浅谈城市热力网直埋管道固定支墩结构设计

管网直埋敷设固定墩设计于海【摘要】对供热系统中管道敷设形式分析,并探讨了固定墩的计算方法,最后针对不同固定墩形式进行对比,得出要是管道推力相对小,则适宜应用矩形固定墩形式,要是管道推力相对大,则适宜应用板凳形固定墩形式.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)034【总页数】2页(P125-126)【关键词】直埋敷设;固定墩;设计【作者】于海【作者单位】太原市热力公司,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TU995.3现阶段，国内城市集中供热系统在进行管道施工的过程中，一般是采取直埋的方式进行管道施工，直埋敷设拥有下列优势：1)采用直埋敷设方式在系统运行过程中热损相对小，而且能耗较低。

2)采用直埋敷设方式系统资金投入少，拥有良好的防腐效果，确保供热管道的使用周期有所延长。

3)采用直埋敷设方式土地占用面积小，工程施工周期短。

随着管道直埋敷设技术不断的发展成熟，目前我国热力系统管道工程建设中，基本上是采用直埋敷设的方式。

在对土压力进行计算的过程中，可以采用朗肯理论，也可以采用库仑理论。

经过试验证明，若是处于同等的条件之中，主动土压力值(Ea)以及静止土压力值(E0)均小于被动土压力值(Ep)，而主动土压力值要比静止土压力值小，三者之间的关系为：Ea<E0<Ep。

并且，被动土压力的出现需要位移值要较主动土压力出现需要位移值大很多。

不过，在进行固定墩设计的过程中，标准固定最大的位移值应当小于25 mm。

所以，要想达到最终被动土压力值很难实现。

因此，在对固定墩进行设计的过程中，应当采取折减措施，对应的折减系数为0.4～0.7，如此可以抵抗管道推力作用相关的因素便有所减少。

固定墩结构和地基之间的接触位置形成摩擦力，同样是抵抗推力非常关键的因素。

所以，若是在管道造成的推力相对较大情况下，而且固定墩结构由于受到附近建筑工程影响自身大小有所限制，此时能够利用回填土和固定墩结构的摩擦系数差异，通过换填方式减少固定墩结构尺寸，确保固定墩结构不会对附近的建筑工程带来影响。

直埋热网管道固定支墩设计分析摘要：热电厂热网管道及城市集中供热管道常采用直埋方式敷设，但对直埋管道固定支墩设计分析的相关理论及处理方法并不完善，本文在工程实践基础上，对固定支墩尺寸设计、样式、配筋计算进行了分析总结，为类似设计提供参考。

关键词：供热管道；固定支墩；土压力；设计引言目前，随着我国热电厂的建设和北方地区城市集中供热的发展，热力管道敷设越来越广泛。

管道敷设方式主要为架空、地沟和直埋。

架空方式不但占据地下空间，而且需要地上空间，影响美观，在地上空间有限的厂区及城市很受限制。

地沟敷设方式需要年年进行维修，供热成本较高，同时接缝多，热损失大，能源浪费严重，施工周期长，对城市交通影响大，工程造价高等问题。

经过近年来的应用证明，供热管道直埋敷设具有良好的社会效益和经济效益，优点如下：工程造价低；热损失小，节约能源；防腐、绝缘性能好、使用寿命长；占地少、施工快、有利于环境保护和减少施工扰民。

因此，直埋方式已成为供热管道最普遍采用的敷设方式。

同架空敷设、地沟敷设供热管道一样，直埋供热管道上设置固定支墩，其目的同样是限制管道轴向位移。

固定支墩一般为钢筋混凝土结构。

1 固定支墩形状及间距固定支墩形状通常采用长方体、倒“T”形体、箱式等，其中长方体、倒“T”形体固定支墩应用较多，箱式固定支墩和管道阀门小室、补偿小室、泄水排气小室等合用，以降低土建造价。

为了节约投资，固定支墩间距应尽可能的大，同时固定支墩间距必须满足下列条件：管道的热伸长量不得超过补偿器所允许的补偿量；管道因膨胀和其他作用而产生的推力，不得超过支墩所能承受的允许推力。

