管道固定支架的受力分析
管道导向支架原理
管道导向支架原理导言管道导向支架是一种常用的工程结构，用于支撑和引导管道系统的安装。
它的设计原理和安装方法对于确保管道系统的性能和稳定性至关重要。
本文将对管道导向支架的原理进行全面、详细、完整地深入探讨。
管道导向支架的定义和分类管道导向支架是一种用于固定和引导管道的支撑结构。
根据其功能和用途的不同，可以将管道导向支架分为以下几类：1. 固定支架固定支架用于固定管道的位置，防止其在工作过程中产生位移和振动。
固定支架通常由支架座、法兰连接和支撑杆等组成。
2. 导向支架导向支架用于引导管道系统的运动方向，防止管道在工作过程中偏离预定轨迹。
导向支架具有一定的刚度和导向性能，可以使管道系统在压力和温度变化时保持稳定。
3. 补偿支架补偿支架主要用于吸收管道系统由于温度变化而引起的热胀冷缩。
它能够减少管道系统产生的应力和变形，保护管道的安全运行。
管道导向支架的原理和设计要点管道导向支架的原理包括两个方面：支持原理和导向原理。
在设计管道导向支架时，需要考虑以下几个要点：1. 管道受力分析在设计管道导向支架时，需要进行管道受力分析。
这包括静力学分析和动力学分析。
静力学分析用于计算管道受到的静载荷，例如重力、压力和风载荷等。
动力学分析用于计算管道受到的动载荷，例如地震和爆炸荷载等。
2. 支撑点的选取支撑点的选取对于管道系统的安装和运行至关重要。
支撑点应该根据管道的受力情况和导向要求进行合理布置。
通常情况下，支撑点应该位于管道的弯曲处、靠近法兰连接处和管道系统的接口处。
3. 材料的选择管道导向支架通常由金属材料制成，例如碳钢、不锈钢和铝合金等。
在选择材料时，需要考虑管道受力和工作环境的特点。
材料的选择应该具有足够的强度和刚度，以满足管道系统的要求。
4. 安装和调整安装和调整是管道导向支架设计的最后一步。
在安装过程中，需要保证支架的位置和方向与设计要求一致。
在调整过程中，需要根据管道的实际情况对支架进行微调，以确保管道系统的性能和稳定性。
大口径支架受力分析
1.支架荷载分类与计算1.1 管道及介质载荷管道及介质载荷包括管道自重、内衬保温层、管道附件、管架、介质重量。
对于大口径管道，其轻质保温层和管道附件重量相对管道自重可忽略不计。
在图2 中，支架1#承受的管道自重力为Pz1.2 管道补偿反弹力空调系统管道一般使用波纹补偿器图1 中，运行时，波纹补偿器上下管段因伸缩分别产生方向相反的补偿反弹力Pa1、Pa2，2#支架上，反弹力Pa2, 与向下作用的管道及介质等重量部分抵消，有利于支架的受力，而1#支架上，向下的反弹力Pa2 与管道及介质等的重力迭加，故两支架中．1#为受力不利支架．其补偿反弹力的计算式为P =Kw *Ex, Kw ——波纹补偿器总刚度．E ——设计补偿量。
1.3管道轴向不平衡内力立管运行或试压时，因补偿器一侧的阀门关闭产生的作用力使管道承轴向内力不平衡(见图2) ，1#支架为最不利情况的最不利部位。
管道系统试验压力高于工作压力，因此，试压时，系统承受的压力最大．为最不利状态，故应以试验压力为计算基础。
1#支架轴向不平衡内力Pn=Po*Ai Po 一一管内介质试验压力，Ai 一一波纹补偿器有效截面面积。
1.4活动管架摩擦力为保证立管稳定，在1、2#固定支架之间设立活动支架，为减少磨擦阻力．活动支架的抱箍卡般采用圆钢或扁钢管卡．抱箍安装不宜过紧其摩擦力较小．可忽略1.5 试压用水的重量试压水重量为两阀门之间试压管段所容水量的重量(Pr ) 。
1.6 振动载荷管路系统振动会导致管道位移，位移产生应力。
一般情况下．制冷系统设备运行时，其振动经过隔振处理和多处减振，传递至垂直立管的振动已经很小，几乎感觉不到，而试压时．管道本身没有振动故此项载荷可忽略。
1.7 积物及其它荷载此类荷载包括管内沉积物、操作平台荷载等。
空调系统介质为清水，按常规维护要求，管路系统应定期作水质处理，系统内基本无沉积物。
另外，一般情况下，楼层层高有限，管井内无需专门设立操作平台。
直埋蒸汽管内固定支架分析
158研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术中国设备工程 2019.10 (上)随着城市规划的要求，城镇供热的直埋管使用越来越多，在各个直埋蒸汽管项目中，设计、监理等项目质量控制单位把注意力主要放在钢管、保温层、补偿器等主要原材料上，经常忽略了工程中的一些结构细节和工艺要求，例如，焊接、支架等。
这里重点分析蒸汽直埋管内固定支架的常见问题，希望引起业内的重视，笔者并提供了一些解决办法。
当前蒸汽直埋管行业的钢套管通常多数使用钢制管道，特别是华南地区。
