燃气管道弹性敷设设计参数的计算1
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算燃气管道的弹性敷设设计是为了保证管道在温度变化和地震等情况下能够有一定的变形能力，从而减少管道的应力和变形。
在设计过程中，需要考虑的参数包括管道的长度、管道材料的弹性模量、管道的温度变化、管道的固定支座、管道的支持装置等。
首先，需要计算管道的长度。
管道的长度是指管道的实际长度。
在进行弹性敷设设计时，需要考虑管道的伸长或缩短量，这取决于管道所处的环境温度和管道材料的线膨胀系数。
伸长或缩短的长度可以通过管道的温度与环境温度之差以及管道的长度系数来计算。
其次，需要计算管道材料的弹性模量。
弹性模量是指材料在受力后发生弹性变形的能力。
不同材料具有不同的弹性模量，通过弹性模量的计算可以确定管道在弯曲或拉伸时的应力和变形情况。
然后，需要计算管道的温度变化。
温度变化是指管道所受到的环境温度的变化。
管道的温度变化会导致管道的伸长或缩短，从而产生应力和变形。
计算管道的温度变化需要考虑管道所处的环境温度和管道的自由伸缩长度。
接下来，需要设计管道的固定支座。
固定支座是指管道的支撑装置，用于固定管道的位置，防止管道的不受约束变形。
固定支座的设计需要考虑管道的应力和变形情况，以及管道的受力位置和受力方向。
最后，需要设计管道的支持装置。
支持装置是指管道的支持装置，用于支持管道的位置，防止管道的垂直和水平位移。
支持装置的设计需要考虑管道的长度和重量，以及管道的应力和变形情况。
总之，燃气管道的弹性敷设设计涉及到多个参数的计算，包括管道的长度、材料的弹性模量、温度变化、固定支座和支持装置等。
这些参数的计算可以帮助工程师设计出安全可靠的燃气管道系统，保证管道在各种环境条件下都能正常运行。
燃气输配技术燃气管网的水力计算教材
QN
Q1=0 L (a) Q1
Q2
QN L (b) Q1 QN L (c)
Q2=0
Q2
图5-9 燃气管道的计算流量 图5— 9 燃气管道的计算流量
（a）只有转输流量的管段；（b）只有途泄流量的管段； （c）有途泄流量和转输流量的管段
二、变流量低压分配管段计算流量的 确定
1.途泄流量Q1的确定 2.变负荷管段的计算流量的确定
一、燃气分配量为QN；沿程输出的 流量
流经管段，由始端送 至末端，始终恒定不 变的流量
转输流量Q2
按照所具有的途泄流量和转输流量不 同，燃气分配管道可分为以下几类： 1.只有转输流量的管段 （沿程流量 不变） 2.只有途泄流量的管段 （沿程流量 变化） 3.既有途泄流量又有转输流量的管段 （沿程流量变化）
注 意 修 正
4 6 8106 Q（m3 /h）
图5 2 人工干燃气高、中压钢管水力计算图 ρ 0=1kg/m 3 γ 0=25×10 m 2 /s
-6
三、低压燃气管网压力降及压力降分配 在计算低压燃气管网时，需要控制管 道的阻力损失，低压燃气管网压力降分 配应根据经济技术条件确定，详见第六 章。
5.确定各管段中的燃气流向，气流方向总是流离 供气点，不应逆向； 6.计算管网各管段的途泄流量、转输流量和计算 流量； 7.由已知的管网计算压力降和供气点至零点的管 道长度，求得单位长度沿程阻力平均压力降 ，选 择各管段的管径。 8.进行校正计算（即水力平差计算），使所有封 闭环网压力降的代数和等于零或接近于零， 直至 达到工程允许的误差范围。
ΔH=10×（ρk－ρm）×h 附加压力计算结果可正、可负， 当附加压力为正值时，有助于燃气流 动。而当附加压力为负值时，阻碍燃 气流动。
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形，施工中利用这种变形，改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式叫做弹性敷设。
利用弹性敷设可以减少弯管数量，降低投资。
1.弹性敷设的要求及计算方法《输气管道工程设计规范》GB 50251中 4.3.14款的规定：弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外径的1000倍。
垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径，其曲率半径按下式计算：3242cos 13600D R αα-≥式中 R —— 管道弹性弯曲曲率半径(m)；D ——管道的外径(cm)；α——管道的转角(°)。
