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【摘要】本论文以管道直埋技能的概述为分析对象，并对直埋供热管道的效果及应力特色进行了阐述，结合该实际情况，对直埋热力管道的强度设计计算进行了探讨。
【关键词】直埋，热力管道，强度设计
中图分类号：TU995文献标识码： A
一、前言
随着当今施工水平的不断提高，生产和生活中对施工过程以及施工质量的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的方法，不断完善直埋热力管道的强度设计计算就成为管道施工中十分紧迫的问题。
二、管道直埋技能的概述
管道直埋技能通常优于有沟埋敷，当前已运用于供热、输油等工程范畴。关于这类疑问，经过数值办法处置，过于杂乱。实践运用中假定保温层外表面温度均匀散布，这样就简化为单层域复连通疑问，该疑问已有解析解。事实上，保温层外表面温度是不均匀散布的。这些年在研讨保温层准静态热力损害以及管道强度和安稳性，剖析埋设区土壤的冻融状况和土壤的热物性改变等许多技能疑问都需求对直埋管道保温层及其土壤邻域的温度场和热流密度进行较精确的剖析，前述简化办法必定致使温度场核算欠精确，以致不能满意后继演算的需求。
三、直埋供热管道的效果及应力特色
所有使管道发生内力及应力的要素都称为效果(又称荷载)。不一样类型的效果，使管道发生不一样性质的应力，进一步能够致使不一样办法的损坏。温度和压力是热力管道上最主要的两种效果。关于直埋管道，还有轴向位移发生的土壤轴向摩擦力和侧向位移发生的土壤侧向紧缩反力。别的，在管道有些布局不连续处会发生应力会集，对应的应力称为峰值应力。峰值应力不会致使明显的变形．但循环改变的峰值应力，也会构成钢管内部布局的损害，致使管道疲惫损坏。因为土壤的均匀支撑，管道的自重没有发生自重弯曲应力，故通常忽略不计。可是关于热网中常用的管道，其公称壁厚要远远大于该压力所需的规划壁厚，内压发生的实践应力也就远远小于管材的屈服应力。相反，因为管道中热胀变形不能彻底开释，使管道发生了较大的轴向压力和压应力，其间轴向压应力能够与屈服应力处于同一数量级上。因而，在直埋敷设热力管道中，内压的影响较小，管道发生爆裂的能够性很小，而温度的影响则较大，管道强度规划中应主要思考温度改变发生的循环塑性变形和疲惫损坏。
四、直埋热力管道的强度设计计算
1、直埋供热管道热力核算
直埋供热管道的敷设通常有两种办法:无抵偿办法及有抵偿办法。无抵偿直埋供热管道敷设规划的理论基础是安定性剖析理论和弹塑性剖析理论。实践证明，关于DN500mm以下，运用温度在150℃下的供热管道能够选用无抵偿敷设办法。有抵偿直埋供热管道敷设分为有固定点和无固定点两种办法。无固定点办法直埋管道敷设需求直管段長度小于两倍的两抵偿器间的最大距。
（一）、最大设备长度核算
直埋管道受热胀大伸长，因为外壳管与沙层之间的摩擦力束缚，因而在管道断面上发生了轴向应力。在固定端处的轴向应力最大，在自在端处轴向应力为零。
（二）、管道纵向安稳最小埋设深度
直埋供热管道在运行时处于轴向紧缩状况，其安稳是靠上部的覆土来坚持。因而，在直埋管道的上部要坚持必定的覆土深度。因为其轴向力核算较为杂乱，通常工程上选用查表的办法。
2、直埋供热管道的规划关键
