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实用文库汇编之直埋供热管道应力及热位移的分析2006-10-31摘要：分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。
通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化，研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。
关键词：直埋管道；供热管道；应力；热位移近年来随着城市供热管网的不断发展，热水管道直埋技术日益成熟，并越来越多地应用于城市供热工程中[1-3]»直埋敷设管道中各点的热位移、摩擦力及管逍应力等参数随供热管道升温、降温发生变化[4、5],由于管道布置形式不同，管道最不利的状态不一泄为管道达到最高工作温度及管段处于锚固段时。
有些管段因增设补偿器，使管段处于过渡段内工作，但由于管段的各种参数随着供热管道升温、降温发生变化，从而导致工作状态偏离设计状态，对管件造成破坏。
本文通过分析某种布置的管段应力、热位移的变化研究直埋管段热位移对管道安全的影响。
1直埋敷设管道的管段类型直埋敷设供热管道根据管道变形及应力分布特点一般可分为过渡段、锚囿段[5-8]o①过渡段过渡段的一端为固泄端（指固左点、驻点或锚固点），列一端为活动端（补偿器或弯头），当管道温度变化时，能产生热位移。
在过渡段的活动端处，温度变化时管段基本处于自由伸缩状态，随着温度的不断升髙，管段活动截面从活动端逐渐移向固左端，由于管段与周围上壤之间的摩擦力作用，管段热伸长受阻。
随着管段活动截面逐渐接近固左端，摩擦阻力增加至与温升产生的热应力相等，该点管道截而受力平衡，管段不能再向活动端伸长，从而进入自然锚固状态，该点即为自然锚固点。
过渡段中由于各点都有不同程度的热位移，热应力得到部分释放，因此过渡段的轴向热应力从活动端的零值逐渐增加至固泄端的最大值。
②锚固段锚固段由于受上壤摩擦力的作用，管段热伸长受阻，当管道温度发生变化时，不产生热位移。
在锚固段内管道的热伸长完全转变为轴向应力留存在管壁内，使该管段应力达到最大值。
热力管道设计布置中的应力问题分析张喆摘要：热力管道的应力主要是由于管道承受内压力和外部载荷以及热膨胀而引起的，管道在这些载荷作用下的应力形态是复杂的。
本文介绍热力管道应力的分类，对管道应力分析的要点做了总结，以期具有一定参考意义。
关键词：热力；管道；应力1 管道应力分析的目的为了保证管道在设计条件下具有足够的柔性，防止管道因热胀、冷缩、端点附加位移、管道支撑设置不当等原因造成下列的问题：（1）管道应力过大或金属疲劳引起管道破坏；（2）管道连接处产生泄漏；（3）管道推力或力矩过大，使与其相连接的机器、设备产生过大的应力或变形，影响机器、设备的正常运行；（4）管道推力或力矩大引起管道支吊架破坏。
2 管道应力的分类管道在内压、持续外载以及热胀、冷缩和其他位移等载荷作用下，其最大应力往往超过材料的屈服极限，使材料在工作状态发生塑性变形。
高温管道的蠕变和应力松弛，也将使管系上的应力状态发生变化。
对于管道上的应力，一般分为一次应力、二次应力和峰值应力三类。
一次应力是指由管道所受荷载，如所受内压、持续外载、风荷载、冲击荷载等引起的正应力和剪应力。
它是非自限性的，超过某一限度，将使管道整体变形直至破坏。
因此，必须为不发生材料屈服而留有适当的裕度，以防止过度的塑性变形而导致管道被破坏。
二次应力是管道由于变形受约束所产生的正应力和剪应力。
如由热胀、冷缩和其他位移受约束而产生的应力。
它的特征是有自限性，二次应力或一次应力对管道的作用，是一个反复交变的作用，即随着管道的启、停而产生多次交变应力。
峰值应力是管道或附件由于局部结构不连续或局部效应（包括局部应力集中）附加到一次应力或二次应力的增量。