即在垂直面上弹性敷设管道曲率半径要同时满足大于等于1000D 和大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径两个条件。
为确保管道敷设时满足这两个条件，同时为方便施工，管道纵向施工图应给出弹性敷设曲率半径Rt 、弹性敷设弧型管长A 、切线长度L 、弹性敷设起终点标高、埋深等参数。
在管道纵向施工图设计时已知各桩点地面标高、弹性敷设管道管径、拟设计埋深及各桩点里程，据已知条件求解这些参数的计算步骤如下：（1） 计算α图一L ：切线长度 E ：外矢矩 M ：弹性敷设起点 N ： 弹性敷设终点 O ：管线拐点 设弹性敷设管道形成的圆在M 点、N 点的切线与水平线的交角分别为α1、α2（α1、α2可根据三角函数求得）。
根据四边形内角和定理，OM 、ON 的夹角α为： ①OM 、ON 在水平线同侧时：α=α1+α2；②OM 、ON 在水平线不同侧时：α=│α1-α2│。
（2）确定弹性敷设曲率半径Rt ：1000D 及3242cos 13600D R αα-=的计算结果中的较大值即为弹性敷设曲率半径Rt 。
（3） 计算切线长度L2αtg Rt L •=（4） 计算弧长Aαπα••≅••=R RtA 01744.0180（5） 计算外矢距：2αtg Rt L •=Rt L Rt -+=E 22（6） 以管线拐点O 为坐标原点，计算弹性敷设圆心P 的坐标（a ，b ）。
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形,施工中利用这种变形,改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式叫做弹性敷设。
利用弹性敷设可以减少弯管数量,降低投资。
1、弹性敷设的要求及计算方法《输气管道工程设计规范》GB 50251中 4、3、14款的规定:弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求,且不得小于钢管外径的1000倍。
垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径,其曲率半径按下式计算:3242cos 13600D R αα-≥式中 R —— 管道弹性弯曲曲率半径(m);D ——管道的外径(cm);α——管道的转角(°)。
即在垂直面上弹性敷设管道曲率半径要同时满足大于等于1000D 与大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径两个条件。
为确保管道敷设时满足这两个条件,同时为方便施工,管道纵向施工图应给出弹性敷设曲率半径Rt 、弹性敷设弧型管长A 、切线长度L 、弹性敷设起终点标高、埋深等参数。
在管道纵向施工图设计时已知各桩点地面标高、弹性敷设管道管径、拟设计埋深及各桩点里程,据已知条件求解这些参数的计算步骤如下:（1） 计算α图一L:切线长度 E:外矢矩 M:弹性敷设起点 N: 弹性敷设终点 O:管线拐点设弹性敷设管道形成的圆在M 点、N 点的切线与水平线的交角分别为α1、α2(α1、α2可根据三角函数求得)。
根据四边形内角与定理,OM 、ON 的夹角α为: ①OM 、ON 在水平线同侧时:α=α1+α2;②OM 、ON 在水平线不同侧时:α=│α1-α2│。
(2)确定弹性敷设曲率半径Rt:1000D 及3242cos 13600D R αα-=的计算结果中的较大值即为弹性敷设曲率半径Rt 。
（3） 计算切线长度L2αtg Rt L •=（4） 计算弧长Aαπα••≅••=R RtA 01744.0180（5） 计算外矢距:2αtg Rt L •=Rt L Rt -+=E 22（6） 以管线拐点O 为坐标原点,计算弹性敷设圆心P 的坐标(a,b)。
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算
燃气管道弹性敷设设计时几个参数的计算管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形，施工中利用这种变形，改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式叫做弹性敷设。
利用弹性敷设可以减少弯管数量，降低投资。
