直埋热力管道固定墩优化设计

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。

直埋管道固定墩设置探究1 概述当管道因温度变化发生热胀冷缩是，若管线受到约束，管线内便产生热应力。

为保护管道与管接头、管道弯头、及其他一些附件正常安全工作，就必须在管道上设置固定墩以限制管段的位移在允许的范围之内。

管道固定墩计算结果通常非常惊人，管线固定墩的推力动辄几十吨，固定墩的尺寸也到了数米的程度。

如此巨大的固定墩消耗了相当多的混凝土，并且增加了巨大的施工难度。

如何的计算固定墩的实际所需推力，并减少固定墩的尺寸及安装空间，无疑是一个需要探讨的课题。

2 工程实例在直罗~富县原油插输工程中，输油管道规格为①163X 5（6.3）PSL2B级钢管，40mm 厚泡沫黄夹克保温，总长度92.88km,沿线多为山地、河谷等。

管道共设有80余个固定墩，分别设于管道出土段、穿跨越等处。

管道运行温度为60C,安装温度为20C, 温差为40C。

固定墩设计推力为5t,单个固定墩尺寸为1.4mX1.5mX1.2m，消耗混凝土约 2.5m3。

通常，固定墩的计算公式为：N=FEx AT式中F――管壁截面积（m2）;E――管材弹性模量（Pa）, —般取2.06 X011Pa；a ---- 材线膨胀系数（cm/cm「C）,钢管为1.2 10-5/°C；A T―― 装温度和运行温度差（C）。

此计算结果仅考虑限制管线变形产生的应力，论计算推力很大。

一般对固定支墩的推力为公式计算值乘一个折减系数。

折减系数取1/2〜1/3。

直罗~富县原油插输工程中，管道最高运行温度为60C，安装温度为20C，计算推力为30t。

实际需要的推力可能要远小于计算推力，是因为：（1）固定支墩不能绝对固定，稍有位移将使推力减小。

（2）埋地弯头或管道的出土段的弯头处都有土壤反力的作用，它与推力方向相反，因此使推力减小。

土壤对弯头的推力与弯头位移、土壤性质和夯实程度等有关，难以精确计算。

3 管道的伸长量管道埋于土壤中，伸长或者收缩受到土壤摩擦力的作用。

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。

埋地热输管道结构分析及固定墩优化设计系列程序简介
崔孝秉;张宏;石临嵩;杨祖佩
【期刊名称】《油气储运》
【年(卷),期】1989(8)2
【摘要】目前我国原油输送、城市供热等行业中大量使用埋地热输管道。

如何合理、经济、安全而又方便地设计埋地热输管道是我们面临的重大课题。

自1976年以来,我们一直从事于埋地热输管道强度方面的研究,建立了一套埋地热输管道热胀强度理论计算公式,并与有关单位合作,做了大量的模拟试验和工业试验,对理论分析进行了验证。

近年来,随着计算机的广泛应用,为了使科研成果更好地用于生产实际,为此编制了一系列计算程序。

【总页数】4页(P61-64)
【关键词】埋地热输管道;管道结构;固定墩
【作者】崔孝秉;张宏;石临嵩;杨祖佩
【作者单位】石油大学;管道科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U173
【相关文献】
1.直埋热力管道固定墩优化设计 [J], 张鹏
2.城市热力管道直埋固定支墩优化设计 [J], 艾克曼;陈吉荣
3.埋地长输管道固定墩腐蚀的分析 [J], 熊锦林
4.谈直埋供热管道固定支墩的优化设计 [J], 王琴
5.埋地原油热输管线中混凝土固定墩的优化设计 [J], 崔孝秉;岳伯谦
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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。

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。

直埋固定墩设计和计算的问题探讨孙淑文在热力工程中，直埋已成为最普遍采用的敷设方式，因为它具有许多优点，如施工速度快、占地小、投资低等。

然而也相应存在一些问题，如直埋敷设方式的推力较大(尤其是大直径管)，相应的固定墩的体积较大，带来的问题是占地大，一次性浇筑困难(固定墩原则上不允许留施工缝)。

如何解决这一问题呢?则必须从根本上分析一下固定墩的受力情况。

一、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；固定墩周围填土的多少；填土面的形式；固定墩的截面刚度和地基变形等一系列因素的影响。