所以，温度、压力、管径、壁厚、荷载、跨距、补偿器形式等都会对应力结果产生影响。
3 管道应力分析要点热力管道的应力，主要是由管道承受的内压力和外部荷载以及热膨胀等多种因素引起的，管道在这些荷载作用下的应力状态十分复杂。
进行应力分析与计算，是研究管道在各种荷载作用下产生的力、力矩和应力，从而判断管道的安全性，且满足所连接的设备对管道推力的限定，同时使管道设计尽可能经济合理。
直埋供热管道设计分析摘要直埋供热管道的设计要按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》的条文规定来执行。
本文是通过对规程的理解，根据规程中的某些简化公式，对实际直埋供热管道的应力验算、保温结构与性能进行了简单分析。
关键词直埋；供热管道；设计1 概述同传统的地沟敷设相比，直埋供热管道敷设方式具有很多优点，比如工程施工时间短、施工占地面积少、管网使用寿命长、人工维护量小等。
直埋敷设非常适合目前城市及地方建设的要求，其技术的的发展越来越成熟，在工程中也越来越多地被采用。
本文是对《城镇直埋供热管道工程技术规程》（以下简称为规程）的一点理解。
1.1 规程适用条件本规程适用于公称直径≤DN500、供热介质温度≤150℃的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。
规程的适用条件有两个界限，即管径和温度，且必须同时满足这两个条件。
规程总则条文说明中的解释：管径：因为在管道进行热伸长计算、强度计算中对荷载作了简化处理，计算结果对大管径管道来说，偏差较大，其性能是不安全的，但是对小管径管道影响不大；温度：供热管网的安全性和经济性与设计温度密切相关，直埋供热管道保温材料的使用寿命、耐温能力也是根据设计温度来选择的，这个温度界限在强度方面是安全的。
1.2 直埋供热管道的布置根据各用户点提供的接管点条件，在管网总平面图上统筹布置管道，直埋供热管道与其它管线的间距要满足相关规定的要求。
直埋供热管道还有一些要求，如分支管三通弯头的保护、阀门附件、排气泄水、管道覆土深度等，请按照规程中的条文要求来执行。
1.3 直埋供热管道的敷设方式直埋供热管道敷设分无补偿敷设和有补偿敷设两种。
管道无补偿敷设具有施工工期短、施工操作简便、投资省的优点；有补偿敷设相对于无补偿敷设来说，工期较长、占地较多、施工操作较复杂、投资较大。
因此，我们在布置满足安全的直埋供热管道时，先要考虑无补偿敷设，无补偿敷设不能满足要求时再考虑有补偿敷设。
现在，在直埋供热管网工程实例中，使用无补偿敷设的越来越多。
针对市政道路下直埋热水管道折角受力问题，采用通用有限元软件ANSYS，基于土弹簧模型建立了热-力耦合有限元模型，对直埋热水管道折角的应力分布特性和影响因素进行分析研究。
直埋热水供热管道折角热-力耦合有限元分析长安大学/江超官燕玲西安市热力总公司/石娟玲曹宏麟折角是直埋供热管道设计和施工中最难处理而又不可避免的薄弱环节。
道路渠化、竖向变坡、障碍物影响都会导致管道出现折角。
由于折角在结构上的不连续性，会在不连续处形成应力集中，从而产生很高的局部峰值应力。
周围土壤的束缚进一步限制折角的横向位移，使得折角受力情况进一步恶化。
CJJ/T81-2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》给出了可视为直管段的最大折角，但是受工程实际情况限制，出现的折角很难控制在规定的角度范围内。
这样必须确定折角的应力条件，进行疲劳分析，以确定如何采取保护措施。
规程没有针对折角给出验算方法，这给直埋供热管道应用带来很大困难。
目前，将大折角处理成多个小折角能否将峰值应力降低到所允许的范围内，有待进一步研究。
罗维采用弹性抗弯铰法分析0~15°小角度转角管段的应力，弹性抗弯铰简化方法是否能够用于大管径管道折角的应力分析，未见相关文献给出结论性分析。