1.弹性敷设的要求及计算方法《输气管道工程设计规范》GB 50251中 4.3.14款的规定：弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外径的1000倍。
垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径，其曲率半径按下式计算：3242cos 13600D R αα-≥式中 R —— 管道弹性弯曲曲率半径(m)；D ——管道的外径(cm)；α——管道的转角(°)。
即在垂直面上弹性敷设管道曲率半径要同时满足大于等于1000D 和大于管道在自重作用产生的挠度曲线的曲率半径两个条件。
为确保管道敷设时满足这两个条件，同时为方便施工，管道纵向施工图应给出弹性敷设曲率半径Rt 、弹性敷设弧型管长A 、切线长度L 、弹性敷设起终点标高、埋深等参数。
在管道纵向施工图设计时已知各桩点地面标高、弹性敷设管道管径、拟设计埋深及各桩点里程，据已知条件求解这些参数的计算步骤如下：（1） 计算α图一L ：切线长度 E ：外矢矩 M ：弹性敷设起点 N ： 弹性敷设终点 O ：管线拐点 设弹性敷设管道形成的圆在M 点、N 点的切线和水平线的交角分别为α1、α2（α1、α2可根据三角函数求得）。
根据四边形内角和定理，OM 、ON 的夹角α为：①OM 、ON 在水平线同侧时：α=α1+α2；②OM 、ON 在水平线不同侧时：α=│α1-α2│。
（2）确定弹性敷设曲率半径Rt ：1000D 及3242cos 13600D R αα-=的计算结果中的较大值即为弹性敷设曲率半径Rt 。
（3） 计算切线长度L（4） 计算弧长Aαπα••≅••=R RtA 01744.0180（5） 计算外矢距：Rt L Rt -+=E 22（6） 以管线拐点O 为坐标原点，计算弹性敷设圆心P 的坐标（a ，b ）。
油气管道的弹性敷设设计
油气管道的弹性敷设设计作者：商庆伟来源：《科学与财富》2018年第23期摘要：在论述油气管道的弹性敷设时，应当确保管道自身强度和变形条件满足实际功能稳定性的需求，并在此基础上提供弯曲受热管道处理方式，以便整体油气管道运行环境安全。
在此期间，针对油气管道的弹性敷设设计应当明确计算依据的指向性，并将弹性挠曲线等因素融入到当前设计环境内部，这样才能够确保整体设计工作满足质量要求。
本文根据油气管道的弹性敷设设计的特性展开分析，在明确最小弯曲半径和管沟参数同时，期望能够为后续油气管道设计提供参照。
关键词：油气管道；弹性敷设；施工设计；方法分析1 油气管道的弹性敷设设计概述油气输送管道在平面走向改变处和竖面坡度、坡向改变处都会出现大量的转角点。
管线的转弯可利用工厂预制的冲压弯头或热弯弯头、现场弯管机冷弯的冷弯弯头和弹性弯曲的管道来实现；冲压和热弯弯头的弯曲半径范围分别为（1.5-4）D和（3～16）D。
由于弯头的转弯半径小，在较高温差压力作用下，弯头处会产生较大的应力；若埋深不够，弯头处管段的纵向稳定性也不易保证，因此在地下受热管线的弯头两侧一定位置处常需设置固定墩。
冷弯弯管的弯曲半径为（18～80）D.国外常利用冷弯弯管来实现长输管线在一般地段的转弯。
我国虽从国外引进了现场弯管机，但有此设备的施工单位不多。
管道弹性敷设具有许多优点：管道的应力分布均匀，不存在过高的峰值应力；管道基本上处于嵌固状态，不需设置固定墩；管线由直管道组焊取代弯头组焊施工方便。
但弹性敷设段管沟的形状或标高要严加控制，才能保证管线紧贴沟底。
在河流穿越管线或直接教设于浸水地段或沼泽地的管线，广泛采用弹性敷设实现管线转弯；而对一般地段的转角点，采用何种管道敷设方式，要综合考虑多种因素，如曲管应力大小。
管线的纵向稳定性、清管器的要求，场地条件等等经技术经济分析比较后确定。
2 油气管道敷设的最小弯曲半径分析最小弯曲半径根据管道的强度和变形条件确定，对上凸弹性弯曲管道，还要考虑纵向稳定性条件。
燃气工程-第6章燃气管网水力计算
环状管网的计算步骤
5)根据管网允许压力降和供气点至零点的管 道计算长度(局部阻力通常取沿程损失的 5%-10%)，求得单位长度允许压力降，根 据流量和单位长度允许压力降查附图即可 选择管径。
(一)燃气分配管网供气方式
(3)最常见的分配管段供气情况。
(二)燃气分配管段途泄流量的确定
▪ 在城镇燃气管网计算中可以认为，途泄流 量是沿管段均匀输出的。管段单位长度途 泄流量为：
管段途泄流量计算
计算管段途泄流量
▪ 1-2管段