根据固定墩的位移情况和其后背土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：1.主动土压力：当固定墩向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在固定墩上的土压力称为主动土压力，一般用E a表示如图所示E a与管道传来推动T相同2.被动土压力：当固定墩向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在固定墩上的土压力称为被动土压力，用E p表示当固定墩受到管道传来的水平荷载推向土体时，土对固定墩产生的侧压力属被动土压力。

E P与管道传来的土压力异向，被动土压力是抵抗推力的重要因素。

3.静止土压力：当固定墩静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对固定墩的压力称为静止土压力用E0表示，当管道运行前，管道无推力作用时，固定墩可视为受静止土压力作用。

土压力计算理论主要有古典的朗肯(Rankin，1857)理论和库伦(Coulonb，1773)理论。

实验研究表明，在相同的条件下主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，即E a<E o<E P。

而且产生被动土压力所需的位移大大超过产生主动土压力所需的位移量。

产生主、被动土压力所需要的位移量土压力与固定墩位移的关系：在承受管道传来的水平推力作用下固定墩向填土方向位移直至使支墩后背填土沿某一滑裂面BC滑动而破坏。

在发生破坏的瞬间，滑动楔体处于极限平衡状态，此时作用在隔离体ABC仍然是三个力，楔体ABC自重G，滑动面上的反力R，固定墩背面的反力E p，如图所示：除土楔体自重G仍为竖直向下外，R及E p方向和相应法线夹角均处于法线另一侧。

城市直埋式供热管道固定墩的结构设计浅析1、城镇供热管道设计1.1直埋供热管道的应力无论多大的直径埋管道,管道内部压力产生的压力主要是管介质和管道轴向摩擦当土壤的轴向位移,和管土的侧向位移横向压缩反应。

压力产生的内部压力和土壤侧向压缩反应引起的二次应力计算方法根据现有“城”的直埋供热管道工程技术规范(CJJ / t81 - 98)计算,但现有的土压力引起的轴向摩擦“纪律”忽略管道本身重量的影响,这在小直接埋管道强度计算是没有问题,但是对于大直埋管道由于管道本身自重大,当发生管道轴向位移时,由自重产生的管道和土壤之间的摩擦不应被忽视。

1.2过渡段长度计算当补偿装置的两端直接管间距大于过渡段的长度限制(最大长度的摩擦)两次,可以形成两个(自然)锚点之间的无偿部分(自然锚固段);当补偿设备间距小于或等于两次过渡段的长度,由一个静止的点分为两个过渡段(补偿)。

没有补偿直埋敷设方式冷安装条件:根据弹性理论分析(1.35σeq[美国])或更低,只要温差不大于弹性安装温差,直管道直埋敷设方式不允许安装补偿器和无偿,管道在弹性状态下运行。

换句话说,当安装一个温差大于弹性温差,直部分中不允许存在锚定,必须安装补偿器,设置补偿器的最大间距是管存在过渡段的锚固长度的两倍。

过渡段长度可以根据现有的停滞时期在单轴应力和摩擦。

弹性温度(58.0 ~ 67.4℃)和管道工作压力(1.0 ~ 2.5 Mpa),公称直径(dn40 - 1000)。

采暖管道安装温度计算在10℃,供水温度的设计一般都大于80℃,温度低于80℃,因此,无论第二网络,直接埋管供水管道必须安装补偿装置、回水管可以考虑无偿。

根据弹塑性理论分析(σeq 3(σ)或更少),等效应力小于屈服极限的两倍,引入安全系数后,取而代之的是容许应力的3倍。

基于弹性稳定性分析的温度(121.0 ~ 149.3℃)也增加了许多,这样,即使水温高达140℃,采用直线冷段和安装没有补偿直埋敷设方式。

直埋热网管道固定支墩设计分析作者：吕智超来源：《科学与技术》2018年第25期摘要：本文主要围绕热管道固定支墩设计工作展开分析，通过研究支墩设计的必要性和各阶段设计工作存在的问题，结合具体案例来开展分析工作，明确其设计的注意事项，推动各项工作更好地开展，提高设计的整体有效性。

关键词：供热管道；固定支墩；结构设计1.固定墩设计必要性分析当前城市热网建设工作开展过程中，受到多方面因素的影响，其热力管道敷设方式也会存在差异，一般包括架空、直埋及地沟敷设三种。

