直埋供热管道敷设的应力计算与设计-论文
直埋供热管网穿越市政道路方案应力
直埋供热管网穿越市政道路方案应力摘要：建设现代化的大城市，建设生态型的新市区，必须要创造良好的硬件环境，其中包括城市基础设施的建设和城市大气环境质量等。
热电联产集中供热是改善城市环境、改善城市大气质量、提高城市现代化水平的重要措施，具有良好的社会效益、环境效益和较好的经济效益，符合国家节能减排的政策要求，是国家产业政策重点支持发展的行业。
因城镇供热管道直埋敷设有开挖沟槽断面小，土建工程少，建设周期短，节省投资，管路附件少，保温性能好，管网热损失少等优点，目前城镇热水供热管网优先采用直埋敷设。
城镇供热管网穿越地下管线复杂的道路路口、河流等特殊地段，考虑到施工难度与周期多采用顶管敷设。
顶管穿越特殊路段设计是城镇供热管网的安全稳定运行的基础，也是整个供热管网设计难点。
关键词：直埋供热管网；穿越市政道路；方案引言在直接埋设的供热系统中，特别是在地下水位较高的地区，流入控制室的水很常见，在某些情况下，控制室的管道和管道附件被浸没，给供水系统的正常运作带来许多问题井间管道和管件保温层损坏，热损失增加，管道和管件腐蚀，保温层的水和湿度潮湿，导致管道泄漏监测系统(报警线)发出警告信号目前，工程通常配备了软防水管道或通过井壁预制的防水管件，但由于结构缺陷，水井进水问题没有得到有效解决。
1顶管穿越市政道路设计参数顶管用钢筋砼管公称内径DN1650，壁厚165mm。
根据工程实际热力管道顶管穿越市政道路12处，穿越道路宽度20~60m不等，考虑道路两侧其他管线及顶管工作坑占用空间，顶管长度集中在80m左右，模型顶管长度按80m设定，顶管管顶覆土5m。
2主要敷设技术无补偿的冷安装是指加热管路的整体焊接温度等于充填槽时的温度，也就是说，管路焊接和槽充填等安装过程是在常温下进行的。
有两种预约束方法:在安装单个补偿器后进行开放式预热和预加热；管道温度达到预加热温度时进行填充或焊接；管道温度恢复到环境温度时进行拉伸约束状态，从而导致由于提前释放一定数量的热膨胀变形，管道运行期间的压力和拉伸应力不超过钢的许用应力。
关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨
关于供热管网无补偿直埋敷设方式的探讨摘要：供热管道无补偿直埋敷设的方式和传统的有补偿敷设相比较，无补偿敷设大大地减少了固定支架和补偿器的数量，同时冷安装的施工方式也减短了施工周期，在运行中减少了管网的漏点，在我国供热行业中具有十分重要的意义。
关键词:供热管道；无补偿；直埋敷设1无补偿直埋供热管道敷设的计算与设计1.1管材分析应用在供热管道上的管材多为低碳钢Q235。
我们首先就要了解低碳钢Q235的材料特性。
伸长率δ<5%的材料为脆性材料，伸长率δ>5%的材料为塑性材料。
Q235塑性伸长率可达20%～30%（一般取26%），断面收缩率Ψ≈60%。
由此可见Q235钢是一种塑性较好的一种材料，从Q235钢拉应力性能曲线上来分析它在不同应力阶段的变化情况。
（1）弹性阶段。
OA 为弹性变形阶段，σp为比例极限，拉应力与变形保持正比例关系，Q235钢的比例极限σp=200MPa，σe为弹性极限（AB段）δ与ε间的关系不再成正比，但变形仍是弹性的。
A与B非常接近，在工程不对弹性极限和比例极限并不严格区分。
（2）屈服阶段。
屈服：当应力超过B点到达C点后，应力σ呈现幅度不大的波动而变形却急剧地增长，这种现象称为屈服。
C点为屈服高限，D1为屈服低限，通常将屈服低限称为屈服极限，Q235钢的屈服极限σs=235MPa。
（3）强化阶段。
