直埋供热管道水平转角段设计
城镇直埋供热管道工程设计分析
城镇直埋供热管道工程设计分析发布时间：2021-05-07T10:30:35.793Z 来源：《基层建设》2020年第34期作者：杨建[导读] 摘要：在本篇文章中，主要结合直埋供热管道发展情况对管道类型进行了重点论述，分析了直埋管道布设和敷设以及保温等多项技术要点，将城镇供热直埋热水管道的优势全面体现出来，经过分析得出，其产生的社会和经济效益极高，未来发展趋势良好。
乌鲁木齐热力工程设计研究院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000摘要：在本篇文章中，主要结合直埋供热管道发展情况对管道类型进行了重点论述，分析了直埋管道布设和敷设以及保温等多项技术要点，将城镇供热直埋热水管道的优势全面体现出来，经过分析得出，其产生的社会和经济效益极高，未来发展趋势良好。
关键词：城镇供热直埋；热水管道工程设计当设计城镇热力管网时，管道覆土深度非常浅的情况下，管道竖向稳定性将会被影响，以此引起管道表面凸出现象，严峻的情况下还会超出地面。
而管道覆土非常深的情况下，管道外护管表面具体温度提升，不符合相关要求。
基于此，要想保持表面温度处于正常状态，就需要加强对管道保温层厚度的控制力度，降低安全隐患出现概率，在掌握设计管道埋深要点的基础上实施相关作业。
1、对于直埋供热管道发展的论述当前阶段，供热管道地沟敷设期间还存在着诸多的问题，为了将该项问题有效解决，国外结合实际情况对供热方式进行了重点研究，使用直埋敷设代替地沟敷设的供热方式，该项方式由于效果良好，被广泛引进到了各个国家中，同时为了增强直埋供热管线的安全性，还引进了有关的渗漏报警检查系统。
供热管道直埋技术的应用掀开了新的篇章，同时很多区域内还使用了聚氨酯泡沫喷涂保温、涂沥青方式直埋敷设供热管道，不过其也面临着一系列问题，具体表现为无法有效掌握聚氨酯发泡的配料比例，质量得不到保障，空隙非常大，强度不高。
通过相关探究来看，自从热水直埋保管技术在我国得到了全方面发展之外，直埋敷设方式逐渐成为了热水供热管网中非常重要的一种模式。
直埋供热管道解析计算法
T＝
直埋供热管道转角管段弹性抗弯铰解析计算法
1. 直埋水平 转角管段计算 1.1 水平转角 管段的过渡段 长度应按下列 公式计算：
保温管道钢管外径(m) 保温管道钢管壁厚(m) 保温管道钢管内径(m) 保温层厚度(m) 保温外壳厚度(m) 预制保温管外壳外径(m) 弯头实际曲率半径(m) 弯头计算曲率半径(m) 弯头的外半径(m) 弯头公称壁厚(m) 弯头横截面的平均半径(m) 转角管段的折角(rad) 土壤横向压缩反力系数(N/m3) 直管横截面的惯性矩(m4) 弯头横截面的惯性矩(m4) 弯头的尺寸系数 钢材的弹性模量(MPa) 与土壤特性和管道刚度有关的参数(1/m)
lt,max ＝ lt ＝
钢管管壁横截面积
A ＝ 0.00218419
Na=
394237.972
122.29738
26.666667 0.0009429 0.0014429
弯头结构形式
弯头参数
序号
1
2
3
4
结构形式
光滑 单斜接缝 稀缝
密缝
计算曲率半径 Rc
0000焊制弯头扇形节夹角之半
α＝
0.5
焊制弯头扇形节中心线长度(m)
Dw ＝ δb1 ＝ Dn ＝ δb2 ＝ δb3 ＝ Dc ＝
R＝
Rc ＝ rbo ＝ δb ＝ rbm ＝
φ＝
C＝
Ip ＝ Ib ＝
λ＝
E＝ κ＝
0.159 0.0045
0.15 0.03 0.002 0.223
1000000 9.6541E-05
190000 0.23479807
水平转角管段的过渡段最大长度（m） 水平转角管段循环工作状态下的过渡段长度（m）
供热直埋管道90平面转角设计
供热直埋管道90°平面转角管段设计太原市热力公司雷新义康吉民【摘要】介绍了供热管道无补偿直埋敷设中90°平面转角弯管不作为热补偿元件时的多种设计方案，分析了各种设计方案的特点及适用范围，供直埋供热管道设计时参考。