Fonseca等针对承受平面弯矩的弯管采用有限曲管单元进行模拟，模拟对象仅限于架空管道承受弯矩的情况。
本文针对市政道路下直埋热水管道折角受力问题，采用通用有限元软件ANSYS，基于土弹簧模型建立了热-力耦合有限元模型，对直埋热水管道折角的应力分布特性和影响因素进行分析研究。
1折角管段热-力耦合模型1.1折角管段的几何特点图1（a）为管道定线确定的管道走向。
定线形成的这一折角，常用连接方法有两种：一种是直接对焊（图1b），另一种是采用小角度弯头连接（图1c、图1d）。
小角度弯头连接因弯头曲率半径不同所连接出来的结果也不同。
弯头曲率R一般以管径D的倍数表示。
图1（b）的直接对焊连接的曲率半径视为0D。
05R410《热水管道直埋敷设》
佚名
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2006(36)4
【摘要】该图集由北京市热力工程设计公司与全国工程建设标准设计动力专业专家委员会共同编制，于2006年2月在全国发行。
【总页数】1页(P69-69)
【关键词】直埋敷设;热水管道;专家委员会;标准设计;工程建设;设计公司;热力工程;北京市;图集
【正文语种】中文
【中图分类】TU833.12;TU832.22
【相关文献】
1.大半径高温热水管道无补偿直埋敷设计算方法探讨 [J], 王贞
2.直埋敷设热水管道O°～15°小角度转角管段应力分析 [J], 刘翠霞
3.浅淡直埋热水管道无补偿敷设 [J], 陈钟
4.无补偿供热直埋热水管道水平曲线敷设研究 [J], 刘璐
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直埋供热管网穿越市政道路方案应力分析摘要：本文针对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行了详细分析。
通过归纳市政道路方案设计中的常见问题和成功案例，总结了直埋供热管网与市政道路相互影响的关键因素。
随后，基于有限元分析方法，对不同方案下的应力分布进行了模拟计算，并对比了各方案的安全性和稳定性。
归纳了在实际工程中应注意的问题和解决方案，并展望了未来在直埋供热管网穿越市政道路方案设计中的发展方向。
关键词：直埋供热管网；穿越市政道路；方案引言：随着城市供热体系的不断完善和规模扩大，直埋供热管网的建设越来越普遍。
然而，在市政道路交叉处进行供热管网的穿越，由于地下空间有限和管网应力复杂等原因，给工程设计带来了一定的挑战。
因此，对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行详细分析，具有重要的理论和实践意义。
1.市政道路方案设计中的关键因素1.1直埋供热管网与市政道路的相互影响在直埋供热管网与市政道路相互交叉的设计过程中，需要考虑以下因素。
直埋供热管网的布置应尽量避免对市政道路交通流畅性造成影响。
管网的施工和维护需要充分考虑市政道路的使用需求，以保证城市交通的正常运行。
管网的跨越设计需满足市政道路的安全要求，防止管道设施对行车、行人或其他市政设施的潜在危险。
1.2市政道路的结构特点与地下管线布置限制市政道路作为城市交通基础设施的重要组成部分，具有一定的结构特点和地下空间限制。
在设计直埋供热管网穿越市政道路方案时，需要考虑以下因素。
由于市政道路承载了大量行车和行人活动，直埋供热管网的施工与维护应尽可能减少对道路通行的影响。
市政道路下方还可能布置有其他管线，如给水、排水等，需要充分考虑这些管线之间的相互影响和合理布局，避免冲突和破坏。
也需要考虑市政道路的地下设施，如电缆、通信线等，以确保直埋供热管网和其他设施之间的安全运行和协调发展。
2.应力分析的模拟计算方法2.1有限元分析方法的原理和应用有限元分析是一种广泛应用于工程结构力学领域的数值计算方法。