关于车间内直埋管道敷设，因为上面有地坪，覆土深度可适当削减。别的，当直埋供热管道敷设已有不小于0.003的坡度，当其中止运行时，能够使管网凝结水(或冷凝水)经过自流扫除的情况下，覆土深度可在冻土深度以上。关于北方酷寒区域，因为冻土深度较厚，假如供热管道直埋在冻土深度以下，开挖的土方量是很大的，规划时采纳以上办法可节约出资。在车间内敷设时热抵偿器宜安置在地沟(弹性穴)内，上面设置活动盖板便于检修；在厂区敷设时热抵偿器宜安置在检查井内，但假如选用寿数次数大的直埋型波纹管抵偿器且选用焊接时，可直埋敷设。直埋管道的最高点设放气阀，最低点设放水阀。关于直埋蒸汽管道的敷设应每隔必定间隔设一个疏水设备。放水阀和疏水设备安置于弹性穴或检查井内。一起，弹性穴或检查井内应设有集水坑。
3、直埋供热管道保温布局
（一）、管中管预制保温管
保温资料选用硬质聚氨酯泡沫塑料，耐温性在120℃以下。外套管是高密度聚乙烯管，适用温度规模是-60～120℃。聚乙烯管具有较好的防水性，寿数较长。导线，又称报警线，与报警显示器衔接，用于自动检测直埋供热管道是不是泄漏。管中管预制保温管的标准为DN25～800mm，烟草行业通常用DN25～300mm的供热管道。
（二）、预制保温管
预制保温管由无缝钢管、导线、保温层、保护层4有些构成。预制保温管保温层是硬质聚氨酯泡沫塑料，是一种热固性泡沫塑料，经过化学反应下构成很多气孔，体积胀大几十倍。
（三）、复合保温管布局复合保温管布局保温层有内层岩棉成品或超细玻璃棉(或其他耐高温的保温资料)和外层的硬质聚氨酯泡沫塑料(或橡塑绝热资料)构成。依据直埋供热管道运送的介质最高温度，可先选定外层预制定型标准的硬质聚氨酯泡沫塑料管壳，再核算出内层保温资料的厚度，取25～35mm厚即可。保护层通常选用玻璃钢，因为此种保温布局能够现场制造，价格比预制保温布局低，适用规模广，可依据需求选用耐高温的保温资料。
4、直埋供热管道的安置和敷设
（一）、管材的挑选
埋地热力管道内压通常都很低，由内压致使的整体一次薄膜应力缺乏答应值的50％。发生直接爆破损坏的能够性很小，损坏的最大能够是由温度应力致使的塑性疲惫损坏。因而，在挑选管材时，应主要从抗疲惫功能来思考。轴向温度应力与管壁横截面积的大小无关，添加壁厚并不能下降管壁内的轴向应力。相反，它能够添加对固定墩的推力和过渡段的热伸长量。因而，管壁应尽能够挑选较薄的标准。在实践工程中有时因为供货条件的原因，同一直径的管子能够有两种以上的标准。此刻，应留意避免不一样标准的管子混合运用。
（二）、管道的安置
直埋供热管道的安置应符合国家现行标准《城市热力网规划规范》的有关规则。直埋供热管道穿越河底的覆土深度应依据水流冲刷条件和管道安稳性条件断定。直埋供热管道上的阀门应能接受管道的轴向荷载，宜选用钢制阀门及焊接衔接。直埋供热管道变径处(大小头)或壁厚改变处，应设抵偿器或固定墩，固定墩应设在大管径或壁厚较大一侧。直埋供热管道的抵偿器，变径管等管件应选用焊接衔接。
（三）、管道的敷设
直埋供热管道的高处宜设放气阀，低处宜设放水阀。管道应利用转角天然抵偿，可是10—60的弯头不宜用做天然抵偿。从干管直接引出分支管时，在分支管上应设固定墩或轴向抵偿器或弯管抵偿器，并应符合下列规则：分支点至支线上固定墩的间隔不宜大干5m，分支点至轴向抵偿器或弯管的间隔不宜大于20m，分支点有干线轴向位移时，轴向位移量不宜大于50mm。三通、弯头等应力对比会集的部位，应进行验算，验算不经过期可采纳设固定墩或抵偿器等保护办法。当需求削减管道轴向力时，可采纳设置抵偿器或对管道进行预处置等办法。当地基软硬不共同时，应对地基做过渡处置轴向抵偿器和管道轴线应共同，距抵偿器12m规模内管段不该有变坡和转角。
五、结束语
从实践出发对当前直埋热力管道施工中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，强度设计计算工作的主要任务是科学的方法，促进设计工作的开展。
参考文献
