管道支吊架及雙螺栓管夾本身的強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1、載荷組合
不同管道支吊架及雙螺栓管夾的載荷組合應(yīng)符合下列原則:
a、對于承重支架,其設(shè)計(jì)計(jì)算載荷應(yīng)為:基本載荷+豎直位移載荷+風(fēng)載荷和雪載荷中的較大值,同時(shí)應(yīng)考慮摩擦力產(chǎn)生的橫向彎曲剪力;當(dāng)承受 閥排放反力時(shí),尚應(yīng)進(jìn)行反力載荷核算;當(dāng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)并且充水重對其基本載荷貢獻(xiàn)較大時(shí),應(yīng)考慮充水重的影響。但考慮充水重時(shí),不應(yīng)同時(shí)考慮位移載荷和臨時(shí)載荷;對于承重吊架,當(dāng)其吊桿偏轉(zhuǎn)角不大于4°時(shí),不考慮摩擦力的影響;
b、對于固定支架,其設(shè)計(jì)計(jì)算載荷應(yīng)為:基本載荷+位移載荷(包括Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)+風(fēng)載荷和雪載荷中的較大值;當(dāng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)并且充水重對基本載荷貢獻(xiàn)較大時(shí),應(yīng)考慮充水重的影響。但考慮充水重時(shí),不應(yīng)同時(shí)考慮位移載荷和臨時(shí)載荷;
c、限位支架:對于軸向雙向限位支架,其載荷組合的方法同固定支架;對于止推支架,僅考慮位移載荷和摩擦力;
d、導(dǎo)向支架及雙螺栓管夾:對于水平導(dǎo)向支架,其載荷同承重支架,但同時(shí)應(yīng)考慮水平位移載荷;對于豎向?qū)蛑Ъ?,其載荷應(yīng)為橫向位移載荷+風(fēng)載荷。當(dāng)有地震設(shè)防要求時(shí),應(yīng)進(jìn)行地震載荷校核;
e、防振支架:防振管卡同導(dǎo)向支架,摩擦防振支架同止推支架。
2、設(shè)計(jì)溫度
對于附管部件,其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)按下列原則選?。?/span>
a、管道保溫且無襯里時(shí),取介質(zhì)溫度;
b、管道不保溫且無襯里時(shí),取介質(zhì)溫度的95%;
c、管道有襯里時(shí),取實(shí)際管道壁溫;
d、附管部件位于管道隔熱層外面時(shí),取隔熱層外表面溫度。對保冷管道取當(dāng)?shù)芈饵c(diǎn)溫度加2℃;對保溫管道,一般取60℃。
對于生根部件,其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)按下列原則選取:
a、生根在建筑物梁柱、平臺、墻壁或地面上時(shí),取常溫;
b、生根在設(shè)備平臺、裙座或加熱爐鋼結(jié)構(gòu)上時(shí),取常溫;
c、生根在另一管道上時(shí),按附管部件選取;
d、生根在設(shè)備本體上時(shí),若設(shè)備保溫而且無內(nèi)襯里時(shí),取設(shè)備介質(zhì)溫度;若設(shè)備不保溫而且無內(nèi)襯里時(shí),取設(shè)備介質(zhì)溫度的80%;設(shè)備有襯里時(shí),取設(shè)備實(shí)際壁溫的80%;
對于中間連接件,其設(shè)計(jì)溫度應(yīng)按下列原則選?。?/span>
a、一般情況下取常溫;
b、與管道或設(shè)備較近時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取,但不應(yīng)超過附管部件或敷塔(設(shè)備)生根部件的設(shè)計(jì)溫度。
3、支吊架及雙螺栓管夾材料
各部件的材料選取應(yīng)符合下列原則:
a、對附管部件,當(dāng)它與管道直接焊接時(shí),宜與管子同材質(zhì),或材料相當(dāng);不與管子直接焊接時(shí),可選用普通碳素鋼(例如Q235A或Q235AF),但此時(shí)所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計(jì)溫度的要求;
b、對于在設(shè)備(如塔、容器等)上生根的生根部件,當(dāng)它與設(shè)備及雙螺栓管夾直接焊接時(shí),宜與設(shè)備同材質(zhì),或材質(zhì)相當(dāng);不與設(shè)備直接焊接時(shí),可選用普通碳素鋼(例如Q235A或Q235AF),但此時(shí)所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計(jì)溫度的要求;
c、其它生根部件和中間連接件,可選用普通碳素鋼,但所選材料應(yīng)能適應(yīng)設(shè)計(jì)溫度的要求;
