直埋热水管道锚固段与过渡段的受力计算与应力分析

在直埋供热管道的布置中,直管段占有相当大的比例。本文从直管段的受力计算与应力分析入手,结合工程,具体分析了锚固段与过渡段的存在条件与计算方法。     

直埋供热管道的局部稳定性分析

本文应用经典板壳稳定性理论，对直埋供热管道可能出现的局部稳定破坏进行了深入分析和研究。提出了判定直埋供热管道局部稳定性的验算条件，并且推导出了高温水直埋管道(Q235钢)锚固段轴向失稳的临界径厚比。     

对直埋热水管道锚固段当量应力的探讨与分析

在CJJ/T 81-2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》中给出了锚固段的应力验算公式,但对验算公式推导过程的相关文献资料甚少。本文在分析热水直埋敷设管道受力的基础上,结合材料力学的知识,分析了冷热态下管道的当量应力,推导出了锚固段应力验算公式,以帮助广大热力从业人员更好地理解规范验算准则。     

直埋供热管道设计计算软件的开发

介绍了直埋供热管道设计计算软件的系统构成及计算原理,列举了计算实例。输入管网结构参数后,直埋供热管道设计计算软件以补偿器、固定支座为分界点,自动对管网进行分段,分别对各计算管段进行驻点或锚固点位置的计算和管段应力验算。根据驻点或锚固点的具体位置进行弯头应力验算、补偿器补偿量验算、任意点的热伸长量计算以及固定支座推力计算等。充分考虑大管径直埋供热管道横截面椭圆变形和局部稳定性后,将管道公称直径推广至1000 mm,拓宽了直埋供热管道设计计算软件的应用范围。     

大管径热水供热管道直埋设计的探讨

介绍了直埋热水管道应力分析理论。从管道的屈服温差、单位长度摩擦力、直管段锚固段的强度、钢管椭圆化变形、水平转角管段的应力、疲劳破坏、局部屈曲、聚氨酯泡沫塑料保温层的剪切强度的设计计算分析了大管径热水管道直埋设计中的主要问题。     

大管径直埋热水管道直管段的设计计算

直埋敷设方式因其无可替代的诸多优势,已在我国城市热水管网上广泛使用.目前,设计人员一般依据《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T 81-98》来进行直埋管道的工程设计,该技术规程的适用范围是:供热介质温度小于或等于150℃、公称直径小于或等于DN500的钢制内管的预制保温直埋热水管道.由于管径大于DN500的供热直埋管道的大量出现,很多设计人员尝试突破《规程CJJ/T 81-98》设计大管径直埋管道.笔者结合工程实例介绍了突破《规程CJJ/T81-98》采用的大管径直埋热水管道直管段的设计计算方法.通过计算分析得出结论:在进行大管径直埋管道设计时,对于直管段中锚固段存在性的判定,锚固段安定性的判定,锚固段纵向稳定定性的判定,过渡段最大长度,过渡段内任一点的计算位移均可沿用《城镇直埋供热管道工程技术规程CJJ/T 81-98》;但对于锚固段仅按《规程CJJ/T 81-98》的验算是不够的,需要增加局部稳定性验算,而且这一步的验算是必须的,它将影响到设计方案的安全性和经济性.     

直埋敷设供热管道腐蚀失效概率仿真研究

为了研究供热管道失效概率,根据直埋敷设供热管道的受力特点,基于广义的应力-强度干涉理论,建立了供热管道强度失效、垂直失稳、径向失稳和局部屈曲4种失效模式的极限状态方程。采用幂函数腐蚀模型研究了供热管道的腐蚀失效概率。根据影响因素的随机特性,应用蒙特卡洛方法仿真供热管道的受力状态,通过极限状态方程判断管道的安全、失效状态,统计失效概率。管径DN1000供热管道的仿真结果表明:强度失效是直埋敷设供热管道失效的主要模式;严重腐蚀环境下的管道失效概率增长速率呈现先快后慢的趋势;热水温度超过120℃时,管道失效概率陡增,平均增长速率可达到5.21×10~(-2)℃~(-1)。     

直埋供热管道转角处弯管段受力分析

结合目前直埋供热管道转角处弯头部位附近发生破坏漏水等问题,采用具备符合直埋供热管道受力特点的接触面单元的ANSYS程序对弯管段进行了受力与位移的数值模拟,分析了弯头夹角等因素对最大应力σ_(max)的影响,揭示了弯头部位易破裂的原因.通过实测与理论分析的对比,得出了一系列对直埋供热管道转角处弯管段的设计和施工有重要参考价值的结论.     

供热管道应力分布式实时监测方法与原型试验

为了定量评估供热管道的结构安全,提出一种基于分布式光纤传感器的供热管道应力状态实时监测方法,介绍监测系统的实施方案。根据管道弯曲变形、热膨胀变形的力学机理及其与弯曲应力、轴向压应力的作用关系,建立利用应变监测数据提取轴向名义应变、轴向压应变,进而量化供热管道应力状态的理论基础。利用某直埋供热热水管段进行原型试验,对方法的有效性进行检验。原型试验表明:监测系统可实时获得工作管纵向应变曲线,提取轴向名义应变,实现供热管道锚固段、过渡段的识别。利用纵向应变、轴向名义应变以及运行温度、内压的监测数据,可以定量获得工作管弯曲应力、轴向压应力及环向应力。对监测数据的分析发现,当量应力的最大值可能出现在过渡段内,与工作管弯曲应力的分布有关。根据监测结果可实时评估供热管道结构安全,根据当前状态修正管道运行参数,弥补了现有监测手段难以真实反映供热管道应力状态的缺陷。     