强化：经屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力，这时要使材料继续变形，就需要增大拉力，这种现象称为强化。
D1D段为强化阶段。
Q235钢的强化极限σb=375MPa。
（4）局部变形阶段。
从D开始，杆件某一局部横截面急剧收缩，出现颈缩现象，到E点时被拉断。
1.2管道设计要求（1）针对市区地下敷设的管道易产生折角的现象，在管道布置中将大折角分解为几个小角度折角进行敷设。
对于相距较近的折角，由于将其分解为小折角会很困难，则采用大弯曲半径的弯管来代替大折角，从而避免了折角处有预应力集中而产生低循环疲劳破坏或局部失稳破坏。
(热能工程专业论文)直埋敷设供热管道应力分析与受力计算
哈尔滨Ｊ下程大学硕士学位论文
口＝１．２ｘ１０～ｍ／ｍ－℃，供水温度疋＝１３０℃，回水温度瓦＝８０℃，管道安装温度瓦＝５℃，管内介质工作压力Ｐ＝１．６ＭＰａ．外径见＝７２０ｍｍ，内径见＝７００ｍｍ。
１．管道内压应力
分析管道内压力产生的应力时，假设管道的内压作用在管道内没有压力损失，即管道内的内压力作用是定值。
数值分析时的模型可以简化为平面圆环的应力分析问题。
又因为管道是轴对称的，为了方便分析不同管径的内压应力可以取管道的１／４作为几何模型（见图２．６），单元模型采用结构实体单元ｐｌａｎｅ４２，网格为Ｑｕａｄ４ｎｏｄｅ。
图２－６管道的几何模型图
ＡＮＳＹＳ分析命令流如下：
，ＰＲＥＰ７
ＥＴ，ｌ，ＰＩ，ＡＮＥ４２
ｈｄｍＭＰ，１．０
ＭＰＤＡＴＡ，ＥＸ，ｌ，，２ｅ１１
ＭＰＤＡＴＡ，ＰＲＸＹ，ｌ一０３
ＣＹＬ４，０，０，０．３５，０，０．３６，９０
图２－７内压应力等效变形图
图２－８内压应力等效应力图
应力分析结果：见图２．７内压应力等效变形图，图２．８内压应力等效应
图２－９径向应力分布图
图２－１１周向应力分布图。
无补偿直埋敷设技术工程实例介绍论文
无补偿直埋敷设技术工程实例介绍【摘要】随着我国供热事业的迅速发展，热力管网的直埋敷设已被广泛地应用在许多供热工程中。
本文通过对通辽市集中供热四期工程的实际设计，介绍了大口径热水供热系统采用无补偿直埋敷设技术的技术要点和工程实际应用。
【关键词】大口径；热水管道；无补偿直埋敷设技术；应力分析1 工程概述通辽市集中供热四期工程是利用通辽发电总厂的纯凝机组改造作为热源，向通辽市的新城区、河西镇以及老城区进行供热。
供热面积为1200万m2，设计温度为120/60℃，工作压力为1.3mpa，电厂出口最大管径为dn1200，管线延线长度60余公里。
通辽市集中供热四期工程分三年设计并实施完成，工程具有管道口径大、障碍特殊、地下情况复杂等特点。
2 工程设计技术通辽市集中供热四期工程是我院首次承接dn1200管道的设计工程。
经过我院的多次实地踏勘和方案论证，针对本工程的具体特点，最终我院确定采用无补偿直埋敷设技术进行工程设计。
土壤对直埋供热管道应力的影响包括土壤的支撑作用和土壤对管道热胀冷缩的束缚作用。
一方面土壤的支撑作用使管道自重不会产生横向弯曲变形；另一方面，土壤与供热管道外保护层表面间所产生摩擦力束缚了供热管道的热胀冷缩，使管道产生了较大的二次应力即热应力。
与地沟敷设或者架空敷设相比，热应力作用对直埋敷设供热管道的影响更加突出，直埋供热管道中热应力的水平远远高于内压力产生的一次应力。
当供热管道热膨胀变形不能完全释放时，温度应力超过管道屈服极限时，会使管道钢材内部结构产生塑性变形，塑性变形产生的应变只要是在安全范围内，不会对管道结构造成危害，管道仍能在安全工作条件下运行，管道就处在安定状态。