d、常用管道支吊架及雙螺栓管夾材料的適用溫度范圍應(yīng)符合表8-5的要求。
e、管道支吊架材料應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)型材。常用的型材標(biāo)準(zhǔn)除表8-4所列的管材、板材和棒材之外,尚有下列常用型材標(biāo)準(zhǔn):
GB702 熱軋園鋼和方鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
GB704 熱軋扁鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
GB706 熱軋工字鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
GB707 熱軋槽鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
GB9787 熱軋等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
GB9788 熱軋不等邊角鋼的尺寸、外形、重量及允許偏差
4、許用應(yīng)力及允許 撓度
關(guān)于雙螺栓管夾材料許用應(yīng)力的選取,不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的規(guī)定。
MSS SP-69標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:一般管道支吊架材料的許用應(yīng)力應(yīng)取下列三個(gè)數(shù)據(jù)中的 小值:
a、材料在室溫下 小抗拉強(qiáng)度的1/5;
b、材料在設(shè)計(jì)溫度下 小抗拉強(qiáng)度的1/4;
c、材料在設(shè)計(jì)溫度下 小屈服強(qiáng)度的5/8;
SH3037標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,支吊架及雙螺栓管夾材料的許用應(yīng)力應(yīng)按GB150的要求確定(見第四章所述)。
由此可見,SH3037標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的許用應(yīng)力值偏高。筆者認(rèn)為,管道支吊架對管道是起保護(hù)作用的,而且某些部件受力面積較小, 容易出現(xiàn)材料失穩(wěn),故應(yīng)該取 大的強(qiáng)度余量。因此,筆者傾向于將一般支吊架材料的許用應(yīng)力按MSS標(biāo)準(zhǔn)確定。事實(shí)上,目前尚做不到按MSS標(biāo)準(zhǔn)確定材料的許用應(yīng)力值,因?yàn)樗荒苤苯硬橛嘘P(guān)的數(shù)據(jù)表獲得。為工程設(shè)計(jì)操作方便起見,支吊架材料的基本許用應(yīng)力可取從GB150中查到的許用應(yīng)力再乘以0.6的系數(shù)(即1/51/3=0.6)。
對于管道支吊架及雙螺栓管夾用螺栓材料,其許用應(yīng)力可取按MSS標(biāo)準(zhǔn)確定的基本許用應(yīng)力的25%;對支吊架材料所受的剪應(yīng)力,其許用應(yīng)力可取按MSS標(biāo)準(zhǔn)確定的基本許用應(yīng)力的0.8倍;壓縮應(yīng)力不應(yīng)超過材料基本許用應(yīng)力的160%。
管道支吊架的承重橫梁在豎直方向的撓度應(yīng)不大于0.004L,L為梁在兩支點(diǎn)間的長度,或懸臂梁端部到支點(diǎn)的長度。
5、管道支吊架及雙螺栓管夾的強(qiáng)度計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一旦管道支吊架及雙螺栓管夾所承受的載荷以及各部件的設(shè)計(jì)溫度、材料、許用應(yīng)力確定的話,管道支吊架的強(qiáng)度計(jì)算便不是太難的事情,一般情況下,用材料力學(xué)的知識即可計(jì)算。由于管道支吊架的型式較多,需要進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的部件也較多,在此不再詳細(xì)介紹。一些標(biāo)準(zhǔn)或?qū)V薪o出了一些計(jì)算方法,可查閱參考。正如前文所述,目前工程上已將常用管道支吊架進(jìn)行了系列化,設(shè)計(jì)人員在大多數(shù)情況下選用標(biāo)準(zhǔn)支吊架及雙螺栓管夾即可,而不必再進(jìn)行支吊架的強(qiáng)度計(jì)算。支吊架標(biāo)準(zhǔn)系列中均給出了相應(yīng)的選用限制載荷,在選用標(biāo)準(zhǔn)管道支吊架及雙螺栓管夾時(shí),只要按允許的載荷選用 能滿足其強(qiáng)度要求。
滄州力瑞管道設(shè)備有限公司 雙螺栓管夾