是否设置支架。

2、管道支架的类型有哪些？管道支吊架可分为三大类：承重支吊架、限制性支吊架和防振支架。

承重支吊架可分为：刚性支吊架、可调刚性支吊架、变力弹簧支吊架和恒力弹簧支吊架。

限制性支吊架可分为：固定支架、止推支架和导向支架。

防振支架可分为：减振器和阻尼器。

3、管道支吊架选用的原则有哪些？1、在选用管道支吊架时，应按照支撑点所承受的荷载大小和方向、管道的位移情况、工作温度是否保温式保冷、管道的材质等条件选用合适的支吊架：2、设计管道支吊架时，应尽可能选用标准管卡、管托和管吊；3、焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊省钢材，且制作简单，施工方例，因此，除下列情况外，应尽量采用焊接型的管卡和管吊；1）管内介质温度等于或大于400 度的碳素钢材质的管道；2）低温管道；3）合金钢材质的管道；4）生产中需要经常拆卸检修的管道。

4、设置固定支架应考虑哪些问题？1）对于复杂管道可用固定点将其划分成几个形状较为简单的管段，如L 形管段、U 形管段、Z 形管段等以便进行分析计算：2）确定管道固定点位置时，使其有利于两固定点间管段的自然补偿；3）选用II 形补偿器时，宜将其设置在两固定点的中部；4）固定点直靠近需要限制分支管位移的地方；5）固定点应设置在需要承受管道振动、冲击载荷或需要限制管道多方向位移的地方。

支吊架存在问题及检查方法一、针对电厂管道设施支吊架存在的主要问题，归纳如下：1、变力弹簧和恒力支吊架的锁定装置在管道投运后仍存在未拆除现象；2、管道支吊架安装位置不恰当，使支吊架的承力吊杆偏斜过大；3、变力弹簧支吊架和恒力支吊架的弹簧发生应力松弛、被卡死或断裂；4、变力弹簧支吊架和恒力支吊架的运行位置偏移，接近行程的边缘或偏移设计位置较多，产生失载或过载；5、支吊架安装施工不规范，如支吊架拔销，不是通过调整拉杆及中间的连接件轻松拔除锁定销，而是采用割枪割除锁定量，损坏了变力弹簧支吊架的正常工作；6、支吊架安装位置偏离原设计布置位置，运行中出现管系振动；7、支吊架耳轴未进行满焊；8、联箱或管道并列多只支吊架的部分支吊架未受力；9、支吊架不在工作范围内；10、支吊架铭牌和工作范围刻度表损坏。

二、对于支吊架存在的普遍问题，应重点检查以下方面，对检查中发现的问题，利用机组较大检修活动，进行处理。

1、检查固定（恒力）支架的托架和管箍跟管壁接触情况，应紧密接触、卡紧，管子没有转动、窜动的可能，使之成为管道膨胀的死点。

2、滑动支架安装时应留出热位移量，在冷态时托铁中心线和支吊架不重合，偏置在热位移反方向的热位移量的1/2；热态时，托铁中心线应与支吊架重合，偏移量不宜过多。

3、检查吊架吊杆位置，在冷态时，吊架的吊杆应有预倾斜量，倾斜角度应使管箍与支吊点的垂直距离为该处热位移量的1/2，标准规定，刚性装吊杆与垂线间夹角不超过3˚，变力弹簧支吊架和恒力支吊架吊杆与垂线间夹角不超过4˚；热态时，吊杆应垂直，无倾斜。

4、对变力弹簧支吊架和恒力支吊架的弹簧检查，无松动、被卡死或断裂现象。

5、检查变力弹簧和恒力支吊架的锁定装置在管道投运后是否存在未拆除现象。

6、对运行中出现振动现象的管系，对该管系支吊架安装位置与原设计布置位置进行对照比较。

7、检查没有补偿器的直管段上是否存在两个以上的固定支架。

8、对活动支吊架的活动部分检查，应裸露，不应被水泥、保温层覆盖。

关于核电厂工艺管道支吊架的跨距分析摘要：在管道布置设计过程中，为保证项目的经济性应在保证安全和功能需求的前提下尽量增大管道支吊架的跨距。

为了获得核电厂内不同使用条件下工艺管道支吊架的最大跨距，需对影响支吊架最大跨距的各项因素进行分析。

本文依据材料第三强度理论对管道强度进行分析，依据管道的自流需求对管道刚度进行分析。

计算公式的结果偏差较小，具有工程使用价值。

关键词：支吊架跨距；管道应力；强度理论1 前言由于管道的作用是实现特定介质从某一点到另一点的传输，管系的总长度和走向基本固定，故而管道上支吊架的间距大小直接决定了管系中支吊架的数量。