2 固定支墩设计2.1 固定支墩受力荷载固定支墩主要承受管道的热膨胀冷缩约束力、内压不平衡力和活动段位移产生的作用力，同时作用于固定支墩上的外力还有主动土压力、被动土压力、支墩与土的摩擦力。

垂直外力有管道自重及管道内介质的重量、支墩及支墩上的土重量。

土压力可按朗肯土压力理论计算。

浅谈供热管网直埋敷设固定敦的设计与施工摘要：当前，城市供热管网中的直埋敷设方式已经成为供热管道敷设的一种主要敷设方式。

在许多城区的集中供热管网布局中，直埋敷设的供热区域也逐渐扩展。

在这种情况下，城市热力管网对直埋管道的受力设计也相应的不断增加了要求。

供热管网直埋敷设固定墩的设计是否合理，在一定程度上将直接影响到工程造价和安全运行。

本文从供热管网直埋敷设的概念和发展现状出发，深刻分析了固定墩的受力状态和施工设计。

关键词：供热管网直埋敷设固定墩施工设计一、供热管网直埋敷设的相关概念供热管网敷设方式分为直埋敷设、地沟敷设和架空敷设这三种敷设方式。

直埋敷设与其他两种敷设方式相比，其具有对周围环境的影响和供热损失较小，施工周期相对较短、占地少、使用寿命长等优点。

因此，直埋敷设在城市供热领域的应用比较广泛。

总的来说，直埋敷设保温管所用的材料一般分为以下两种，一种是氰聚塑直埋保温管，这种保温管的保温层耐温最高可以达到120 ℃，采用高温聚氨酯保温层可耐温150 ℃，这种直埋保温管制作工艺较简单，价格较低，且接头现场处理较为容易。

另一种是直埋式预制保温管，这种保温管的性能相对于氰聚塑直埋保温管来说更好，但其价格也相对较高。

这种直埋式预制保温管的接头处需进行热熔焊、塑料焊，并需进行热塑带缠绕加强，因此施工难度比较大。

二、直埋敷设的发展现状随着社会经济的不断发展，城市集中供热已经成为城市供热的总体趋势，集中供热在其使用效果上也体现出了巨大的社会效益和经济效益，同时也极大的方便了居民的生活。

我国的供热管道直埋技术最早是从20世纪80年代起步，随后在2000年中华人民共和国建设部发布了《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》（CJ/T114-2000）以及2001年的《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管件》（CJ/T155-2001）的行业标准。

1998年，中华人民共和国行业标准《城镇直埋供热管道工技术规程》（CJJ/T81-98）的颁布和实施，从这以后，我国供热管道直埋技术逐渐走向制度化和规范化。

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析摘要：在现代城市建设中，大口径、高温、高压的直埋式供热管道被广泛应用，管道固定段的轴向推力通常很大，给结构设计带来一定的困难。

本文从埋置深度、周围覆土性质等对固定墩的性能的影响方面，对固定墩的结构设计进行研究。

关键词：直埋式供热管道固定墩1固定墩主要受力固定墩作为管道的支撑结构埋于地下，除了自重外，受到各种外力作用。

1.1 水平力1.1.1 管道水平推力管道水平推力F(单位为kN)根据管道的敷设、管径、运行温度、安装温度、工作压力的变化及与土的摩擦力计算可得出。

此项数据在设计过程中由暖通专业计算并提供，用于结构计算。

1.1.2 主动土压力、被动土压力管道支墩前后侧面的土体对支墩产生主动土压力及被动土压力，计算公式如下：粘性土：Pa=γhtan2(45°－φ／2)－2ctan(45°－φ／2)Pp=γyhtan2(45°+φ／2)+2ctan(45°+φ／2)砂土等无粘性土：Pa=γhtan2(45°－φ／2)Pp=γhtan2(45°+φ／2)式中：Pa——主动土压力，kPaPp——被动土压力，kPaγ——土的重度，水土分算时，取浮重度；水土合算时，取天然重度，kN/m3h——固定墩埋深，m;φ——土的内摩擦角C ——土的粘聚力，kPa1.1.3 固定墩与土的摩擦力固定墩底面、侧面及顶面与土壤接触，都会产生摩擦力，但在计算中，上面及侧面的作用力可忽略不计，只计算底面产生的摩擦力。