▪ 1-6管段
(三)燃气分配管段计算流量确定
▪ 管段上既有途泄流量又有转输流量的变负 荷管段，其计算流量可按下式求得：
Q 2 -30 .5 5 1 8 05 0 1 4 9
Q 1 -4 0 .5 5 3 9 5 2 8 4 5 0 2
Q 4-30 .559050100
(4)求计算流量
▪ 对于Ⅱ环：
Q 1 -6 0 .5 5 2 9 4 4 9 8 6 6 0
Q 6-50.55216083
Q 4-50.55144079
(1)环状管网的计算特点 (2)环状管网的计算步骤
(1)环状管网的计算特点
(2)环状管网的计算步骤
1)绘制管网平面示意图，管网布置应使管道 负荷较为均匀。然后对节点、环网、管段 进行编号，标明管道长度、燃气负荷、气 源或调用站位置等。
2)计算各管段的途泄流量。
环状管网的计算步骤
3)按气流沿着最短路径从供气点流向零点(零 点是指各环中燃气沿顺时针流动与逆时针 流动的交汇点，此点为各环压力的最低点) 的原则，拟定环状管网燃气流动方向。但 在同一环内，必须有两个相反的流向。
设计参数及计算方法
设计参数及计算方法一、燃气小时计算流量的确定燃气管道及设备的通过能力都应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。
小时计算流量的确定，关系着燃气输配系统的经济性和可靠性。
确定燃气小时计算流量的方法有两种：不均匀系数法和同时工作系数法。
1.不均匀系数法各种压力和用途的城市燃气管道的计算流量是按计算月的小时最大用气量计算的。
居民生活和商业用户燃气小时计算流量，计算公式如下：Q h＝（1／n）·Q a …………………………………………………………………3-①燃气小时计算流量（m3／h）；式中：Q h——Q a ——年燃气用量（m3／a）；n ——燃气最大负荷利用小时数（h）；其值n＝（365×24）／K m K d K hK m——月高峰系数。
计算月的日平均用气量和年的日平均用气量之比；K d ——日高峰系数。
计算月中的日最大用气量和该月日平均用气量之比；K h——小时高峰系数。
计算月中最大用气量日的小时最大用气量和该日小时平均用气量之比；居民生活和商业用户用气的高峰系数，应根据该城镇各类用户燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料，经分析研究确定。
当缺乏用气量的实际统计资料时，结合当地具体情况，可按下列范围选用。
月高峰系数取1.1～1.3；日高峰系数取1.05～1.2；小时高峰系数取2.2～3.2。
工业企业和燃气汽车用户燃气小时计算流量，宜按每个独立用户生产的特点和燃气用量（或燃料用量）的变化情况，编制成月、日、小时用气负荷资料确定。
采暖通风和空调所需燃气小时计算流量。
可按国家现行的标准《城市热力网设计规范》CJJ34有关热负荷规定并考虑燃气采暖通风和空调的热效率折算确定。
2.同时工作系数法在设计庭院燃气支管和室内燃气管道时，燃气的小时计算流量，应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定，计算公式如下：Q h＝K t（∑KNQ n）…………………………………………………………………3-②式中Q h—燃气管道的计算流量（m3／h）；K t—不同类型用户的同时工作系数；当缺乏资料时，可取K t＝1；K —燃具同时工作系数，居民生活用燃具可按表2-3-1确定。
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燃气管道弹性敷设设计参数的计算
摘要：论述了燃气管道弹性敷设的要求，埋地燃气管道施工图设计中弹性敷设有关参数的计算方法。
关键词：弹性敷设；曲率半径；径向失稳Calculation of Design Parameters for Flexible Installation of Gas Pipeline Abstract：The requirements for flexible instal lation of gas pipeline and the calculation met hnds of parameters concerning flexible install ation in construction design of buried gas pip eline are described.