【关键词】无补偿直埋敷设平面转角管段三七灰土固定墩1 引言供热管道直埋敷设中，管网运行时弯管会产生很大的应力，尤其是无补偿直埋敷设，如果设计不当，会引起弯管疲劳破坏。
所以，必须采取合理的设计方案，保证弯管不被破坏。
本文重点研究供热无补偿直埋敷设管道90°平面转角管段弯管两侧为长直管线，管道过渡段最大长度较长，弯管补偿能力不能满足管道热伸长量要求时的设计方法。
2 供热直埋管道技术参数供热直埋管道采用符合国家标准［1-2］的供热直埋保温管及保温管件，保温材料为聚氨脂硬质泡沫塑料，外护管材料为高密度聚乙烯。
为研究方便，钢管（钢管件）材料按Q235B，管网设计压力按PN≤1.6MPa，供、回水温度取130℃/70℃，管径取DN80～500mm，补偿器采用普通型轴向波纹管补偿器或外压型轴向波纹管补偿器。
供热直埋管道有关技术数据见表1、表2。
3 供热直埋管道90°平面转角管段设计3.1弯管两侧管线上设固定支架（方案一）3.1.1方案介绍该方案弯管可采用较小曲率半径的保温弯管，弯管两侧管段上设固定支架G1和G2，固定支架外侧的供、回水管道上设轴向管道补偿器。
为减小固定支架的推力，L1、L2在满足固定支架和补偿器设置的条件下尽可能小，一般取大于等于L型弯管的弹性臂长Le［3］，同时应尽可能使L1=L3，L2=L4，补偿器B1、B1＇分别满足供、回水管L3、La的最大热伸长量之和，B2、B2＇分别满足供、回水管L4、Lb的最大热伸长量之和，见图1。
3.1.2供热管道对固定支架的推力计算供水管对固定支架G1的推力Tg1：①当FmaxL3+PB1?叟FmaxL1+Pg时：Tg1=（FmaxL3+PB1）-0.8（FmaxL1+Pg）+P0 A1（1）②当FmaxL3+PB1?叟FmaxL1+Pg时：Tg1=（FmaxL1+Pg）-0.8（FmaxL3+PB1）+P0 A1（2）式中：Tg1——供水管对固定支架G1的推力，N；L1——弯管至固定支架G1的距离，m；L3——波纹管补偿器至固定支架G1的距离，m；Fmax1、Fmax3——L1、L3管段土壤对供水管道单长最大摩擦力，N/m；PB1——波纹管补偿器B1的弹性反力，N；Pg——供水管道90°弯管的弹性反力，N；P0——供热管道的计算压力，Pa；A1——波纹管补偿器B1 的有效横断面积，m2。
直埋供热管道设计分析
直埋供热管道设计分析摘要直埋供热管道的设计要按照《城镇直埋供热管道工程技术规程》的条文规定来执行。
本文是通过对规程的理解，根据规程中的某些简化公式，对实际直埋供热管道的应力验算、保温结构与性能进行了简单分析。
关键词直埋；供热管道；设计1 概述同传统的地沟敷设相比，直埋供热管道敷设方式具有很多优点，比如工程施工时间短、施工占地面积少、管网使用寿命长、人工维护量小等。
直埋敷设非常适合目前城市及地方建设的要求，其技术的的发展越来越成熟，在工程中也越来越多地被采用。
本文是对《城镇直埋供热管道工程技术规程》（以下简称为规程）的一点理解。
1.1 规程适用条件本规程适用于公称直径≤DN500、供热介质温度≤150℃的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。
规程的适用条件有两个界限，即管径和温度，且必须同时满足这两个条件。
规程总则条文说明中的解释：管径：因为在管道进行热伸长计算、强度计算中对荷载作了简化处理，计算结果对大管径管道来说，偏差较大，其性能是不安全的，但是对小管径管道影响不大；温度：供热管网的安全性和经济性与设计温度密切相关，直埋供热管道保温材料的使用寿命、耐温能力也是根据设计温度来选择的，这个温度界限在强度方面是安全的。
1.2 直埋供热管道的布置根据各用户点提供的接管点条件，在管网总平面图上统筹布置管道，直埋供热管道与其它管线的间距要满足相关规定的要求。