Ff=G式中：Ff——摩擦力，kN。

——土与固定墩的摩擦系数：对粘土，0.25~0.45；对砂土，0.40~0.50；对碎石土，0.60。

G——固定墩自重及上面的覆土重，kN。

1.2 垂直力1.2.1 固定墩自重GG=γ0V式中：γ0——固定墩的重度，一般取25kN/m3V——固定墩的体积，m31.2.2 固定墩上部覆土的重量G1G1=γh0S式中：γ——固定墩上部土的重度，水土分算时，取浮重度；水土合算时，取天然重度，kN/m3;h0——固定墩上部覆土深度,m;S——固定墩底板面积,m2;2固定墩的结构验算2.1 抗滑移验算[1]抗滑移验算公式式中：Ks——抗滑移系数；K——固定支墩后背土压力折减系数，取0．4～0．7；EP——被动土压力作用力，kN；Ea——主动土压力作用力，kN。

直埋热力管道板肋型固定支墩的优化设计石家庄市热力煤气规化设计院王希杰目前我国城市集中供热工程大多采用直埋供热管网，这是由市容美化要求所决定的。

城区内的直埋供热管网由于场地和外界条件的限制，管网的固定支墩有时承受管道的推力又是很大的，如何经济合理的设计好固定支墩，是当前的重要研究课题。

要搞好固定支墩的设计，首先要解决的问题是依靠什么来保持支墩的稳定，其次是支墩采用何种科学合理的结构型式。

我院自八十年代中期承担石家庄市集中供热工程以来，不断探索，最终搞出了板肋型固定支墩，并在市内普遍采用，经十几年管网运行实践证明，板肋型固定支墩具有投资最省、便于施工，受力性能良好的特点，从未发生任何事故，是最佳的固定支墩型式，应予大力推广。

现将我们的设计方法介绍于后，供同志们参考。

板肋型固定支墩是一种轻型板肋结构，它由挡板墙、肋墙、底板和脚梁四部分组成。

其受力稳定原理，主要是依靠支墩底板以上回填土重来抗衡固定支墩所承受的管道推力。

两道肋墙既是挡板墙的两侧支点，又是底板的纵肋。

底板两端的脚梁和中间的挡板墙三者构成了底板的横肋，因此支墩底板可以做得很薄，从而使支墩工程量大大减少。

挡板墙是直接承受管道推力的重要构件，它生根于底板之上，两端又固接在肋墙上，是一个三边固接一边悬臂的板，具有很大的承受外力的性能，因此其截面、配筋都很小。

脚梁是固定支墩的抗滑、抗倾覆构件，它是以两肋墙作支点的一跨两端带悬臂的梁，也是最经济合理的构件。

由于板肋型固定支墩的构件布局科学合理、相互支撑，因此造就其成为轻型板肋结构，它是工程量小、配筋少、投资省的最佳的固定支墩。

一、设计数据取值地基允许承载力[f]=130KPa基础边缘允许最大压应力≤1.2[f]底板以上基础及回填土平均容重r=19KN／m3基础稳定安全系数K=1.8基础适宜长宽比A／B=1.0～1.2管顶最小覆土厚度1m基底埋深h0=1.5～2.5m管中距底板顶面高度H1=0.4～0.5m。

137中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.06 （下）冬天来临后，越来越多的城市都开始采用供暖的方式度过寒冷的冬天。

城市集中供暖不仅能够度过寒冷的冬季，还能够促进能源的节约高效消耗，推动和保障城市供暖热系统的稳定和安全。

随着城市化进程的不断发展，现在人们对供暖系统的需求也越来越大，为了更好地为人民服务，保障能源的节约高效利用，推动城市供热管网系统的安全稳定，本文对城市供热管网固定墩的受力状态及其直埋敷设设计进行了分析研究。

1 城市供热管网的直埋敷设城市的供热系统具有降低能源消耗、废弃排放、减少对空气的污染等优点。

城市集中供暖与原来的家庭烧煤用碳等增暖方式相比具有很多优点，集中供暖能够从锅炉的烟囱设计等方面入手尽最大可能将资源充分利用，提供能源的燃烧利用率，使能源能够高效利用，从而有效地减少环境污染、能源浪费的问题。