过小的支吊架跨距会使得支吊架数量大幅度提高，增加了支吊架费用和现场安装成本。

因此，在保证管系安全的前提下，应尽量增大管道支吊架的跨距。

对于水平管道而言，支吊架的设置应当同时满足管道强度和刚度的双重需求。

强度条件要求管道自重弯曲应力不得超过设计温度条件下管道材料许用应力的一半，刚度条件要求管道自重产生的弯曲挠度不影响管道的自流排空。

[1]在实际使用条件下，包含管系、支架在内的所有物项均处于一系列复杂的应力状态。

为分析材料在复杂应力状态下的破坏，需要从简单的应力状态出发，分析管道的强度需求。

本文将从管道力学模型创建开始，逐步对管道支吊架间距进行分析。

2 管道应力分析对于连续敷设的水平直管进行受力分析可发现，管道主要受到自身重力作用产生的均布载荷、支吊架处所有的集中载荷。

由于介质运输需求，还可能存在内外部压力、热膨胀和收缩的影响。

根据ASME B31.3 302，对于管道组件的壁厚及其补强满足B31.3 304要求的，可认为内外压应力是安全的[2]，可主要分析管道所有的持续载荷。

对管道进行应力分析，如图1所示。

在重力和支吊架支反力的作用下，管道将发生弯曲变形。

根据材料力学相关知识，最大正应力发生在弯矩数值最大的截面，且距中性轴（可认为是管道中轴线）最远的边缘处，即管道外壁。

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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核电站工艺管道支吊架布置分析摘要：笔者通过对核电站管道支吊架预制及安装的质量控制工作，发现支吊架在设计阶段存在选型复杂，施工阶段布置不合理，工程变更较多等问题，给安装工作造成较大困难，难以保证施工质量。

本文针对设计、施工中存在的问题进行了探讨和分析，提出了优化改进措施，可以提高工作效率，保证核电站支吊架施工质量。

关键词：支吊架；布置；分析1．支吊架简介1.1 支吊架的范围及主要功能支撑管道的支吊架通常分为两部分，一部分属于土建主结构部分，习惯称为“管架”或“管廊”；另一部分管道与土建主体结构之间相连接的各种支、托、吊部分，包括生根在建筑物（钢结构）上的各种支架以及高度在2m以下的独立支架，通称为“管道支吊架”。

本文中所指支吊架即为后者，属管道专业设计、安装范畴。

管道支吊架的主要功能概括为：承受管道载荷、限制管道位移和控制管道震动三个方面。

其中承受管道载荷为支吊架最主要、最普遍的功能。

1.2 支吊架的分类及构成根据管道支吊架的功能以及管道支吊架各自的主要性质和用途，可将其分为承重支吊架、限位支吊装置和振动控制装置三大类。

管道支吊架装置都是由装在管子上的部件（管部结构）和固定在承载结构（建筑结构或设备）上的部件（根部结构）以及与这两类部件相连接的中间部件[支吊架装置的功能部件（简称功能件）和（或）中间连接件]所组成。

2．支吊架设计、施工中存在的问题及分析2.1 支吊架出现的问题在核电站管道系统投入调试运行后和大小修检查中发现：由于设计或施工的问题，使支吊架工作状态异常，造成管道受力不合理，或因锈蚀耐久性降低等问题，使管道运行条件达不到原设计要求。

归纳起来主要有以下几个方面：（1）管道和支吊架在安装过程中存在施工偏差。

管道系统运行后管道限位结构断裂、脱离、失效，或者强度不够引起变形偏斜；支吊弹簧压缩、伸张受阻，不能灵活自如，恒力吊架花兰螺丝的螺母卡在其它钢梁上，导致弹簧的变形、失效。

（2）支架空托、悬空。

核电厂工艺管道支吊架布置分析作者：张雁琴张飞扬来源：《科技创新导报》 2015年第10期张雁琴张飞扬（中国核电工程有限公司核电工艺设计所河南郑州 450000）摘?要：该文的目的是在管道设计中合理设置支吊架的位置和类型，以缩短管道应力分析的计算时间，提高工作效率；管道支吊架布置设计需要考虑到的载荷、载荷工况、支吊架间距、支吊架类型、管道变形等因素，同时也要考虑到管道支吊架对于应力分析的影响；文章总结出在支吊架设计中的一些经验方法可以借鉴，例如，在压力和热载荷作用下，支吊架的位置宜设置在变形量较小的位置，热膨胀位移大的位置要释放约束，宜设置弹簧支架，在与设备连接的端点处，一般应设置支吊架对管道进行约束。

关键词：支吊架位置类型中图分类号：TM623 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)04（a）-0085-01管道系统一般由主管线和支管线组成，并且空间走向复杂；管道应力分析的目的是证明管道在各类工况载荷下，均不发生某种形式的失效；而管道上的支吊架则是对管道起着承受载荷、限制位移和控制震动等作用。