实际建设工作开展过程中，架空需要占用地上和地下空间相对较多，因而在老城区以及城市内部施工过程中可能会受到诸多限制。

而地沟敷设方法会浪费大量的能源，同时其散热相对较快，施工周期也相对较长一定程度上影响了后续各项工作以合理方式开展。

就当前来说，使用供热管道直埋敷设是比较经济实惠的做法，同时其施工速度和建设周期等都能满足快速供热的要求，在当前社会中具有相对较为广泛的应用。

为了保证供热的效果和质量，避免工程在应用过程中出现问题，必须及时开展固定支墩设计和安装工作，避免管道出现位移等问题。

就当前来说，主要使用钢筋混凝土结构作为支墩的主要应用材料。

2.固定支墩形状和间距一般来说，固定支墩一般都会设计成“T”型和箱型，根据其实际应用需要进行一定的调整。

就当前来说，“T”型的热损耗相对较小，同时对小室补偿等工作贡献相对较大，在现阶段具有相对较为广泛的应用。

为了减少施工成本支出，在设计支墩之间的间距的过程中，应当尽可能将其间距扩大，通过合理计算管道热伸长度和补偿器补偿之间的关系等，合理设计推力值，避免在应用过程中出现其他不必要的问题。

3.固定支墩设计分析3.1设计数据取值支墩设计工作开展过程中，为了保障其各项工作顺利开展，应当加强对各类数据之间的联系和相互作用的重视，尽可能将安全系数控制在一点八，而供热管埋藏的深度一般在一点五到二点五米之间是不错的选择。

为了避免出现供热管问题影响地上的现象，应当将管道上方覆土的厚度保持在一米以上，可以有效提高其各项工作的整体有效性。

简述直埋供热管道在施工设计上的问题与解决方案文章主要对直埋的供热管道进行了施工以及设计上的理论分析，首先对管道系统的荷载进行了分析，其次对直埋管道的破坏预防上的设计方式方法进行了探讨，最后对管道的铺设和布置的原则进行了分析。

标签：供热管道；直埋；设计；施工在我国传统的供热管道的铺设方式主要是地沟铺设，这种方式占地面积大并且工期长，后期的维护费用大，成本高且寿命长。

直埋式的铺设方式在我国目前成为了推荐的铺设方法，其占地小、周期短。

维护简单、投资小并且寿命长，这些特点都满足了城市建设需求，因此在我国开始被广泛的适用开来。

1 设计方法1.1 供热管道的直埋方式的作用和所受应力的特点管道在铺设后会受到各种内力以及外力的作用，这种力的作用就叫做荷载。

作用不同，在管道上产生的应力也就不同，就会导致管道上出现不同方式和程度的进一步破坏。

温度以及压力为日常作用在热力管道的两种常见作用。

而对于直埋式的管道来说，在轴向上会产生位移，而位移则会在管道和土壤之间产生摩擦力，并且位置移动就会对土壤做功，而土壤就会对管道形成一个反向的压缩力。

此外，管道的结构并非全是连续的，应力一般都会在不连续出出现集中，这种应力的对应就是应力峰值。

这种峰值应力一般都会对钢管的内部造成损伤，虽然不会在外形上引起很明显的变化，但是峰值应力是一种循环变化的应力，因此对管道的损坏是疲劳破坏。

一般的峰值应力产生在三通处或者是弯头处。

对于直埋式的管道而言，土壤对于管道的支撑是均匀支撑，因此管道的自重不会使得管道发生弯曲变形，所以这一点可以忽略不计。

目前热网中常用的管道在结构特点上都是具有较厚的侧壁，这种设计使得公称壁的厚度是大于该压力下所需要的厚度。

因此，内压力对于管道所能承受的屈服力就远远的小于。

但是管道中由于管道受热膨胀会使得这种变形无法得到释放，从而在管道的轴向会产生压力以及压应力，并且，通过测量，屈服应力会痛轴向的压应力在同一数量级。

1.2 如何在设计上预防管道的破坏1.2.1 对循环塑性破坏预防的设计方法管道在工作时由于温度出现高低变化，在最高以及最低的变化过程中会造成循环应力的出现，这种循环的出现会对管道造成塑性破坏。

直埋热力管道固定墩结构设计作者：崔雪娜来源：《装饰装修天地》2017年第02期摘要：城镇供热管道直埋敷设方法同传统的管沟敷设方法相比，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。