Key words：flexible installation；curvature ra dius；radial instability
管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形，施工中利用这种变形，改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式叫作弹性敷设。
利用弹性敷设可以减少弯头数量，降低造价。
在燃气管道施工图设计中，在平面和立面经常采用弹性敷设的方式。
本文仅介绍燃气管道纵向施工图设计中弹性敷设参数的计算。
1 弹性敷设设计条件
在燃气管道纵向施工图设计时，一般要根据测量的各里程地面标高、燃气管道设计埋深，绘制出管道敷设纵断面图，标注出各桩点对应的管道埋设深度。
纵向弹性敷设设计时，前后各桩点地面标高、弹性敷设管道管径、拟设计埋深及各桩点里程为已知条件，确定弹性敷设起止点及弹性敷设形成的曲线上各节点的设计埋深，是设计中要解决的问题。
2 弹性敷设的要求及相关参数计算
《输气管道工程设计规范》(GB 50251—2003)第4.
3.14条规定：弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外径的1000倍。
垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管道在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径。
该规范中规定的曲率半径按下式计算：
式中R——管道弹性弯曲曲率半径，m
α——管道的转角，(°)
D——管道的外径，cm
在垂直面上弹性敷设管道曲率半径要同时满
足大于等于1000D和大于管道在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径两个条件。
在管道纵向施工图设计时，已知各桩点地面标高、弹性敷设管道管径、管道拟设计埋深、各桩点里程和弹性敷设相邻点的管道标高，据已知条件求解弹性敷设曲率半径、弹性敷设弧形管长、切线长度、弹性敷设管道上任意里程点的标高、埋深等参数。
以过点M、N的切线交点0为坐标原点，以管道敷设方向水平线为x轴，以纵向垂线为z轴，建立坐标系，见图1。
图中M——弹性敷设起点
N——弹性敷设终点
0——管道弹性弯曲形成圆在点M、N的切线的交点
P——管道弹性弯曲形成圆的圆心
R——管道弹性弯曲曲率半径，m
α——管道的转角，(°)
α1——MO与x轴夹角，(°)
α2——NO与x轴夹角，(°)
β——0P与z轴夹角，(°)
L——MD、N0的长度，m
E——外矢矩，m
① 计算α
据拟定管道拐点0的埋设深度、地面标高，可求点0的标高，再据邻近桩点管道标高、里程，通过三角函数可求得α1、α2。
当OM、ON在x轴同侧时：
α=α1+α2
当OM、ON在x轴不同侧时：
α=︱α1-α2︱
② 确定弹性敷设曲率半径R
1000D及式(1)的计算结果中的较大值即为弹性敷设曲率半径R。
③ 计算切线长度L
④ 计算l
式中l——弹性敷设形成的起点M至终点N的弧形管长度，m
⑤ 计算外矢距E
⑥ 计算弹性敷设圆心P的坐标
⑦ 建立弹性敷设圆的方程
(x-a)2+(z-b)2=R2 (2)
⑧ 在式(2)中输入不同的x值，可计算对应平面桩号的弹性敷设管道处的z值，据z值及点O的相对标高，即可求出对应点管道的相对标高。
3 燃气管道弹性敷设设计注意事项
① 管道平面和竖向转向时，在条件允许的情况下，优先采用弹性敷设。
② 纵向弹性敷设时，若管道向上弯曲，则应注意计算后的最浅埋深必须大于等于设计最小埋深。
③ 纵向弹性敷设时，若管道向下弯曲，则应注意计算后的最大埋深必须小于等于钢管出现径向失稳的埋深。
④ 平面弹性敷设时，管道弹性敷设不要偏离规划部门给定的控制界限。
⑤ 管道平面和竖向都转向时，不宜采用弹性敷设。
⑥ 当管道采取弹性敷设时，弹性敷设管道与相邻的反向弹性弯曲管段之间及弹性弯曲管段和人工弯管之间应采用直管段连接，直管段长度不应小于管道外径，且不应小于500mm。
4 结语
为减少弯头数量，在燃气管道设计时，应尽量采取弹性敷设方式，从工程建设的源头——设计阶段，尽可能为项目业主降低工程造价，节约建设资金。