本次分析的是城市供热管网的直埋敷设。

地下敷设长输供热管线的方式，是当前阶段最为常见、应用范围最广泛的方式。

其中直埋的敷设方式，需要采取一系列措施保障长输供热管线的防腐性和防水性等。

直埋敷设是一种城市供热管网的固定设计，这种方式主要是利用固定墩实现，所以最重要的就是要对固定墩设置，然后将固定墩之间的距离计算出来。

另外，直埋式的供热管道所使用的抵偿功能，需要对两个固定点之间的管道热伸长量有效满足。

所以在对城市供热管网进行直埋敷设时需要进行核算，不断优化城市供热管网的直埋敷设。

城市供热管网固定墩受力状态及其直埋敷设设计探讨孙哲（天津市热电有限公司，天津 300161）摘要：我国冬季相对比较漫长，且北方普遍在冬季都处在一个非常寒冷的天气里，这时候解决问题的一个常见的方法就是供暖。

本文主要从城市供热管网固定墩的受力状态入手分析研究固定墩的优化支墩设计及其直埋敷设设计。

关键词：供热直埋管网；供热管道；固定墩中图分类号：TU995.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）06（下）-0137-02在采用直埋敷设时最好采用聚氨酯夹克、氰聚塑起到保温和防腐的作用的材料。

浅谈城镇直埋供热管道的设计施工摘要：直埋供热管道铺设方式占地小、周期短、维护简单、投资小，这些特点满足了城市建设的需要。

本文详细阐述了城镇直埋供热管道的设计施工内容。

关键词：供热管道；直埋；设计；施工引言直埋敷设方式越来越广泛的应用于供热管道的敷设，随着直埋敷设技术的不断发展,要求设计者采用更为合理、全面的受力设计方法，促进直埋敷设技术的发展。

一、城镇供热管道设计1、直埋供热管道的应力对于直埋管道来说无论其管径多大，管道所产生的应力主要是管内介质的内压力和管道发生轴向位移时的土壤轴向摩擦力，还有管道发生侧向位移时的土壤侧向压缩反力。

内压力所产生的一次应力和土壤侧向压缩反力引起的管道二次应力的计算方法按照现有的《城镇直埋供热管道工程技术规程》（CJJ/T81-98）进行计算，但土壤轴向摩擦力引起的一次应力在现有的《规程》中忽略了管道本身自重的影响，这在小口径直埋管道强度计算中是没有问题的，但对于大口径直埋管道由于管道本身自重大，当管道发生轴向位移时，由自重产生的管道与土壤之间摩擦力不可忽略。

摩擦力的计算公式中应当考虑管道自重这一项，即：ｆ=μ[πρg(H+Dw/2)Dw+G]其中：ｆ—轴线方向每米管道的摩擦力，N／m；μ—外管壳与土壤的摩擦系数；ρ—土壤密度，kg／m3，一般砂土取1800kg／m3；g—重力加速度，m／s2；H—管顶覆土深度，m；Dw—预制保温管外壳的外径，m；G—每米预制保温管的满水重量，N／m。

管道轴向应力：σZ=F／AσZ—管道轴向应力，MPa；F—管道轴向力，N；对于处在过渡段的管道F=ｆ·L，L—过渡段长度，m；A—钢管管壁横截面积，mm2。

通过计算，对于DN1000的预制保温管埋深在1.2～1.5米时，由管道自重引起的轴向应力约占上式计算轴向应力的10%左右。

2、过渡段长度计算当直管段两端补偿装置间距大于过渡段极限长度（最大摩擦长度）两倍时，在两（自然）锚固点之间会形成一无补偿管段（自然锚固段）；当补偿装置间距小于等于两倍过渡段长度时，以驻点为界分为两个过渡段（有补偿段）。

集中供热管网工程中直埋固定墩计算与设计问题初探杨旭东（甘肃省建筑设计研究院，甘肃兰州730030）摘要：集中供热管网工程中管道敷设的方式普遍采用直埋敷设，为限值直埋供热管道的轴向位移而设置固定墩，本文就固定墩的受力情况、设计方法、样式及设计中需要注意的问题进行一些探讨。

