管道荷载计算方法规定.

中国石化集团兰州设计院标准 SLDI 333C06-2001

0 新制定 全部 顾 英 张彦天 郑明峰 2002.04.01

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2001-01-08 发布 2001-01-15 实施

中国石化集团兰州设计院 管道荷载计算方法规定 目 录

1. 范围

2. 荷载类型和组合

2.1 荷载类型

2.2 条件

2.3 荷载组合

3. 荷载计算方法

3.1 管子荷载

3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载

3.3 摩擦力

3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载

工作规定

中国石化集团兰州设计院 SLDI 333C06-2001

实施日期:2001-01-15 第 1 页 共 7 页

1 管道荷载计算方法规定

1. 范围

本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。

2. 荷载类型及组合

2.1 荷载类型

荷载数据应包含以下荷载:

（1）管道荷载(自重及工作荷载)

管道重量,保温材料,介质等

（2）热胀或热缩引起的反作用力

反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。

（3）摩擦力

摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。

（4）地震荷载

(a) 由地震加速引起的荷载

(b) 由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似)

（5）风荷载

（6）雪荷载

（7）冲击荷载

由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。

（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。

2.2条件

荷载的计算应经过下述条件的研究。当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。

（1）水压试验、气压试验充水重。

（2）正常操作条件。

正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。

（3）特殊操作情况

（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。

（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。

（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。

2.3荷载组合

（a）下表是在各种条件下同时起作用的荷载组合。

如表1所示

符号

荷载

条件 水压/气压试验

正常操作

特殊操作

T N U

管子重 P

W

q O** O O

3.1.3（1）（b）（v）

热胀或收缩的反作用力 T —— O O

3.2.2

摩擦力 F —— —— O SLDI 333C06-2001

2 地震荷载 Ep

Ew —— O* ——

风荷载 Wp

Ww —— O* ——

雪荷载 Sp

Sw

Sq —— O O

冲击力 H —— O* O

膨胀节中的拉伸力或反弹力 J O O O

注(1)以下是上表中符号意义

P : 集中荷载

W: 均匀荷载

Q : 单位荷载(单位面积重量)

（2） 假设地震荷载,风荷载及冲击荷载没有同时产生影响.

（3） 在水压实试验中无需标注管架 ,梁,结构等的垂直荷载.在其他情况下,当管线数量较少时，应单独标出每跟管线的垂直荷载。

3. 荷载计算方法

3.1管道荷载

3.1.1单位长度管重

重量是以下各点的总和

（1） 管道

（2） 标准管子的单位荷载按照相关标准查取。保温材料的单位荷载按照相关标准查取。

（3） 介质

气体，蒸汽或空气不包括在单位荷载中。

（4） 管子永久荷载的其他辅助组成，如伴热，衬里材料等。

注：阀门，法兰等应作为集中荷载。

3.1.2结构及荷载的标注

结构上承受的荷载的标注方法应为表2中所示的集中荷载，均匀荷载，单位荷载中的一种。

表2 结构及荷载的标准

荷载标注

结构 集中荷载 均匀荷载 单位荷载

管架主梁 3.1.3（1）（a） —— O

管架中间梁 3.1.3（1）（a） O

纵梁 3.1.3（1）（a） O ——

桁梁 3.1.3（1）（a） —— O

支架 O O* ——

平台 O O* ——

地沟 O O* ——

注(*)：在条件中，若支承大量小尺寸管线荷载，可作为均匀荷载标注。

3.1.3荷载计算方法

（1） 集中荷载

（a） 表3中荷载数据表示集中荷载的范围。

表3 集中荷载范围 SLDI 333C06-2001

3 适用范围 集中荷载

管架/桁架 1． 下列管子的垂直荷载*

（1） 介质为液体，公称直径为18“或以上的管线。

（2） 介质为气体，公称直径为30“或以上的管子。

（3） 辅助设备（阀等）的重量为1.0t或以上。

2． 作用在固定点及导向点的热应力（包括膨胀节的推力和弹力）。

3． 作用于固定点及导向点的地震荷载。

4． 冲击力引起的荷载（水锤，安全阀反作用力等）。

支撑 管子垂直荷载

平台 管子垂直荷载

地沟 管子垂直荷载

*：参见表一注释

（b） 集中荷载计算方法

按以下方法计算集中荷载

（i） 水平管的集中荷载按以下方法计算：

例1 水平管线集中荷载计算方法：

“B”点集中荷载=l1.w/2+ l2.w/2 (1)

