管(guan)道(dao)在(zai)熱態下工作時(shi),由(you)于熱脹的(de)作用(yong),管(guan)系中各承(cheng)重(zhong)點(dian)(dian)的(de)基本荷載(zai)不僅會發生再分(fen)配(pei),同時(shi)還(huan)將(jiang)使約束位(wei)(wei)移(yi)(yi)的(de)支(zhi)承(cheng)點(dian)(dian)遭受位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),即對(dui)管(guan)系重(zhong)直位(wei)(wei)移(yi)(yi)有阻礙的(de)支(zhi)承(cheng)點(dian)(dian)將(jiang)承(cheng)受重(zhong)直位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),對(dui)管(guan)道(dao)水(shui)平位(wei)(wei)移(yi)(yi)有陽礙的(de)支(zhi)承(cheng)點(dian)(dian)(如固定支(zhi)架(jia)、止(zhi)推支(zhi)架(jia)、導向支(zhi)架(jia)等(deng)(deng))和端(duan)點(dian)(dian)(如與設(she)備(bei)的(de)連接點(dian)(dian)等(deng)(deng)),將(jiang)承(cheng)受水(shui)平位(wei)(wei)移(yi)(yi)荷載(zai),在(zai)各滑動支(zhi)架(jia)處,由(you)于管(guan)道(dao)與支(zhi)架(jia)之(zhi)間存在(zai)相對(dui)運動,因此還(huan)會產生摩(mo)擦力(li),也就是說,此類支(zhi)架(jia)還(huan)將(jiang)承(cheng)受摩(mo)擦力(li),除此之(zhi)外,對(dui)某些形(xing)式(shi)的(de)支(zhi)架(jia)和邊界(jie)條件,它還(huan)將(jiang)承(cheng)受彎矩荷載(zai)。
1. 位移荷載的計算(suan)
工程上(shang)常見(jian)的(de)(de)(de)一些(xie)形(xing)(xing)狀簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)管(guan)系(xi),如II形(xing)(xing)補償器、L形(xing)(xing)管(guan)道等,一些(xie)手(shou)冊或專著(zhu)中給出了(le)簡(jian)單(dan)的(de)(de)(de)近似計(ji)算(suan)公式(shi),或列成(cheng)了(le)圖表(biao)形(xing)(xing)式(shi),設(she)計(ji)人員可視管(guan)系(xi)的(de)(de)(de)具(ju)體情況,或采(cai)取(qu)簡(jian)單(dan)計(ji)算(suan)法(fa),或采(cai)取(qu)查(cha)閱圖表(biao)法(fa),或采(cai)用計(ji)算(suan)機詳細分析法(fa)去求解管(guan)系(xi)對支承點或端點的(de)(de)(de)位移荷(he)載。
2. 摩擦力的計算
對(dui)于管(guan)(guan)系中(zhong)的(de)滑(hua)動(dong)(dong)承(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支架,當管(guan)(guan)子在(zai)此處(chu)有位(wei)移時(shi)(shi),其摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)是(shi)(shi)客觀存(cun)在(zai)的(de)。管(guan)(guan)系中(zhong)由于各承(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)點的(de)摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)存(cun)在(zai)可使管(guan)(guan)系對(dui)固定端的(de)水平(ping)位(wei)移荷載(zai)(zai)(zai)減少,但卻(que)給本(ben)(ben)來(lai)不(bu)承(cheng)受水平(ping)荷載(zai)(zai)(zai)的(de)滑(hua)動(dong)(dong)承(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支架添加(jia)(jia)了(le)一(yi)個附加(jia)(jia)力(li)。一(yi)般(ban)情況下,管(guan)(guan)系中(zhong)的(de)摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)要(yao)比水平(ping)位(wei)移荷載(zai)(zai)(zai)小得多,故在(zai)靜應力(li)分析(xi)中(zhong),一(yi)般(ban)不(bu)計(ji)入摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)對(dui)水平(ping)位(wei)移荷載(zai)(zai)(zai)的(de)影響(xiang),這樣得到的(de)位(wei)移荷載(zai)(zai)(zai)偏大(da)(da),使支承(cheng)設(she)計(ji)偏于保守。但在(zai)有些情況下,摩(mo)擦(ca)(ca)力(li)給滑(hua)動(dong)(dong)承(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支架添加(jia)(jia)的(de)附加(jia)(jia)力(li)是(shi)(shi)不(bu)可忽略的(de)。例如,基(ji)本(ben)(ben)荷載(zai)(zai)(zai)較大(da)(da)的(de)管(guan)(guan)道,或者多根管(guan)(guan)道集中(zhong)并排(pai)布置時(shi)(shi),都會對(dui)滑(hua)動(dong)(dong)承(cheng)重(zhong)(zhong)(zhong)支承(cheng)件產生較大(da)(da)的(de)附加(jia)(jia)力(li),此時(shi)(shi)在(zai)進行(xing)支吊(diao)架強度設(she)計(ji)時(shi)(shi)應予(yu)考(kao)慮。