在管道设计中，合理布置和正确选择支吊架类型是减小管道应力和支吊架载荷的有效方法之一。

1 管道载荷及应力分类1.1 载荷类型压力管道承受的载荷主要有：(1)持久性载荷：永久作用于管道系统载荷，如压力和重力载荷；(2)临时性载荷：短时间作用于管道系统的载荷，如地震、阀门开、关时的反冲力和压力升高等；(3)交变性载荷：大小和方向随时间发生变化的载荷，如温差、热胀冷缩、端点位移等；1.2 载荷工况在应力分析过程中，很重要的一步是确定载荷工况，也就是每类载荷工况考虑的载荷组合不同，不同的载荷工况满足的设计准则有所不同，在力学计算中会体现出来。

1.3 应力分类一般，根据产生应力的载荷不同，将应力划分为一次应力和二次应力。

一次应力是由于外载荷作用而在管道内部产生的正应力和剪应力，它必须满足力与力矩的平衡，一次应力的基本特征是非自限性，它始终随所加载荷的增加而增加，超过屈服极限或持久强度，将使管道发生过度的变形而破坏。

管道支吊架受力分析总结管道安装在机电安装工程中占较大的比重，而管道支吊架的制安在管道安装中扮演着主要的角色，它直接关系到管道的承重流向及观感。

有些支吊架不但影响观感，更存在着安全隐患，为了消除管道支吊架存在的各种隐患，使管道支吊架制安达到较高水平，有必要对管道支吊架进行荷载受力分析，确保支吊架荷载在安全范围以内。

选取宝鸡国金中心-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%勺附加重量计算（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：f仁21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2. 管道中水重2 2f2= n r p 介质1=3.14*0.106 *1000*6kg=211.688kg=2116.88N:「3、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）做受力分析试验分析过程：1、支架建立1）在REVIT导出要进行分析的支架剖面，然后打开solidworks软件，打开保存好的CADfc架剖面图；2）通过草图绘制工具绘制支架轮廓；3）通过插入-焊件-结构构件选择50*5等边角钢，并在绘制好的轮廓图上依次描图（如果没有需要的型钢号，可以下载国标型钢库放在solidworks指定的文件夹）；绘制型钢轮廓型钢的选择支架建立4）赋材质：对支架模型赋予普通碳钢材质；2、支架加载1）定义受力面：对横担的水管投影区域进行分割，便于为下一步载荷选择指定面（我们等效管道的作用力集中在水平中心截面）；2）边界条件、载荷的定义：对支架的上端进行固定，保证在力的加载过程中不晃动，对支架进行加载，力的大小为2535.85N;定义受力面力的加载3、受力分析-_ i - ■r从图中可以看出屈服力大小为220.594MPQ而最大应力只有164.125MPQ最大应力小于屈服力的大小，型钢处于弹性应力应变阶段。

管道支架的受力分析唐鸿【摘要】本文对管道架空支架所受全部荷载进行统计,完成了荷载的计算方法和荷载组合,得出支架所受力之间的关系,有利于以后的简化及快速设计.【期刊名称】《产业与科技论坛》【年(卷),期】2013(012)003【总页数】1页(P104)【关键词】管道支架;荷载;计算【作者】唐鸿【作者单位】邯郸市热力公司【正文语种】中文在城市规划和发展中，架空敷设由于不受地下水位、土质以及其他管线的影响，构造简单，维修方便，是一种较为经济的敷设方式，因而得到广泛采用。

当遇到供热区域地形复杂;地址为湿陷性黄土层或腐蚀性大的土层，或是永久性冻土区;地下水位高或年降水量较大的地区;地下管道纵横交错、稠密复杂时，应该优先采用架空敷设。

在管道支架承受的各种荷载中，按作用时间的变异性和持续性分类可以分为永久荷载、可变荷载以及偶然荷载。

永久荷载又称为恒荷载，在这里具体是指在管道使用期间不随时间变化，或其变化和平均值相比可以忽略不计的荷载。

例如管道的自重、管架自重等都属于永久荷载。

可变荷载又称活荷载，是指在结构使用期间，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的荷载。

例如风荷载、操作平台活荷载等都属于可变荷载。

偶然荷载是指在结构使用期间不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。

例如地震、爆炸等都属于偶然荷载。

一、管道架空支架垂直荷载的计算架空支架所承受垂直荷载包括永久荷载和可变荷载。

其中永久荷载有:一是管道、内衬、保温、附件重;二是管架自重;三是管道内介质重。

可变荷载有:一是平台上的活荷载;二是积灰荷载;三是冰雪荷载。

荷载计算时将管道的永久荷载乘1.2～1.4的经验系数。

对于可变荷载中的积灰荷载，管径大于300mm的需按0.3KN/m考虑;设有操作平台和走道板时，需考虑板自重及活荷载，按2KN/m2考虑;在寒冷地区，当管壁温度在0°以下时，应视具体情况考虑冰雪荷载。

覆冰荷载的计算是根据当地离地10m以上的观测资料，统计50年一遇的最大覆冰厚度为标准，当无观测资料时，应该通过实地调查确定，或是按照经验数值采用。