直埋敷设供热管道的三维有限元分析

本文以钢管管径为610mm的直埋敷设供热管道为例,采用ANSYS有限元分析软件对供热初期的管道进行管道与土壤相互作用的三维有限元分析,得到了管道变形和截面应力的变化规律,对比分析了管道膨胀区域填充垫块对管道变形和应力的影响,其结论可为直埋敷设供热管道的设计及计算提供借鉴。     

直埋供热管道泄漏及保温结构破损非开挖检测

结合工程实例,对直埋供热管道泄漏及保温结构破损非开挖检测方法、步骤、结果进行探讨。被测直埋供水管道规格为DN125~700mm,共24km。利用红外热成像仪、全功能听漏仪对失水量明显的泄漏点进行定位。采用多频管中电流法(PCM法)对直埋供热管道位置及走向进行定位,采用人体电容法(Pearson法)对保温结构破损点检测及定位。出现保温结构破损的直埋供热管道规格为DN 125~600 mm,破损点数量为22个。被测直埋供水管道保温结构破损情况不严重,整体状态良好。     

大口径预制直埋供热管摩擦系数的实验研究

为了满足集中供热对大口径预制保温管直埋敷设设计的需要,针对DN800、DN700、DN600三种规格的硬质聚氨酯保温、外护高密度聚乙稀保护壳的供热直埋管道进行了实验研究。通过对施工变量、运行变量的工程测量及计算得到三种规格的预制直埋供热管道与回填砂的摩擦系数样本值。按极大似然法原理计算出三种规格的预制直埋供热管和回填砂的摩擦系数以及样本方差的估计值,并按照摩擦系数和样本方差的估计值进行了摩擦系数的区间估计。分别给出了置信度为95%、99%下摩擦系数的置信区间。DN800、DN700、DN600等规格的摩擦系数极大似然估计值依次为0.31、0.28、0.24;置信区间依次为0.24～0.38、0.23～0.33、0.22～0.26。计算数据可供集中供热管道工程直埋敷设设计选用。     

L形直埋弯头应力计算实验研究

为使有限元法准确用于直埋供热管道L形弯头的应力计算,直埋敷设了DN800预制保温管实验台,测试了5种供水温度下L形弯头的应变,将实验应变值与有限元解进行对比分析,验证了有限元模型及其边界条件的正确性。这种经过实验验证的有限元法可准确用于小于弹性臂长的DN600~DN1200直埋供热L形弯头的应力计算。     

DN1400mm热水直埋管道的几点设计体会

介绍了热水直埋管道的发展概况和DN1400mm直埋管道的强度计算原理,在国内现有规程的基础上给出了DN1400直埋管道的敷设方式,对管网中的三通、弯头、折角等节点进行了应力分析,并给出了降低应力水平的方法。     

大口径预制直埋供热管摩擦系数变化规律的研究

为了满足大口径预制保温管直埋敷设的热力计算需要,寻找摩擦系数变化规律,简化因摩擦系数”存在”最大值和最小值造成的复杂热力计算,针对DN800的硬质聚氨酯保温、外护高密度聚乙烯保护壳的供热直埋管道进行了工程实验研究。连续三年测试了DN800直埋供热管道和回填砂的摩擦系数。经过数据整理得出了以下结论：摩擦系数的大小变化决定于运行温度和安装温度差,和“推动次数”无关。供热直埋管道热力计算,应按照设计温度和安装温度差确定相应的摩擦系数（设计温度和安装温度差大于屈服温差时取屈服温差）。建议对现行《规程》涉及到最大摩擦系数、最小摩擦系数的相关条款修订为设计温度下的摩擦系数,并据此进行热力计算。     

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。     

基于城市直埋式供热管道的可靠性验算

可靠性验算是城市直埋式供热管道的设计和运行管理的重要环节,为了保证直埋式供热管道在一定运行条件下和在规定的时间内安全可靠地运行,本文通过对城市直埋式供热管道的安装技术的介绍,分析了城市直埋供热管道可靠性验算中有关可靠性指标和相关参数,提出了城市直埋式供热管道可靠性验算的方法。利用可靠性设计方法和相应的理论公式,对城市直埋供热管道进行了可靠性验算。研究结果表明：通过管道壁厚和屈服温差两大指标对供热管道的可靠性进行验算,可以明确满足可靠性前提下的最小壁厚值及屈服温差下限,极大地提高了工程质量。     