这种保温管的固定支架通常都是内固定支架，固定结构位于工作管外壁和钢套管内壁之间。
固定支架是直埋蒸汽管道分段热补偿的基准点和受力点，同时，固定支架对三通、支线、阀门等不适合产生热位移的部位进行保护，是整个管道系统稳定性的保障。
内固定支架的首要作用是承受因热补偿产生的推力。
直埋管最常用的补偿方式是轴向波纹补偿器，特别是长距离连续埋地敷设的直埋管。
少部分使用管道自然补偿或由架空管的补偿机构补偿。
无论热力管道是自然补偿还是机械补偿，工作管都需要固定支架作为受力点。
有波纹补偿器的管段，在管线热运行时，固定支架承受的主要作用力有工作管热位移时克服摩擦力时产生的反推力、波纹补偿器的弹力、工作管及保温层的重力介质产生的内压推力。
固定支架设计时，首先要计算其能否承受这里力之和（矢量和）。
但是不能仅以此作为固定支架受力计算的依据。
根据施工经验和理论计算，水压试验时，介质因内压力产生的轴向推力要比正常运行时大得多。
水压试验的目的是检验整个管道系统的强度，管道水压试验时，介质作用于工作管的压强和轴向总受力面积都比管道正常运行时要大。
以某直埋蒸汽管项目DN600管道为例，工作管规格为Φ630×10，钢套管为Φ1120×12，设计压力P=1.5MPa，使用的是外压轴向式波纹补偿器，补偿器的有效面积A=4766CM²，根据管道施工规范，管道水压试验的强度为1.5P.F=1.5PA=1072350N。
热力工程中固定支架的受力状况分析
ARCHITECTURE
VDoecl . (2002) 1220028202
热力工程中固定支架的受力状况分析
夏志方
摘 要 :对热力管道工程中固定支架的受力进行了分析 ,并对在不同情况下的受力状况提出了应注意的要点 ,解决了固
改变后 C 点固定支架推力 : PX3 = PK3 + P0 A =ΔX·KX + P0 A
= 5 750 + 1. 6 ×10 ×3 167 = 56 422 kg , 式中 : P0 ———管线设计压力 1. 6 MPa ;
A ———波纹补偿器的有效面积 3 167 cm2 。 由此可见 ,改变前后 C 点固定支架所承受的推力与原设计固 定支架的力相差 50 t 左右 ,后者相当于前者的 32 倍 ,这种分期 、分 阶段施工和供热的管线在实际工作中经常遇到 。在这种情况下 , 采取一般的支撑和简单的对固定支架加固 ,可能满足不了要求 。
P = ∑1. 2 ( qz + qw) L + ∑qyL , 式中 : P ———作用与一个支架上的总垂直荷载 ,kg ;
qz ———管道自重 ,kg/ m ; qw ———管道保温层重量 ,kg/ m ; qy ———液体重量 ,kg/ m ;
112 水平荷载
沿管道轴向的水平荷载 。 1) 补偿器的弹性反力 PK 当管道膨胀时 ,补偿器被压缩变形 ,由于补偿器的刚度 (对于 套筒补偿器 ,则由于填料的摩擦力作用) 将产生一个抵抗压缩的 力量 ,这个力是通过管道反作用于固定支架 ,这就是补偿器的弹 性反力 ,轴向型波纹补偿器的弹性反力 PK :
卷 第 12 2年12
期 月
SHANXI
ARCHITECTURE
VDoecl ..2 8 2N0o0.212
L18以上冷冻水管固定支架受力计算
Kg Kg
2qL ������������ 2 ������������������45° ������
45.24 1034
Kg
������1 + ������������ + ������ + ������ℎ + Fc ������
16610.544 因管道刚性， 此水 平力相互抵消， 不 对固定支架造成 影响
5019.552
备注 CD 段管长 2 根 DN350 冷冻水 管 冷缩情况， 不考虑 补偿器反力 垂直立管， 不考虑 DN350
沿程损失加局部损失 a ρgh
CE 段管内水重
[ρgh + (������ − ������������)]S
ρghS
11 水管保温重力 Fi 12 离心力 Fc 合计 垂直力������ ������
回水管冲压弯处受 力������ℎ
单 位 M Kg Kg Kg ㎡ KP a KP KP a Kg
Kg
计算依据 L31 高位 L35 层高位 2ML ������2 = ������������ ∆������ ������3 = ������������ ������������2 4 设备参数
数值 17.4 3088.2 —— 0 0.09616 490 220 522 7423.552
=（124.5+30）×0.09616+124.5×0.09616 =2682.864kg
5#固定支架垂直力： ������ = 2209.626 + 32.37 + 2682.864 = 4924.86kg ������
L18 以上冷冻水管 3 号固定支架受力分析计算汇总表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 项目 立管长度 L 管道自身重量 F1 波纹补偿器反作 用力 F2 摩擦力 F3 水管剖面面积 S 水泵扬程 H 机房至弯头处水 头损失 Hs 水静压 供水管冲压弯处 受力������ ������
支架受力分析
支架受力分析集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）管道支架受力分析——曹伟选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径：DN100管道数量：两根相邻两支架间距：6米一、管道重量由三部分组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取加强措施）。
1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：21.64Kg/m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：f1=21.64*6kg=129.84kg*10=1298.4N2.管道中水重l=3.14*0.1062*1000*6kg=211.688kg=2116.88N f2=πr2ρ介质3、管道重量f=f1+f2+(f1+f2)*10%=3756.81N4、受力分析根据支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按1.35考虑，每个支架受力为：F=3756.81*1.35/2=2535.85N假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析试验1）应力应变关系如下：绘制成应力应变曲线图如下：从图中可以看出，应力/应变曲率变化平缓，处于弹性应力应变行为阶段，各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*0.8=338.4MPa，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，所以50*5等边角钢可以满足使用要求。
2）危险部位应力分析图中的蓝色区域为支架应变最大的地方，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应对有较大变形的地方，解决办法有两个：1、加固：可以通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地方更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；2、通过选择更大规格的型钢来试验，直到满足设计要求为止。
通过上述例子，我们选择40*4的等边角钢来试验，通过计算和分析校核，发现可以满足使用要求，从而更加节省了型钢的用量。
支架受力分析
管道支架受力分析——曹伟选取购物中心地下室某段压力排水管道进行受力分析：系统：压力排水材质：镀锌钢管管径：DN100管道数量：两根相邻两支架间距：6米一、管道重量由三部份组成：按设计管架间距内的管道自重、满管水重及以上两项之合10%的附加重量计算（管架间距管重均未计入阀门重量，当管架中有阀门时，在阀门段应采取增强方法）。
1、管道自重：由管道重量表可查得，镀锌钢管 DN100：m ，支架间距按6米/个考虑,计算所得管重为：f1=*6kg=*10=2.管道中水重l=**1000*6kg==f2=πr2ρ介质3、管道重量f=f1+f2+(f1+f2)*10%=4、受力分析依照支架详图，考虑制造、安装等因素，系数按考虑，每一个支架受力为：F=*2=假设选取50*5等边角钢（材质为Q235）做受力分析实验1）应力应变关系如下：绘制成应力应变曲线图如下：从图中能够看出，应力/应变曲率转变平缓，处于弹性应力应变行为时期，各部位均没有发生屈服现象。
由相关资料可查的50*5等边角钢的抗拉强度σb=423MPa，抗剪强度σr=σb*=，型钢吊杆拉伸强度小于它的抗拉强度，型钢横担小于它的抗剪强度，因此50*5等边角钢能够知足利用要求。
2）危险部位应力分析图中的蓝色区域为支架应变最大的地址，也即该处最容易发生变形与开裂，在设计中应付有较大变形的地址，解决方法有两个：一、加固：能够通过增加肋板来加固，在型钢焊接的地址更应该满焊以此增大接触面，从而减小开裂的可能；二、通过选择更大规格的型钢来实验，直到知足设计要求为止。