管道在(zai)滑動承重支架處的(de)(de)(de)摩擦力與(yu)該(gai)點所承受的(de)(de)(de)垂直荷載(zai)的(de)(de)(de)大小成(cheng)正(zheng)比,力的(de)(de)(de)方向(xiang)與(yu)管道在(zai)該(gai)點的(de)(de)(de)位移(yi)方向(xiang)相反,即摩擦力可以用下式表示:
當管(guan)廊上(shang)某(mou)(mou)支(zhi)(zhi)承面(mian)(mian)(mian)同(tong)時(shi)支(zhi)(zhi)承數(shu)根(gen)管(guan)道(dao)時(shi),熱(re)管(guan)道(dao)因產生的(de)(de)摩擦力(li)會推動(dong)支(zhi)(zhi)承梁沿管(guan)道(dao)的(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)方向(xiang)發生變(bian)形,而冷(leng)管(guan)道(dao)或位(wei)(wei)移(yi)量(liang)較(jiao)小(xiao)(xiao)的(de)(de)管(guan)道(dao)會趨于(yu)阻止支(zhi)(zhi)承梁的(de)(de)這種變(bian)形,從(cong)而抵消了一部分(fen)熱(re)管(guan)道(dao)的(de)(de)摩擦力(li)。這種由于(yu)同(tong)一支(zhi)(zhi)承面(mian)(mian)(mian)上(shang)相鄰冷(leng)管(guan)道(dao)對(dui)熱(re)管(guan)道(dao)的(de)(de)位(wei)(wei)移(yi)阻礙(ai)而使(shi)熱(re)管(guan)道(dao)摩擦力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)現象(xiang)稱(cheng)為管(guan)道(dao)的(de)(de)牽制(zhi)(zhi)(zhi)。由于(yu)牽制(zhi)(zhi)(zhi)作用而使(shi)摩擦力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)幅度用牽制(zhi)(zhi)(zhi)系數(shu)K表示。牽制(zhi)(zhi)(zhi)系數(shu)的(de)(de)選(xuan)取(qu)(qu)應符合下列原則:當某(mou)(mou)承重(zhong)支(zhi)(zhi)承面(mian)(mian)(mian)并排(pai)(pai)敷設(she)1~2根(gen)管(guan)道(dao)時(shi),取(qu)(qu);當某(mou)(mou)承重(zhong)支(zhi)(zhi)承面(mian)(mian)(mian)并排(pai)(pai)敷設(she)3根(gen)管(guan)道(dao)時(shi),應按(an)表9-10選(xuan)取(qu)(qu);當某(mou)(mou)承重(zhong)支(zhi)(zhi)承面(mian)(mian)(mian)并排(pai)(pai)敷設(she)4根(gen)及4根(gen)以上(shang)的(de)(de)管(guan)道(dao)時(shi),牽制(zhi)(zhi)(zhi)系數(shu)K應按(an)圖9-63選(xuan)取(qu)(qu)。
3. 短時(shi)作用荷載的計算
短時(shi)作(zuo)用荷(he)載包括風荷(he)載、雪荷(he)載、地震(zhen)荷(he)載、安全閥排放反力等。這些荷(he)載雖然作(zuo)用時(shi)間短,但(dan)有時(shi)可(ke)能產生較大的荷(he)載值,故(gu)(gu)在支承件(jian)強(qiang)度設(she)計(ji)時(shi)應計(ji)入(ru)。考慮這些荷(he)載同時(shi)出現(xian)的可(ke)能性(xing)很小,故(gu)(gu)工程(cheng)上一般不(bu)同時(shi)計(ji)入(ru),而是根據具體情(qing)況,計(ji)入(ru)其中的較大值。
a. 風(feng)荷(he)載(zai)(zai)和(he)雪(xue)荷(he)載(zai)(zai)的(de)計(ji)算(suan) 一般情況下,對于較大(da)直徑的(de)管道或并排多根敷(fu)設的(de)管道才考慮風(feng)荷(he)載(zai)(zai)和(he)雪(xue)荷(he)載(zai)(zai)的(de)影響。風(feng)荷(he)載(zai)(zai)及雪(xue)荷(he)載(zai)(zai)可按GBJ9《建筑結構荷(he)載(zai)(zai)規(gui)范》進行計(ji)算(suan)。
b. 地(di)震(zhen)荷載的(de)計(ji)算(suan) 一般情況下,對于有地(di)震(zhen)設(she)防(fang)要求的(de)管道,才考(kao)慮地(di)震(zhen)荷載的(de)作用。地(di)震(zhen)荷載可按SH3039《石油化工企(qi)業非埋地(di)管道抗震(zhen)設(she)計(ji)通則(ze)》進行計(ji)算(suan)。
c. 安(an)全(quan)閥排放反力(li)的計算 對于(yu)裝有安(an)全(quan)閥的管(guan)道支承點,才考慮安(an)全(quan)閥排放反力(li)的作用。安(an)全(quan)閥排放反力(li)可(ke)按SH 3037《石油化工企業管(guan)道支吊架(jia)設計規(gui)范》進(jin)行計算。