充分发挥钢材自身的弹塑性潜力，使管线形成一种自身平衡的状态，这就是无补偿设计的主要出发点。
3 热网设计3.1热网设计敷设原则3.1.1 本工程热网布置应在《通辽市城市总体规划》和《通辽市城区供热规划》指导下，综合考虑发展热负荷、各种地上地下管道和建（构）筑物、水文地质条件等诸多因素。
直埋供热管道直管的应力分析
为均匀常数 ,管道受热位移 ,但土体未被破坏 。由于
热管变形使土体形成的空腔是暂时的 , 因此可以近
似认为管道周围土体是完全弹性的 。
(5) 分析弯头过渡段部分受到的内压 、埋土压 力 、热胀力 、土体与管道之间的摩擦力等外力 , 对弯 头所受的 α、β、n 向的外力归纳如下 。
分析直管段的受力情况可以看出 , 其受力基本
孟振虎 见本刊 2003 年第 3 期作者介绍 。 陈 俊 见本刊 2003 年第 3 期作者介绍 。 张小趁 讲师 ,1973 年生 ,2002 年毕业于焦作工学院工程力学专业 ,获硕士学位 ,现在成都理工大学从事计
算力学与土木工程科研与教学工作 。 李为卫 工程师 ,1965 年生 ,1988 年毕业于西安交通大学机械工程系焊接专业 ,现在中国石油天然气集团公
(2)
Eh
1 - μ2
1 r
w
+μ
5v 5β
= rqn
考虑到边界条件 β= 0 时 , v = 0 , w = 0 , 则直管
段 β向和 n 向的位移 v 和 w 为 :
v= -
q2β2 -
rEh
r2 qn (1 - μ2)β
Eh
(3)
w=
-
2 q2β
rEh
根据物理方程 ,利用式 (3) , 得到 α和β向的正
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 22 卷第 12 期
油 气 储 运
·21 ·
西气东输管道弯管的国内外生产工艺对比
直管段 (柱壳) 属于形状较简单的曲面 , 其拉密 系数 (Lame ) 和 曲 率 可 以 利 用 第 一 基 本 形 I = A2 ( dα) 2 + B2 (dβ) 2 观察得出 : I = ( rdθ) 2 + ( d x) 2
供热管道直埋敷设的计算与设计
&
&-!
直埋供热管道计算与设计
式中： "< 直埋供热管道热力计算 直埋供热管道的敷设一般有两种方式： 无补偿
# %
&
方式及有补偿方式。无补偿直埋供热管道敷设设计 的理论基础是安定性分析理论和弹塑性分析理论。 实践证明， 对于 01 ’"" 22 以下， 使用温度在 !’" 3
$’
"(
修回日期： &""! # "% # !$； &""& # "$ # !/ ! 收稿日期： 作者简介： 王子德 （!,()—） ， 男， 安徽怀远人， 助理工程师， 大专， 从事供热工程设计工作。
（上接第 ?HI 页）
［?］ 刘耀浩， 朱 能 G 直埋热水氰聚塑保温管的生产及应用 ［ K］ G 煤 琦， 谷志强 G 玻璃钢聚氨酯保温管在供热工程中
参考文献：
［J］ 徐宝平， 孙树林 G 供热管道直埋敷设技术探讨 ［ K］ G 煤气与热 力， （M） ： JLLL， NJ—N? G ［M］ 解尔康 G 关于聚氨酯直埋保温管的性能及最佳应用范围的探 讨 ［ K］ （M） ： G 煤气与热力， JLIN， H>—NJ G ［<］ 屠传珍， 林承方 G 预制保温管直埋敷设的设计 ［ K］ G 煤气与热 （M） ： 力， JLL=， ?N—H= G
种是保温结构为氰聚塑形式的预制保温管， 一种是 管中管形式的预制保温管。目前这两种形式的预制 保温管已大量生产， 并广泛应用于城市供热管网及 工矿企业。近年来采用复合保温管结构的直埋供热 管道也得到越来越广泛的应用。
!