直埋供热管道还有一些要求，如分支管三通弯头的保护、阀门附件、排气泄水、管道覆土深度等，请按照规程中的条文要求来执行。
1.3 直埋供热管道的敷设方式直埋供热管道敷设分无补偿敷设和有补偿敷设两种。
管道无补偿敷设具有施工工期短、施工操作简便、投资省的优点；有补偿敷设相对于无补偿敷设来说，工期较长、占地较多、施工操作较复杂、投资较大。
因此，我们在布置满足安全的直埋供热管道时，先要考虑无补偿敷设，无补偿敷设不能满足要求时再考虑有补偿敷设。
现在，在直埋供热管网工程实例中，使用无补偿敷设的越来越多。
直埋供热管道设计探讨_secret
直埋供热管道设计探讨摘要为更好地利用《城镇直埋供热管道工程技术规程》指导工程设计，本文按照规程的思路框架，结合实际工程的设计步骤，采用规程中的简化公式，对实际管道系统中的直管段（包括过渡段、锚固段）、转角管段（弯头）、三通支管进行分析计算。
对于满足规程验算条件的直管段，完全可以无补偿敷设；当不能满足规程验算条件时，管道必须全部布置成过渡段，此时采用有补偿敷设。
对于转角管段，只要合理确定长短臂长，就可以保证弯头的安全。
三通是热网中最脆弱的部位，应根据设计条件采用经济合理加固方案。
关键词直埋供热管道有补偿无补偿0 引言城镇直埋供热管道敷设方式同传统的地沟敷设相比具有占地少、施工周期短、维护量小、寿命长等诸多有点，非常适合城市建设的要求，随着《城镇直埋供热管道工程技术规程》（以下简称为规程）发布，技术已经很成熟，实际运用也越来越广泛。
1概述规程适用条件适用的供热介质温度≤150℃、公称直径≤DN500的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。
这里对适用条件提出了两个界限，即温度界限和管径界限。
在规程总则的条文说明中给出了详细的解释，温度条件是设计热网经济性和安全性的重要参数，针对的是预制保温管的保温材料耐温能力、使用寿命，另外根据现有理论在强度方面这个温度也是安全的；采用管径界限是因为现有的试验数据只有DN500以下的资料，另外规程中在强度计算、管道热伸长计算中对荷载做了简化，对小管径误差不大，对大管径而言计算结果会有较大偏差，是不安全的。
在使用本规程时必须满足其适用条件。
直埋敷设方式一种是有补偿敷设方式，一种是无补偿敷设方式。
无补偿敷具有投资省、工期短和施工简便的优点，因此在满足管网安全的前提下，要优先采用无补偿敷设方式。
近几年来的工程实践中应用的越来越多。
2管网的布置和敷设在确定了各单体建筑的入口之后，结合管网综合图来布置管线，满足热力管道与其他管线的间距要求。
管网的其他要求如管道覆土深度、排气泄水、分支管三通弯头的保护、阀门附件的要求等详见规程中的具体要求。
直埋供热管道安装折角结构优化设计方案探讨
85INSTALLATION2023.12郭志恒（山西省安装集团股份有限公司 太原 030000）摘 要：为提高直埋供热管道安装折角的安全性与稳定性，本文提出一种包括芯管、肋片、外套管、聚氨酯保温层和聚乙烯外护管等结构的新型折角结构，并对关键设计参数进行了数值模拟分析，外套管最佳厚度宜控制在10~13mm，肋片宽度宜控制在20mm，肋片数量为4块，可为大直径集中直埋供热管道折角安装提供借鉴。
关键词：直埋供热管道 折角结构 数值模拟 设计参数中图分类号：TU995 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）12-0085-03直埋供热管道安装折角结构优化设计方案探讨近年来，国家大力推行集中供热，截止目前，我国的集中供热管道总长度已超过了40万km，总供热面积接近100亿m 2。
随着供热规模的不断扩大，城市供热管网所面临的压力也越来越大，供热管网作为集中供热工程的重要组成部分，其敷设方式包括架空敷设、地沟敷设和直埋敷设三种。
在三种敷设方式中，直埋敷设的施工成本低、沿程损失小、使用寿命长、占用的土地资源更少、施工周期更短，在供热工程中最常见[1-3]。