[1]王世军；无固定支座直埋供热管道设计计算[J]；区域供热；2008
[2]王乐；直埋敷设供热管道受力计算及计算软件开发研究[D]；长安大学；2008
[3]赵临东；集中供热工程中的直埋管道[J]；山西建筑；2003
【关键词】直埋，热力管道，强度设计
中图分类号：TU995文献标识码： A
一、前言
随着当今施工水平的不断提高，生产和生活中对施工过程以及施工质量的要求也日益渐高。因此，积极采用科学的方法，不断完善直埋热力管道的强度设计计算就成为管道施工中十分紧迫的问题。
二、管道直埋技能的概述
管道直埋技能通常优于有沟埋敷，当前已运用于供热、输油等工程范畴。关于这类疑问，经过数值办法处置，过于杂乱。实践运用中假定保温层外表面温度均匀散布，这样就简化为单层域复连通疑问，该疑问已有解析解。事实上，保温层外表面温度是不均匀散布的。这些年在研讨保温层准静态热力损害以及管道强度和安稳性，剖析埋设区土壤的冻融状况和土壤的热物性改变等许多技能疑问都需求对直埋管道保温层及其土壤邻域的温度场和热流密度进行较精确的剖析，前述简化办法必定致使温度场核算欠精确，以致不能满意后继演算的需求。
三、直埋供热管道的效果及应力特色
所有使管道发生内力及应力的要素都称为效果(又称荷载)。不一样类型的效果，使管道发生不一样性质的应力，进一步能够致使不一样办法的损坏。温度和压力是热力管道上最主要的两种效果。关于直埋管道，还有轴向位移发生的土壤轴向摩擦力和侧向位移发生的土壤侧向紧缩反力。别的，在管道有些布局不连续处会发生应力会集，对应的应力称为峰值应力。峰值应力不会致使明显的变形．但循环改变的峰值应力，也会构成钢管内部布局的损害，致使管道疲惫损坏。因为土壤的均匀支撑，管道的自重没有发生自重弯曲应力，故通常忽略不计。可是关于热网中常用的管道，其公称壁厚要远远大于该压力所需的规划壁厚，内压发生的实践应力也就远远小于管材的屈服应力。相反，因为管道中热胀变形不能彻底开释，使管道发生了较大的轴向压力和压应力，其间轴向压应力能够与屈服应力处于同一数量级上。因而，在直埋敷设热力管道中，内压的影响较小，管道发生爆裂的能够性很小，而温度的影响则较大，管道强度规划中应主要思考温度改变发生的循环塑性变形和疲惫损坏。
四、直埋热力管道的强度设计计算
1、直埋供热管道热力核算
直埋供热管道的敷设通常有两种办法:无抵偿办法及有抵偿办法。无抵偿直埋供热管道敷设规划的理论基础是安定性剖析理论和弹塑性剖析理论。实践证明，关于DN500mm以下，运用温度在150℃下的供热管道能够选用无抵偿敷设办法。有抵偿直埋供热管道敷设分为有固定点和无固定点两种办法。无固定点办法直埋管道敷设需求直管段長度小于两倍的两抵偿器间的最大距。
（一）、最大设备长度核算
直埋管道受热胀大伸长，因为外壳管与沙层之间的摩擦力束缚，因而在管道断面上发生了轴向应力。在固定端处的轴向应力最大，在自在端处轴向应力为零。
（二）、管道纵向安稳最小埋设深度
直埋供热管道在运行时处于轴向紧缩状况，其安稳是靠上部的覆土来坚持。因而，在直埋管道的上部要坚持必定的覆土深度。因为其轴向力核算较为杂乱，通常工程上选用查表的办法。
2、直埋供热管道的规划关键
关于车间内直埋管道敷设，因为上面有地坪，覆土深度可适当削减。别的，当直埋供热管道敷设已有不小于0.003的坡度，当其中止运行时，能够使管网凝结水(或冷凝水)经过自流扫除的情况下，覆土深度可在冻土深度以上。关于北方酷寒区域，因为冻土深度较厚，假如供热管道直埋在冻土深度以下，开挖的土方量是很大的，规划时采纳以上办法可节约出资。在车间内敷设时热抵偿器宜安置在地沟(弹性穴)内，上面设置活动盖板便于检修；在厂区敷设时热抵偿器宜安置在检查井内，但假如选用寿数次数大的直埋型波纹管抵偿器且选用焊接时，可直埋敷设。直埋管道的最高点设放气阀，最低点设放水阀。关于直埋蒸汽管道的敷设应每隔必定间隔设一个疏水设备。放水阀和疏水设备安置于弹性穴或检查井内。一起，弹性穴或检查井内应设有集水坑。