关键字：固定墩；受力分析；设计方法；选型集中供热管网工程中管道敷设的方式有地沟辐射、架空敷设、直埋敷设。

相对地沟及架空敷设，直埋敷设具有占地少、施工周期短、维护量小、寿命长等诸多优点，适合城市建设的要求，在我国已得以广泛应用。

我国城市人口密集，随着区域供热的不断发展，实际工程中的热水直埋管道的管径已突破现实行中国家建筑标准设计图集05R410《热水管道直埋敷设》（以后简称“图集”）的适用范围，当管道直径大于DN50D时，固定墩没有选型。

相比小直径管，大直径管对固定墩的推力较大，固定墩的体积也更大，相应的也带来固定墩占地大、大体积混凝土如何浇筑、如何保证其耐久性等问题，本文就固定墩的受力情况、设计方法、样式及设计中需要注意的问题进行一些探讨。

1固定墩的受力情况分析固定墩为限值直埋供热管道的轴向位移而设置，主要承受管道轴向水平推力，直埋管道对固定墩的最大推力，应分别计算水压试验推力、运行状态推力，设计固定墩承受单根还是双管推力，从中选取最大值。

固定墩承受管道的水平推力同时，作用于固定支墩上的水平外力主要有固定墩周边土的主动土压力E a、被动土压力E P、静止状态下的静止土压力E0以及固定墩底面、侧面、顶面与周边土的摩擦力（f1，f2，f3）；垂直与固定墩的外力有固定墩上部的覆土重G1、固定墩自重G g及管道自重及管道内介质的重量。

1.1 固定墩上的土压力固定墩上土压力的大小及其分布规律受到固定墩可能的移动方向；固定墩周围回填土的类别及压实系数等因素的影响。

根据固定墩的位移情况和其后背土体所处的应力状态，土压力可分为主动土压力E a、被动土压力E P、静止状态下的静止土压力E0。

第43卷第34期山西建筑Vd.43No.342 0 1 7 年 1 2 月SHANXI ARCHITECTURE Dec. 2017 •125 •文章编号：1009-6825 (2017) 34-0125-02管网直埋敷设固定墩设计于海(太原市热力公司，山西太原030024)摘要:对供热系统中管道敷设形式分析,并探讨了固定墩的计算方法，最后针对不同固定墩形式进行对比，得出要是管道推力相 对小，则适宜应用矩形固定墩形式，要是管道推力相对大，则适宜应用板凳形固定墩形式。

关键词：直埋敷设，固定墩，设计中图分类号:TU995.3 文献标识码:A1概述现阶段，国内城市集中供热系统在进行管道施工的过程中，一般是采取直埋的方式进行管道施工，直埋敷设拥有下列优势: 1)采用直埋敷设方式在系统运行过程中热损相对小，而且能耗较 低。

2)采用直埋敷设方式系统资金投人少，拥有良好的防腐效 果，确保供热管道的使用周期有所延长。

3)采用直埋敷设方式土 地占用面积小，工程施工周期短。

随着管道直埋敷设技术不断的发展成熟，目前我国热力系统 管道工程建设中，基本上是采用直埋敷设的方式。

在对土压力进行计算的过程中，可以采用朗肯理论，也可以 采用库仑理论。

经过试验证明，若是处于同等的条件之中，主动 土压力值（\)以及静止土压力值（％)均小于被动土压力值(),而主动土压力值要比静止土压力值小，三者之间的关系为：^ <£。

<^。

并且，被动土压力的出现需要位移值要较主动土压 力出现需要位移值大很多。

不过，在进行固定墩设计的过程中，标准固定最大的位移值应当小于25 mm。

所以，要想达到最终被 动土压力值很难实现。

因此，在对固定墩进行设计的过程中，应 当采取折减措施，对应的折减系数为0.4 ~0. 7,如此可以抵抗管 道推力作用相关的因素便有所减少。

固定墩结构和地基之间的 接触位置形成摩擦力，同样是抵抗推力非常关键的因素。