然而，在直埋供热管道安装过程中，受地形地貌影响，会存在许多折角现象，折角作为供热管道中的薄弱位置，其安全与稳定直接关系到供热管道是否可以长期平稳运营。
目前，常用的折角结构应力集中现象明显，耐久性较差，常常在折角处出现管道破裂和泄漏，因此有必要对直埋供热管道折角结构安装问题进行专项研究[4-5]。
本文以华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目（二期）工程为例，对DN600直埋式供热管道安装折角结构进行优化设计，以期能为类似供热工程管道折角安装提供借鉴。
1 新型折角结构设计新型折角结构主要包括芯管、肋片、外套管、聚氨酯保温层和聚乙烯外护管，芯管和外套管同心且材质相同，芯管的直径为500~1400mm，外套管由变径管和斜切短管两部分组成，变径管与斜切短管的长度相同，长度均等于斜切短管的外径长度，斜切短管的壁厚比芯管的壁厚大约2mm，两者之前的距离约为2cm，可适用于大直径供热管道在4°~20°折角范围内的连接安装。
大管径直埋热水管道直管段的设计计算_钱争晖
f0=
1.1×（6.143×106）2 20×1010×20.9×10-4
×0.19
＝12910N/m
G=ρsgA+ρwgA0
=7800×9.8×0.02545+1000×9.8×0.5027
＝6872N/m
Gw＝［HDc+
（4-π） 8
D2c］ρg
＝［1.5×0.96+ （4-π） ×0.962］×1800×9.8 8
热直埋管道已经很常见了， 所以很多设计单 位和设计人员尝试突破 《规程 CJJ/T 81-98》 设计大管径直埋管道。 那么突破《规程 CJJ/T 81-98》后会遇到什么问题，又如何解决呢？ 笔 者结合工程实例针对直管段设计中遇到的问 题进行专门分析。
该实例为 “北小河南路段及关庄西路北 段热力管线工程”设计。 工程概况如下：热水 管道，以直埋敷设为主，局部采用暗挖隧道； 管径 DN800，供水管道 设 计 温 度 140℃，回 水 管 道 设 计 温 度 90℃，设 计 压 力 1.6MPa，管 子 的埋设深度（管顶覆土）H=1.5～2 米。 该工程 管 道 管 径 突 破 了 《规 程 CJJ/T 81-98》的 适 用 范围，问题出现在 17 节点～23 节点间的管段，
回填条件：覆土深度 H=1.5m，土壤密度 ρ
取 1800kg/m3。
解:
A＝2πrpδ=π×0.81×0.01＝0.02545m2
A0＝
πD2i 4
＝ π×0.82 4
＝0.5027m2
Ip=πrp3δ＝π×（
0.81 2
）3×0.01＝20.9×10-4m4
根据前面的步骤可知：ΔTy＝106.8℃ ∵t1-t0=130℃＞ΔTy ∴ 取 t1-t0=ΔTy
《城镇直埋供热管道工程技术规范》
1 总则1．O．1为统一我国城镇直埋供热管道工程的设计、施工及验收标准，促进直埋管道技术的发展和推广，制定本规程。
1．O．2本规程适用于供热介质温度小于或等于150℃、公称直径小于或等于DN500mm的钢制内管、保温层、保护外壳结合为一体的预制保温直埋热水管道。
1．O．3在地震、湿陷性黄土、膨胀土等地区应遵守《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》(GB50032)、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GBJ25)、《膨胀土地区建筑地基技术规范》(GBJ112)的规定。
1．O．4直埋供热管道工程设计、施工和验收除应符合本规程外，尚应符合《城市热力网设计规范》(CJJ34)、《城市供热管网工程施工及验收规范》(C J J28)等国家现行有关标准的规定。
2术语和符号2．1术语2．1．1 屈服温差temperature difference of yielding 管道在伸缩完全受阻的工作状态下，钢管管壁开始屈服时的工作温度与安装温度之差。