城镇供热直埋保温塑料管道的应力分析

结合工程实例,对城镇供热直埋保温塑料管道PE-RTⅡ的单位长度摩擦力、过渡段长度、应力状态、热伸长量、保温层应力验算进行研究,得出以下结论:过渡段长度、轴向应力和过渡段伸长量与管道的弹性模量、运行温差有关,而直埋保温塑料管道的弹性模量随温度的增加而减小,即塑料管的弹性模量与运行温度负相关,且变化很大。因此要求得这些量的最大值,就必须找出这些量为最大时的工况。将弹性模量关于温度的拟合公式代入这些量的计算公式,然后对管道工作温度求导,即可找到这些量为最大时的温度工况。由于PE-RTⅡ管道的弹性模量比钢质管道小很多,所以塑料管道的轴向力比相同管径钢质管道小很多,从而塑料管道过渡段最大长度比钢质管道小很多,即塑料管道只需很短的直管段就能锚固。在适用供热工况(压力小于或等于1. 0MPa、温度小于或等于75℃)下,PE-RTⅡ管道处于弹性状态,且最大当量应力远小于其所在工况的拉伸屈服强度。在适用供热工况下,PE-RTⅡ管道可以采用无补偿冷安装的敷设方式;膨胀量很小,可以不考虑热补偿。在适用供热工况下,PE-RTⅡ直管段的应力验算合格,满足要求。在适用供热工况下,只需要根据PE-RTⅡ管道的最大工作压力和设计应力来选择管系列,就可以保证其直管段应力验算合格。PE-RTⅡ直埋管道保温层应力符合规范要求。保温层实际承受压力为最大可承受压力的9. 09%～25. 07%,实际轴向剪切力为最大可承受轴向剪切力的13. 63%～37.61%。说明保温层在正常覆土深度情况下是安全的。     

热力管道无补偿直埋敷设的可行性

针对供热管网的无沟直埋敷设方式，根据管道材料承载应力的能力及土壤与管道保护外壳之间的磨擦力对管道所产生的约束，按照弹性分析方法，通过对管道承受的应力及其在土壤中的受力情况进行分析，阐述直埋管道采用无补偿直埋敷设的可行性，并提出工程上可采用的方法。     

浅议直埋敷设供热管道受力计算与应力验算

为保证直埋供热管网运行的安全性,并充分发挥管材的承载能力,介绍了国电榆次热电厂配套供热管网中直埋热水管道的受力计算和应力验算,提出了针对性的建议。     

直埋敷设中减少补偿器和固定支座的方法

对于无补偿直埋敷设供热管道,在采用增大管道埋深、改变管道走向或增大弯头弯曲半径的方法减小弯头应力的基础上,在弯头处回填松软材料,可使弯头应力进一步减小,取消弯头两侧的固定支座。对于有补偿直埋敷设供热管道,可利用土壤的约束作用调整过渡段长度,减少补偿器及固定支座的数量。     

热网直埋管道的失效方式浅析

对直埋供热管道的应力及失效原因进行了分析,对管径相对较大的直埋供热管道的主要失效方式及原因进行了阐述,并探讨了大管径热网直埋供热管道设计中应注意的问题,对直埋供热管道的设计具有参考价值。     

直埋供热管道应力及热位移的分析

分析直埋敷设供热管道在工作温度循环变化过程中管道应力、热位移等参数的变化特点。通过分析长直管段和短过渡段管段的工作过程中应力、热位移等参数的变化,研究了直埋敷设管道热位移对管道安全的影响。     

热力直埋敷设管道强度的计算与设计

本文介绍了直埋热力管段的构成,介绍了直管段的受力分析及应力的计算方法,并以实际工程为例,从管道强度计算分析影响当前直埋管道无补偿敷设的条件。     

直埋无补偿冷安装技术在长输管线中的应用

本文简要介绍供热管道直埋敷设方式,从管道安全性、经济性等方面分析直埋无补偿冷安装技术的优势。但在实际工程中仍会遇到各种各样的问题,有时这些问题非常棘手。设计直埋供热管道的强度时应该积极采用不同的技术措施,这样才能避免因管道性质不同从而产生不同应力对管道的破坏,因此我们需要研究选择不同的安装方式要具体问题具体分析,针对不同的管段采用不同的措施,这样才能够使得直埋热管道有效运行。     

直埋供热管道敷设的应力计算与设计

结合国内外新研究成果,介绍了大口径、高温、高压直埋供热管道的应力分析和应力计算方法,并探讨了直埋供热管道的失效方式,以提高大口径直埋供热管道设计水平,确保管道工程的安全性和可靠性。     

直埋供热管道应力原位测试

采用信号无线远程传输技术对室外直埋供热管道钢管应变进行了长期实测。测试结果表明大口径直埋供热管道断面的受力情况复杂,应建立有别于小口径管道的受力分析模型。     

提高直埋供热管道安全运行的途径

探讨了提高直埋蒸汽、热水供热管道安全性的途径。对于直埋蒸汽供热管道,应通过合理布置固定支座,划分补偿管段,补偿管段的划分方法应与直埋热水供热管道区别对待;合理布置疏水装置,避免水击的出现。对于直埋热水供热管道,须对管道安定性、竖向稳定性、局部稳定性进行验算。