式中

w:单位长度管重

(ii) 垂直管线的集中荷载

垂直管线上支点的集中荷载等与垂直部分全部荷载于水平部分1/2荷载之和。

图2 垂直管线上集中荷载计算方法

作用于”E”点的集中荷载 E= l3.w/2+l4.w+ l5.w/2 (2)

若没有规定”E”点,垂直部分的荷载应分布在支点”F”和”D”,见下段(iii)

(iii) 电阀门等集中荷载引起的作用于支点的荷载,应以按比例分配的方法进行计算. SLDI 333C06-2001

4 图3 阀门等集中荷载按比例分配方法

阀门在’B”点的集中荷载”B”=l1.P1/L1+l4P2/L2 (3)

（iv）可以应用计算机计算集中荷载

（v）由于管子上抬导致集中荷载不平衡，应再检查热应力计算结果。

（2） 均布荷载的计算

（a） 支架上均布荷载的计算

计算见图4

图4支架上均布荷载的计算方法

L ≤1.2S

均布荷载“w”=W/S （4）

（W应不小于100kg/m）

L ＞1.2S

均布荷载“w”=W×1.2/L （5）

（W应不小于100kg/m）

式中，

W：阴影部分管子总荷载

S：管线总宽

L：支架宽度

（b） 计算方法见图5

图5所指方向的梁上均布荷载的计算方法 SLDI 333C06-2001

5

3.0m或后面支架跨度的1/2，无论哪一个，选其中大的尺寸。

L ≤ 1.2S

均布荷载“w”=W/L （6）

（W应不小于200kg/m）

L ＞1.2S

均布荷载“w”=W×1.2/L （7）

（W应不小于200kg/m）

式中

W: 阴影部分管子总荷载

S: 管束总宽度

L: 梁的间距

(3) 单位荷载的计算

单位荷载应为单位面积的平均荷载,并应标出表4所示的荷载标记符号。例如，计算出单位荷载为0.115t/m2

表4 荷载等级（单位：t/m2）

荷载等级 a b c d e f g h i

单位荷载 0.050 0.075 0.100 0.125 0.150 0.175 0.200 0.225 0.250

计算单位荷载 0.059 0.06

~

0.084 0.085

~

0.109

0.110

~

0.134

0.135

~

0.159

0.160

~

0.184

0.185

~

0.209

0.210

~

0.234

0.235

~

0.259

（a） 主梁上单位荷载计算方法

计算方法见图6

图6 单位荷载计算方法 SLDI 333C06-2001

6 L

≤ 1.2S

单位荷载“q”=W/L （8）

L ＞1.2S

单位荷载“q”=W×1.2/L （7）

式中

W: 阴影部分管子总荷载

S: 管束总宽度

L: 管架宽

（b） 中间梁所支管线的最大尺寸见表5

主梁间距 中间梁所支撑管线的最大尺寸

10.0 ≥l ＞8 8″

8.0 ≥l ＞6 4″

6.0 ≥l 3″

（假定中间梁位于主梁的中间）

中间梁单位荷载的计算方法见图7

图7中间梁单位荷载计算方法

L ≤ 1.2S

中间梁单位荷载“q”=W/L （10）

L ＞1.2S

中间梁单位荷载“q”=W×1.2/L （11）

式中

W: 阴影部分的中间梁单位长度上管子总荷载

S: 管束总宽度

L: 管架宽

（c） 当管子被中间梁支撑时，应计算主梁和中间各自的单位荷载，并将其标注在荷载数据表中。

主梁及中间梁支撑管道荷载的范围见图8

图8 中间梁和支梁上管道荷载范围