通过上述例子，咱们选择40*4的等边角钢来实验，通过计算和分析校核，发觉能够知足利用要求，从而加倍节省了型钢的用量。
以上分析只考虑了垂直方向的载荷，事实上关于有压管道，同时存在水平方向的受力，因此咱们分开单独分析一下二、支架水平方向受力1）补偿器的弹性反力Pk当管道膨胀时，补偿器被紧缩变形，由于补偿器的刚度（关于套筒式补偿器，那么由于填料的摩擦力作用），将产生一个抗击紧缩的力量，那个力是通过管道反作用于固定支架，这确实是补偿器的弹性反力，轴向型波纹补偿器的弹：性反力Pk=ΔX·Kx·10-1(kg)Pk式中ΔX—管道紧缩变形量（即管道的热伸长量）(mm)Kx—补偿器轴向整体刚度)(N/mm)其他各类补偿器可通过不同公式计算得出。
钢结构管道支架设计要点分析
钢结构管道支架设计要点分析发布时间：2022-10-11T07:51:54.373Z 来源：《建筑实践》2022年10期5月（下）作者：冯密林[导读] 管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式冯密林中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066000摘要：管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
固定管道支架主要承受一段范围内的水平力的作用，所以应采用四柱式有支撑的空间钢框架结构支架。
一般每100m就要设置一道固定管道支架。
由于滑动管道支架仅承担由管道引起的竖向荷载，不承担管道所产生的水平荷载，顶端可随着管道的变形而滑移，所以滑动管道支架可采用单个或者单榀支架（两根支架柱）的形式。
关键词：管道支架、固定、刚接、铰接引言随着国家基建进程的加快，冶金企业也开始走上了快速发展的道路。
冶金企业的介质输送管线属于重要节点工程，对各个部门车间的正常运行和生产起到了至关重要的作用。
而作为管线中不可或缺的一环，管道支架的设计与施工也逐渐被大众所注意。
由于其庞大的数量，为了保证管道的安全性和可靠性，在结构设计中考虑全面和合理就势在必行。
由于钢结构支架有着重量轻、施工方便、造价低等多个优点，所以钢结构支架广泛适用于管道支架的设计及施工中。
本文就钢结构支架的设计要点进行剖析，以使钢结构支架达到优化设计、经济合理的目的。
1 管道支架的基本规定通常情况下，钢结构管道支架的设计使用年限控制在30年~50年以内，在使用年限内，还要每3~5年进行一次钢结构表面涂装的维护，以保证主材不会受到空气腐蚀。
根据输送介质管道的危害性及被破坏后产生的后果，可以将管道支架的安全等级划分为一级和二级。
造成破坏后果很严重，直接危及人的生命安全活造成重大经济损失的情况为一级，要求进行结构设计时结构重要性系数不小于1.1。
其他情况为二级，要求进行结构设计时重要性系数不小于1.0。
管道支架一般可以分为固定支架、单向滑动支架、双向滑动支架等几种形式。
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管道固定支架的受力分析随着资源节约型与环境友好型社会的深入发展，环保节能理念融入生活生产的方方面面，逐渐成为时代发展潮流。
一：主固定支架的受力分析
通常情况下，主固定支架设置在热力管道的端点处、各项分支点处、各型号阀门的加设点处，需要承受来自各方的力，如内压推力、各类摩擦力、波纹管膨胀节在不断位移过程中产生的力等，这就要求施工人员对其受力情况进行严格管控，全面、客观、详尽的考虑到一切可能影响其受力值的因素，并通过反复分析与比对，掌握其实际受力值及受力类型。
二：次固定支架的受力分析
次固定支架也是固定支架的重要组成部分，对热力管道的正常运转具有积极作用。
技术人员在具体安装的过程中，可选择铰链型或复式万能型波纹管膨胀节，以达到承载内压推力的作用，此后加设次固定支架，能有效分担剩余的荷载力，为热力管道安全稳定运行打下坚实的基础。
陕西雅美新材料有限公司坐落于十三朝古都西安临潼区，是一家多年专业从事HDPE、UHMW-PE、FRPP等塑料管材研发、制造、销售、安装服务于一体的高新技术企业，公司
注册资金1.01亿元，员工60余人，公司目前有三个生产基地：泰州，廊坊，西安，设有三个分公司分别为：山东分公司、山西分公司、新疆分公司，公司主要经营给水与排水系列产品，主要经营的品牌有瀚通、小管当家、真优材。
给水管产品主要有：PVC-O新型给水管、PE给水管、钢丝网骨架聚乙烯复合管、孔网钢带聚乙烯复合管、钢骨架塑料复合管等。
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