本文介绍了城市供热管道直埋固定墩的样式及计算方法，通过对两种常用固定墩样式进行计算比较，分析直埋固定墩的受力情况，并对不同情况下固定墩的设计及选择进行初步探讨。

关键词：固定墩；计算方法；样式；设计1 概述在热力工程中，直埋已成为最普遍采用的敷设方式，因为它具有施工速度快、使用寿命长、占地少、投资低等优点。

然而直埋敷设方式也相应存在一些问题，如直埋敷设方式的推力较大（尤其是大直径管），导致固定墩的体积较大，相应的也带来了占地大的问题，另外，直埋固定墩还存在一次性浇筑困难（固定墩原则上不允许留施工缝）等问题。

本文针对如何解决固定墩体积大等问题对固定墩的设计及样式的选择进行了初步探讨。

2 固定墩受力分析固定墩主要承受管道的水平推力，同时，作用于固定墩上的水平外力还有主动土压力、被动土压力、固定墩与土的摩擦力；垂直外力有管道自重及管道内介质的重量、固定墩及其上部覆土重量。

固定墩上土压力的大小及分布规律受到固定墩可能的移动方向、周围填土多少、填土面形式、固定墩的截面刚度和地基变形等一系列因素的影响。

土压力一般可分为三种：主动土压力Ea，即固定墩向离开土体方向偏移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力，与管道推力方向相同；被动土压力Ep，即固定墩向土体方向偏移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力；静止土压力Eo，当固定墩静止不动，土体处于弹性平衡状态，作用在固定墩上的土压力。

固定墩与地基土接触面产生的摩擦力也是抵抗管道推力的重要因素。

因此，当管道水平推力很大，固定墩周围有建筑物使支墩尺寸受限时，可利用回填土与固定墩的摩擦系数不同，采用换填的方法减小固定墩的大小使其不致影响周围的构建筑物。

直埋热力管道固定支墩的优化设计摘要：介绍直埋热力管道固定支墩的受力、计算模型并给出不同推力下的肋型固定支墩尺寸参考表格，为工程设计提供了便利。

关键词：热力管道肋型固定支墩优化设计0 引言随着我国城市化的不断推进，能源的需求量越来越大。

新建供热管网以及提高能源利用率的供热并网工程越来越多。

无论热力管道是在综合管廊内敷设还是直埋，如何经济合理的设计好固定支墩，成为结构专业配合热力管线设计的主要任务。

1 结构验算综合管廊内的固定支墩受力简单，主要由固定墩与管廊底板固接来平衡管道的水平推力；直埋管道固定支墩主要由主动土压力、被动土压力、支墩与土的摩擦力来平衡管道的水平推力。

通过对直埋管道固定墩抗滑移和抗倾覆验算公式分析试算可知固定支墩与土的摩擦力为主要平衡管道的水平推力的抗力。

1）抗滑移验算可按下式计算：≥H ——管道中心至地面的距离（m）；H——土壤密度（kg/m3），可取1800；g——重力加速度（m/s2）；3）强度验算管道固定支墩的受弯、受剪、偏心受压以及受冲切均按照《混凝土结构设计规范》进行验算。

此外，还需根据《建筑地基基础设计规范》对地基承载力进行验算。

2 形式比选固定支墩与土的摩擦力为主要平衡管道热膨胀力的抗力。

则如何增大固定支墩与土的摩擦力为固定支墩设计的重点。

《热水管道直埋敷设图集》05R410中固定支墩是墙式支墩（如上图），它是通过加大固定支墩自身重力以提高摩擦力。

这种方式施工较为便利，但混凝土用量较大，经济性较差。

肋型支墩（如下图），用土体重量来加大支墩压重来提高基底的摩擦力。

从而减少自身的混凝土用量。

肋板对壁板起到加强作用，从而解决壁板抗弯的问题。

此种固定支墩会增加模板使用量等施工费用。

但总体经济性好于05R410图集中的墙式固定支墩。

故工程中推荐采用肋型固定支墩。

3 实际案例吉林省某供热管网工程中，由于管线路由距离建筑物较近，管道固定支墩尺寸及设置数量均受到限制。

且供热管线一供一回双管伴随敷设，共用同一支墩。

供热直埋热力管道固定墩设计1 管道对固定墩和固定支架的作用1.1 管道对固定墩、固定支架的作用力应包括下列三个力：1 管道热胀冷缩受到土壤约束产生的作用力；2 内压产生的不平衡力；3 活动端位移产生的作用力。