2．1．2固定点fixpoint管道上采用强制固定措施不能发生位移的点。
2．1．3活动端free end管道上安装套筒、波纹管、弯管等能补偿热位移的部位。
2．1．4锚固点natural fixpoint管道温度变化时，直埋直线管道产生热位移管段和不产生热位移管段的自然分界点。
2．1．5 驻点 stagnation point两侧为活动端的直埋直线管段，当管道温度变化且全线管道产生朝向两端或背向两端的热位移，管段中位移为零的点。
2．1．6锚固段fully restrained section在管道温度发生变化时，不产生热位移的直埋管段。
2．1．7过渡段partly restrained section一端固定(指固定点或驻点或锚固点)，另一端为活动端，当管道温度变化时，能产生热位移的直埋管段。
2．1．8单长摩擦力friction of unit lengthwise pipeline 沿管道轴线方向单位长度保温外壳与土壤的摩擦力。
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２ ０１ ３正
管 道 技 术
Ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｉ ｑ ｕ ｅ
设 各
Ｅｑ ｕｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Nhomakorabea２ ０１ ３ Ｎｏ ． ６
第 ６期
直 埋 供 热 管道 水 平转 角 段 设 计
王丹 丹 ， 王 鑫， 孙 健
１ ０ ０ ０ ３ ２ ） （ 北京市煤气热力工程设计院有 限公 司 ， 北京
（ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｇ ａ ｓ ａ ｎ ｄ Ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘要 ： 文 中根据《 城镇直埋供热管道工程技 术规程》 中的直埋水平转 角管段应 力验算方法 ， 对直埋
水 平转 角管段 的 受力 情况进 行 了分析 ， 并 结合 工程 实例 ， 采 用 弹性 抗 弯铰 解 析 法 ， 通过 改 变不 同的设计
参数 ， 对 直埋供 热水平 转 角管段 的 受 力情 况 进行 了计 算 。通 过 对计 算 结果 的 分析 ， 明 确 了影 响 弯头应 力 的主 次 因素 ， 发 现 弯 头的 曲率半径 、 管顶埋 深 、 管径 和循 环 工作 温 差对 直 埋供 热 水平 转 角 弯头 的应 力
有 不 同程度 的 影响 ， 且 影响 的规 律 不 同。通 过 计算 ， 绘 制 了部 分 工况 下的应 力 图， 可 以直接在 图上查 找 相 应数据 ， 对进 一步优 化 直埋供 热 管 网布 置 ， 提 高管 网可 靠性 ， 降低投 资 ， 具有 借鉴 意义 。
关键 词 ： 无补偿 冷 安装 直埋敷 设 ； 弹性抗 弯铰 解析 法 ； 水平 转 角弯头应 力 中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ９ ９ ５ 文献标 识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４— ９ ６ １ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６— ０ ０ ５ ５— ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ Ａｎ ｇ ｌ ｅ Ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ Ｂｕｒ ｉ ｅ ｄ Ｐｉ ｐｅ ｌ ｉ ｎｅ
Ｗ ＡＮＧ Ｄａ ｎ — ｄ ａ ｎ， Ｗ ＡＮＧ Ｘｉ ｎ， Ｓ ＵＮ Ｊ ｉ ａ ｎ