架空供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的允許間距

摘 要

摘要：對(duì)L形、Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距進(jìn)行了計(jì)算。轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距為長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道活動(dòng)支架最大允許間距的81.6%，在實(shí)際工
摘要：對(duì)L形、Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距進(jìn)行了計(jì)算。轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距為長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道活動(dòng)支架最大允許間距的81.6%，在實(shí)際工程中，可圓整為80%。
關(guān)鍵詞：架空供熱管道；活動(dòng)支架；允許間距；轉(zhuǎn)角
Permissible Spacing of Movable Supports near Overhead Heat-supply Pipeline Corner
LIANG Feng，GA0 Bai-zheng
Abstract：The maximum permissible spacing of movable supports near L-type and Z-type overhead heat-supply pipeline corner is calculated. The maximum permissible spacing of movable supports near the corner is 81.6%of that of movable supports of straight overhead heat-supply pipeline. The whole number of 80%can be taken in actual engineering.
Key words：overhead heat-supply pipeline；movable support；permissible spacing；corner
1 L形架空敷設(shè)供熱管道
   ① 長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道
L形架空敷設(shè)形式見圖1，對(duì)于長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道，可作為受勻布荷載的等跨距連續(xù)梁處理。設(shè)按強(qiáng)度條件確定的連續(xù)梁活動(dòng)支架最大允許間距為rmax，連續(xù)梁最大截面彎矩Mmax；的計(jì)算式為：
 
式中Mmax——連續(xù)梁的最大截面彎矩，N·m
    g——管段的均布重力荷載，N/m
    rmax——按強(qiáng)度條件確定的連續(xù)梁活動(dòng)支架最大允許間距，m
    最大截面彎矩在活動(dòng)支架處的管道截面上。若按強(qiáng)度條件確定管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架最大允許間距，r1、r2應(yīng)按懸臂梁相關(guān)計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算，rw應(yīng)按外伸梁相關(guān)計(jì)算式進(jìn)行計(jì)算，這樣比較切合實(shí)際。
   ② L形轉(zhuǎn)角附近的懸臂梁
將L形轉(zhuǎn)角附近管段BC、DC作為懸臂梁處理，受力分析分別見圖2、3。對(duì)于懸臂梁BC、DC，在轉(zhuǎn)靜≤角C處存在約束力F，該約束力對(duì)懸臂梁BC、DC的作用力分別為F1、F2，這兩個(gè)作用力大小相等、方向相反。
 
    對(duì)于懸臂梁BC，轉(zhuǎn)角C處垂直位移s1的計(jì)算式為：
   
式中s1——對(duì)于懸臂梁BC，轉(zhuǎn)角C處的垂直位移，m
    r1——活動(dòng)支架B與轉(zhuǎn)角C的間距，m
    E——鋼材的彈性模量，Pa
    J——鋼管的形心慣性矩，m4
    F1——轉(zhuǎn)角C處約束力對(duì)懸臂梁BC的作用力，N
對(duì)于懸臂梁DC，轉(zhuǎn)角C處垂直位移s2的計(jì)算式為：
 
式中s2——對(duì)于懸臂梁DC，轉(zhuǎn)角C處的垂直位移，m
    r2——活動(dòng)支架D與轉(zhuǎn)角C的間距，m
    F2——轉(zhuǎn)角c處約束力對(duì)懸臂梁DC的作用力，N
轉(zhuǎn)角C處約束力F(F=F1=F2)的計(jì)算式為：
 
式中 F——轉(zhuǎn)角C處的約束力，N
設(shè)r2≥r1，則活動(dòng)支架B、D處管道截面彎矩MB、MD的計(jì)算式分別為：
 
式中MB、MD——活動(dòng)支架B、D處管道截面彎矩，N·m
由式(5)、(6)可知，當(dāng)r2≥r1時(shí)，MD≥MB。因此，只要活動(dòng)支架D處管道滿足強(qiáng)度條件，活動(dòng)支架B處的管道必然滿足強(qiáng)度條件。將式(4)代入式(6)，得到：
 