1.2 管道作用于固定墩、固定支架两侧作用力的合成应遵循下列原则：1 合成力应是其两侧管道单侧作用力的矢量和；2 根据两侧管段摩擦力下降造成的轴向力变化的差异，应按最不利情况进行合成；3 两侧管段由热胀受约束引起的作用力和活动端作用力的合力相互抵消时，荷载较小方向力应乘以0.8的抵消系数；4 当两侧管段均为锚固段时，抵消系数应取0.9；5 两侧内压不平衡力的抵消系数应取1.0。

1.3 固定墩、固定支架承受的推力可按本规程附录D 所列公式计算或采用计算不同摩擦力工况下两侧推力（考虑抵消系数）最大差值的方法确定。

1.4 当允许固定墩微量位移时，固定墩承受的推力减小值应按下列公式确定 ：1 一端为锚固段，另一端为过渡段：A E F l T ⨯⨯⨯'∆='min 2 （6.1.4-1）式中：T '——固定墩承受的推力减小值（kN ）；l '∆——固定墩微量位移量（m ），可取5mm ～20mm ； min F ——单位长度最小摩擦力（N/m ）； E ——钢材的弹性模量（MPa ）； A ——工作管管壁的横截面积（m 2）。

2 当两端均为过渡段A E F l T ⨯⨯⨯'∆='min 22 （6.1.4-2）2 固定墩结构2.1 固定墩应进行抗滑移和抗倾覆的稳定性验算（图6.2.1）。

1 抗滑移验算可按下式计算：T E f f f E K K a p s ++++⨯=321≥3.1 （6.2.1-1）式中：K ——抗滑移系数；s K ——被动土压力折减系数，无位移取0.8～0.9；小位移取0.4～0.7；p E ——被动土压力（N ）；a E ——主动土压力（N ）；f 1、f 2、f 3 ——固定墩底面、侧面及顶面与土壤的摩擦力（N ）；T ——固定墩承受的推力（N ）。

热力管道固定墩做法我跟你们说，热力管道固定墩这玩意，我一开始做的时候完全摸不着头脑。

我记得最开始，我就想着只要弄个墩子把管道固定住不就得了呗。

我就找了些混凝土把管道往那一包，心里还美滋滋的，觉得这事儿简单。

结果呢，没过多久就出问题了。

管道热胀冷缩一搞，那固定墩就有点裂了。

后来我就知道了，得考虑热胀冷缩这个大麻烦。

我想啊，这就像人冬天穿得多夏天穿得少一样，管道在不同温度下也得有空间来伸缩。

那怎么做呢？我先去仔细量了要固定的管道的尺寸。

这就好比给人做衣服得先量身高三围一样。

然后，我在做固定墩的时候，我没有让管道直接和固定墩死死贴在一起。

我在周围留了一些小凹槽，用一些特殊的材料填充。

这里可把我难坏了，那材料放多少合适呢？少了怕没效果，多了又怕影响固定效果。

我就一次次地试，从一点点开始加。

这就像炒菜加盐似的，一点点加尝尝咸淡。

还有就是固定墩的基础要稳。

我开始就没注意这一点，就简单挖个坑灌上混凝土就完事儿。

结果呀，稍微有点外力，整个墩子就晃动。

我就重新把基础加固，挖得深一点，把底部弄得特别平整，再铺上一些加厚的钢筋网，就像盖房子打地基那样，要把根基弄扎实。

在固定墩的外形方面，我也是琢磨了很久。

它不能做得奇形怪状的，尽量规则一些，这样受力才均匀。

如果做得一边大一边小，那就像人瘸着腿走路一样，受力不均，时间久了肯定会出问题。

再就是固定墩和管道连接的地方，连接方式可大有讲究。

我用过一些简单的卡子，但是发现不牢固。

后来听人家说有一种专门的连接头，既能固定得好，还能适应一定的伸缩。

我就赶忙去试了试，果然比我之前那种简陋的方法好多了。

我做了这么多次热力管道固定墩，总结下来就是每一个环节都得谨慎对待，不然一个小疏忽就可能导致大问题。

这就是我这么多次尝试的小经验，希望对也在弄这个的人能有点帮助。

不过我这也不敢保证完全对，毕竟这也是一次次摸索出来的。

如果有更好的办法，大家也可以互相交流啊。