土壤的密度， :;92) ； " 管道中心埋设深度， $ 2。 （&）弹性力计算 弹性力 " < 的计算按下式： " < 7 #% 7 & $’"(% 弹性力， 1； 管道预热产生的轴向热应力， =>4； & 管道横截面积， 22 ； 管道材料的弹性模量， =>4； 在预热温度下管材线胀系数， ?#!； 管道预热时与管道预热前的温差， 3。
浅议直埋敷设供热管道受力计算与应力验算
２ ０ １０ 年 ２ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６Ｎｏ． Ｉ３ ４
Ｆｂ ２１ ｅ． ００
・２ ０１ ・
文 章 编 号 ：０ ９６ ２ （００）４０ ０ —２ １０ —８ ５ ２ １ ０ —２ １０
在局部屈 曲的问题 。尤其对 于大管径 的管道 ， 采用无补偿敷设 在 时， 由于轴 向承受压力 大 ， 应进 行轴 向压力 圆柱壳 体 的局 部屈 曲 计算 。本工程 的主干线 采用 无补偿直埋敷 设方式 ， 最大供热管 径 为 １２ ０ 为此 ， ０ ， 设计 中对供水 管 的局部 稳定性 进行 验算 ， 并确 定
１ 管壁 厚度 的计 算 １ １ 管道 的理论 ０（［ ］ 。
钢制压力容器——分析设计标准》 中的修 正公式 ： 其 中， 为管道 理论计 算壁厚 ， Ｄ０为 钢管 外径 ， Ｐ ｍ； ｍ； ｄ为 管道壁厚 。按 《
［０ Ｍｉ ｇ ｕ ｈ ｕ Ｗｅ ｊ ｇ Ｆ ， ｙ ｎ Ｇ ，ｔ ． ｔ ｄ ｎ ｒｍ ｖ ｌ １］ ｎ ｈ ａ ｏ ， ｎｉ ｕ Ｈｅａ ｕ ｅｃ Ｎｉ ａ ｅ ｅ ｏ ａ Ｚ ｎ ｒ
８ — ８． ５８
ｒｃ ｅ ｃｒｎｄ ｎｒｉ ｉ ｉ ｅ ｃ ｏ ｅｒ ｃ ｒＪ１Ｐ ｏｅｓ ｅｔ ｌ ｔ ｏ ｏ ａｂｏ ｌ ｌ ｔ ｅ ｔ ｌ ． ｒ ｓ ｅ ｏ ｎ ｆｍ— ｅ ｒ ｄ ａ ｏ ｃ Ｂｏｈｍ，０ ５ ４ （ ）３ ８ —３ ８ ｉ ｅ ２ ０ ，０ ８ ：３３３ ８ ． ｃ
ｆ ｍ ｇ ｏ ｎ ｗａ ｅ ｂ ａ ｏ ｅ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｒ ｕ ｄ ｔｒ ｙ ｎ ｖ ｉ ｔ ｒ ｅｄ ｍｅ ｓ ａ ｄ ｃ ｒ ｏ ｄ ｏ
直埋供热管网穿越市政道路方案应力分析
直埋供热管网穿越市政道路方案应力分析摘要：本文针对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行了详细分析。
通过归纳市政道路方案设计中的常见问题和成功案例，总结了直埋供热管网与市政道路相互影响的关键因素。
随后，基于有限元分析方法，对不同方案下的应力分布进行了模拟计算，并对比了各方案的安全性和稳定性。
归纳了在实际工程中应注意的问题和解决方案，并展望了未来在直埋供热管网穿越市政道路方案设计中的发展方向。
关键词：直埋供热管网；穿越市政道路；方案引言：随着城市供热体系的不断完善和规模扩大，直埋供热管网的建设越来越普遍。
然而，在市政道路交叉处进行供热管网的穿越，由于地下空间有限和管网应力复杂等原因，给工程设计带来了一定的挑战。
因此，对直埋供热管网穿越市政道路的方案应力进行详细分析，具有重要的理论和实践意义。
1.市政道路方案设计中的关键因素1.1直埋供热管网与市政道路的相互影响在直埋供热管网与市政道路相互交叉的设计过程中，需要考虑以下因素。
直埋供热管网的布置应尽量避免对市政道路交通流畅性造成影响。
管网的施工和维护需要充分考虑市政道路的使用需求，以保证城市交通的正常运行。
管网的跨越设计需满足市政道路的安全要求，防止管道设施对行车、行人或其他市政设施的潜在危险。
1.2市政道路的结构特点与地下管线布置限制市政道路作为城市交通基础设施的重要组成部分，具有一定的结构特点和地下空间限制。
在设计直埋供热管网穿越市政道路方案时，需要考虑以下因素。
由于市政道路承载了大量行车和行人活动，直埋供热管网的施工与维护应尽可能减少对道路通行的影响。
市政道路下方还可能布置有其他管线，如给水、排水等，需要充分考虑这些管线之间的相互影响和合理布局，避免冲突和破坏。
也需要考虑市政道路的地下设施，如电缆、通信线等，以确保直埋供热管网和其他设施之间的安全运行和协调发展。
2.应力分析的模拟计算方法2.1有限元分析方法的原理和应用有限元分析是一种广泛应用于工程结构力学领域的数值计算方法。