由式(7)可知，當(dāng)r1=r2時(shí)，MD取得最大值，有：
 
式中MD,max——活動(dòng)支架D處管道的最大截面彎矩，N·m
當(dāng)MD,max=Mmax時(shí)，轉(zhuǎn)角C附近管道滿足強(qiáng)度條件。由式(1)、(8)得：
 
    即L形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角兩側(cè)活動(dòng)支架的最大允許間距為0.816rmax。
   ③ L形轉(zhuǎn)角附近的外伸梁
   將L形轉(zhuǎn)角附近管段AC作為外伸梁處理，由于活動(dòng)支架A處管道截面的變形量很小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，設(shè)定活動(dòng)支架A處管道截面的轉(zhuǎn)角為零，這對(duì)工程計(jì)算結(jié)果的影響很小，可滿足工程設(shè)計(jì)需要。在設(shè)定活動(dòng)支架A處管道截面轉(zhuǎn)角為零的前提下，外伸梁AC、AB的受力分析分別見圖4、5。
 
    活動(dòng)支架B處管道的截面彎矩MB由式(5)確定，活動(dòng)支架B對(duì)管道支撐力FB的計(jì)算式為：
 
式中FB——活動(dòng)支架B對(duì)管道的支撐力，N
活動(dòng)支架A處管道截面彎矩帆的計(jì)算式為：
 
式中MA——活動(dòng)支架A處管道截面彎矩，N·m
將式(5)、(10)代入式(11)，得到：
 
按強(qiáng)度條件確定活動(dòng)支架A、B的最大允許間距rw,max，必須考慮最不利情況。以r1為變量對(duì)式(12)求極值，可求得到當(dāng)r1=0時(shí)MA取得最大值，即：
 
式中MA,max——活動(dòng)支架A處管道的最大截面彎矩，N·m
當(dāng)MA,max=Mmax時(shí)，管道滿足強(qiáng)度條件。由式(1)、(13)得到活動(dòng)支架A、B最大允許間距rw,max的計(jì)算式為：
 
式中rw,max——活動(dòng)支架A、B的最大允許間距，m
2 Z形架空敷設(shè)供熱管道
    在架空敷設(shè)的供熱管道中，z形架空敷設(shè)的形式也較多見。對(duì)于z形架空敷設(shè)供熱管道，我們考慮兩種敷設(shè)形式：一種是短邊無活動(dòng)支架的敷設(shè)形式，見圖6；另一種是短邊有活動(dòng)支架的敷設(shè)形式，見圖7。在活動(dòng)支架距兩個(gè)轉(zhuǎn)角較近的情況下(見圖6、7)，這兩個(gè)活動(dòng)支架上的管段受力可視為簡(jiǎn)支梁受力，受力分析見圖8。
 
    與連續(xù)梁不同，簡(jiǎn)支梁的最大截面彎矩在兩個(gè)活動(dòng)支架的中部，最大截面彎矩Mj,max。的計(jì)算式為：
   
式中Mj,max——簡(jiǎn)支梁的最大截面彎矩，N·m
    rj——Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的間距，m
當(dāng)Mj,max=Mmax時(shí)，簡(jiǎn)支梁滿足強(qiáng)度條件。因此，由式(1)、(15)得到Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架最大允許間距rj,max的計(jì)算式為：
 
式中rj,max——Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距，m
3 結(jié)論
    經(jīng)分析可知，L形、Z形架空敷設(shè)供熱管道轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距與長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道活動(dòng)支架最大允許間距之間存在一個(gè)關(guān)聯(lián)系數(shù)：0.816。一般情況下，應(yīng)先確定長(zhǎng)直架空敷設(shè)供熱管道活動(dòng)支架的最大允許間距，然后考慮關(guān)聯(lián)系數(shù)0.816，從而確定轉(zhuǎn)角附近活動(dòng)支架的最大允許間距。
由于架空敷設(shè)供熱管道活動(dòng)支架間距的計(jì)算精度不需要很高，關(guān)聯(lián)系數(shù)0.816可圓整為0.8。
 
(本文作者：梁豐 高百爭(zhēng) 中平能化集團(tuán) 供熱分公司 河南平頂山 467000)