大管径热水直埋供热管道保温层厚度的计算

根据热水直埋供热管道的传热原理,对大管径热水直埋供热管道的保温层厚度计算方法进行了探讨。提出保温层厚度的计算应采用控制热水直埋供热管道外表面温度和满足热网输送效率的综合计算方法。     

基于DN1 200直埋供热管道预热温度的研究

结合相关规范要求,对DN1 200直埋供热管道的预热温度进行了研究,并以具体工程为例,对供热管网运行时的泊松力、应力中温、预热下限温度进行了计算分析,通过计算结果得出了一些有价值的结论。     

大管径直埋供热管道穿越河流关键设计内容

结合工程实例，对DN1000mm直埋热水供热管道穿越河流关键设计内容进行了探讨，涉及安装方式的选取、施工方案、工作钢管壁厚计算、抗浮验算、直埋弯头强度验算等。     

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。     

顶管施工引起邻近地下管线附加荷载的分析

利用弹性力学的Mindlin解,推导得到顶管掘进机与土体之间的摩擦力和后续管道与土体之间的摩擦力引起的土体附加应力计算公式。假定土体为Winkler模型,推导得到土体损失引起的垂直向土体附加应力计算公式。研究了顶管施工在邻近垂直交叉地下管线上引起的附加荷载分布规律。研究结果表明：附加荷载的变化规律与地下管线和掘进机的相对位置密切相关,是一个三维问题;随着地下管线与顶管之间距离的减小,附加荷载急剧增大;在正常施工时,竖直方向引起的附加荷载值最大,顶进方向其次,垂直于管壁方向最小。     

Interaktion zwischen Fernwärmeleitungen und dem umgebenden Boden

Interaction of district heating pipelines and the surrounding soil District heating pipelines are subjected to significant temperature changes and therefore interact intensively with the surrounding soil, which hinders the temperature‐induced deformation of the pipeline. The axial deflection mobilizes friction forces and the lateral deflection occurring for instance in arc sections mobilizes bedding resistances. Both soil resistances change with operation period of the pipelines due to cyclic load effects. Moreover, the maximum friction force depends on the operation temperature of the pipeline. The bearing behavior of the pipeline is thus quite complex. In the current design guidelines the complex behavior is considered only in a very simplified way. The report at hand summarizes the knowledge concerning friction forces and bedding resistances and describes an approach followed in a current research project to consider the bearing behavior of earth‐buried district heating pipelines more accurately.     

基于主动式纠偏的曲线顶管施工力学特性研究

曲线顶管施工技术在市政管线工程中得到越来越广泛的应用。在分析曲线顶管施工机理的基础上,提出并对比分析了3种管节纠偏方案,进而结合主动式纠偏方案的施工特点,对三维曲线顶管施工过程中管土间挤压作用力进行计算分析,并推导了管节顶进摩阻力计算公式,其后对管线平面夹角、管线半径及管径大小3个摩阻力影响因素进行单因素分析。考虑管外注浆对管土接触状态的影响,进而引入土压力作用系数对顶进摩阻力计算公式进行修正,并通过对比分析顶进摩阻力的现场实测值、规范建议值及公式计算值,给出了土压力作用系数的建议取值范围。研究表明:主动式纠偏方案在管节姿态调整、施工扰动控制及管身衬砌受力等方面优于其他两种纠偏方案;顶管施工过程中管土间的挤压作用力呈三维复杂状态,不能进行简单的叠加;管线平面夹角对管节转动摩阻力有显著影响,管线半径对侧向顶推摩阻力和管节转动摩阻力均有一定的影响,而管径大小则主要影响地层土压力摩阻力的数值;管土接触状态是真实存在的,其土压力作用系数的取值范围大致在0.2~0.6之间。     

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。     

安定性分析在热力管道设计中的应用

利用安定性分析方法,分析直埋敷设热水管道在温度循环变化过程中管道热应力的变化,说明热水管道可以实现无补偿直埋敷设。