3、直埋供热管道保温布局
（一）、管中管预制保温管
保温资料选用硬质聚氨酯泡沫塑料，耐温性在120℃以下。外套管是高密度聚乙烯管，适用温度规模是-60～120℃。聚乙烯管具有较好的防水性，寿数较长。导线，又称报警线，与报警显示器衔接，用于自动检测直埋供热管道是不是泄漏。管中管预制保温管的标准为DN25～800mm，烟草行业通常用DN25～300mm的供热管道。
（二）、预制保温管
预制保温管由无缝钢管、导线、保温层、保护层4有些构成。预制保温管保温层是硬质聚氨酯泡沫塑料，是一种热固性泡沫塑料，经过化学反应下构成很多气孔，体积胀大几十倍。
（三）、复合保温管布局复合保温管布局保温层有内层岩棉成品或超细玻璃棉(或其他耐高温的保温资料)和外层的硬质聚氨酯泡沫塑料(或橡塑绝热资料)构成。依据直埋供热管道运送的介质最高温度，可先选定外层预制定型标准的硬质聚氨酯泡沫塑料管壳，再核算出内层保温资料的厚度，取25～35mm厚即可。保护层通常选用玻璃钢，因为此种保温布局能够现场制造，价格比预制保温布局低，适用规模广，可依据需求选用耐高温的保温资料。
4、直埋供热管道的安置和敷设
（一）、管材的挑选
埋地热力管道内压通常都很低，由内压致使的整体一次薄膜应力缺乏答应值的50％。发生直接爆破损坏的能够性很小，损坏的最大能够是由温度应力致使的塑性疲惫损坏。因而，在挑选管材时，应主要从抗疲惫功能来思考。轴向温度应力与管壁横截面积的大小无关，添加壁厚并不能下降管壁内的轴向应力。相反，它能够添加对固定墩的推力和过渡段的热伸长量。因而，管壁应尽能够挑选较薄的标准。在实践工程中有时因为供货条件的原因，同一直径的管子能够有两种以上的标准。此刻，应留意避免不一样标准的管子混合运用。
（二）、管道的安置
直埋供热管道的安置应符合国家现行标准《城市热力网规划规范》的有关规则。直埋供热管道穿越河底的覆土深度应依据水流冲刷条件和管道安稳性条件断定。直埋供热管道上的阀门应能接受管道的轴向荷载，宜选用钢制阀门及焊接衔接。直埋供热管道变径处(大小头)或壁厚改变处，应设抵偿器或固定墩，固定墩应设在大管径或壁厚较大一侧。直埋供热管道的抵偿器，变径管等管件应选用焊接衔接。
（三）、管道的敷设
直埋供热管道的高处宜设放气阀，低处宜设放水阀。管道应利用转角天然抵偿，可是10—60的弯头不宜用做天然抵偿。从干管直接引出分支管时，在分支管上应设固定墩或轴向抵偿器或弯管抵偿器，并应符合下列规则：分支点至支线上固定墩的间隔不宜大干5m，分支点至轴向抵偿器或弯管的间隔不宜大于20m，分支点有干线轴向位移时，轴向位移量不宜大于50mm。三通、弯头等应力对比会集的部位，应进行验算，验算不经过期可采纳设固定墩或抵偿器等保护办法。当需求削减管道轴向力时，可采纳设置抵偿器或对管道进行预处置等办法。当地基软硬不共同时，应对地基做过渡处置轴向抵偿器和管道轴线应共同，距抵偿器12m规模内管段不该有变坡和转角。
五、结束语
从实践出发对当前直埋热力管道施工中所遇到的问题以及措施等相关知识，进行了粗略的分析和研究。综上分析，强度设计计算工作的主要任务是科学的方法，促进设计工作的开展。
参考文献
[1]王世军；无固定支座直埋供热管道设计计算[J]；区域供热；2008
[2]王乐；直埋敷设供热管道受力计算及计算软件开发研究[D]；长安大学；2008
[3]赵临东；集中供热工程中的直埋管道[J]；山西建筑；2003