聯(lián)合支架設(shè)置及計(jì)算

*************************項(xiàng)目管廊空調(diào)水管支架強(qiáng)度計(jì)算書編制：錢文魁編制單位：編制時(shí)間：2015年05月15日一、管道布置要求：對(duì)管道進(jìn)行合理的深化和布置是管道支吊架設(shè)計(jì)的前提條件。欲設(shè)計(jì)安全使用、經(jīng)濟(jì)合理、整潔美觀的管道支吊架，首先需對(duì)管道進(jìn)行合理的布置，其布置需考慮以下參數(shù)：1.1、管道布置設(shè)計(jì)應(yīng)符合各種工藝管道及系統(tǒng)流程的要求；1.2、管道布置應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、滿足施工、操作、維修等方面的要求，并力求整齊美觀；1.3、在確定進(jìn)出裝置（單元）的管道的方位與敷設(shè)方式時(shí)，應(yīng)做到內(nèi)外協(xié)調(diào)；1.4、管道宜集中成排布置，成排管道之間的凈距（保溫管為保溫之間凈距）不應(yīng)小于50mm。1.5、輸送介質(zhì)對(duì)距離、角度、高差等有特殊要求的管道以及大直徑管道的布置，應(yīng)符合設(shè)備布置設(shè)計(jì)的要求，并力求短而直，切勿交叉；1.6、地上的管道宜敷設(shè)在管架或管墩上，在管架、管墩上布置管道時(shí)，宜使管架或管墩所受的垂直荷載、水平荷載均衡；1.7、管道布置應(yīng)使管道系統(tǒng)具有必要的柔性，在保證管道柔性及管道對(duì)設(shè)備、機(jī)泵管口作用力和力矩不超出過允許值的惰況下，應(yīng)使管道最短，組成件最少；1.8、應(yīng)在管道規(guī)劃的同時(shí)考慮其支承點(diǎn)設(shè)置，并盡量將管道布置在距可靠支撐點(diǎn)最近處，但管道外表面距建筑物的最小凈距不應(yīng)小于100mm，同時(shí)應(yīng)盡量考慮利用管道的自然形狀達(dá)到自行補(bǔ)償；二、管道載荷分析：按水管內(nèi)盛滿水，考慮水的重量，管道自重，再按支架間距均分，得出附表之?dāng)?shù)據(jù)。序號(hào)管徑外徑壁厚內(nèi)徑水重(Kg/m)管重(Kg/m)總重(Kg/m)4.5米總盡重（Kg）4.5米總附重（Kg）4.5米總重（Kg）4.5米總重（N）1DN50603.5532.214.887.0831.876.3738.24374.762DN65763.7568.53.686.6810.3646.649.3355.97548.503DN80894815.158.3813.5360.9112.1873.09716.264DN10011441068.8210.8519.6788.5217.70106.221040.975DN1251334.512412.0714.2626.33118.4823.70142.181393.376DN1501654.515619.1017.8136.91166.1233.22199.341953.517DN200219620733.6431.5265.15293.1858.64351.823447.848DN250273825751.8552.28104.13468.5793.71562.295510.449DN300325830974.9562.54137.49618.71123.74742.457275.99五、空調(diào)水管支架受力分析:5.1、支架設(shè)置說明：室外管廊支架采用如圖一所示的形式，構(gòu)件為14#槽鋼，鋼板尺寸為180mm×180mm×8mm，螺栓型號(hào)為M14，鋼板與槽鋼焊接，每4.5米設(shè)置一個(gè)。5.2、支架荷載分析5.2.1、垂直荷載管道支吊架垂直荷載根據(jù)性質(zhì)可分為基本垂直荷載和可變垂直荷載，其中基本垂直荷載指管道支吊架所承受的管道重力、介質(zhì)重力等附件的重力等永久性荷載?？勺兇怪焙奢d指管道所承受的活荷載、沉積物重力和發(fā)生地震時(shí)所應(yīng)該承受的特殊變化的荷載。由于可變垂直荷載難以準(zhǔn)確計(jì)算,本計(jì)算書按靜荷載的0.2考慮。5.2.2、水平荷載管道水平方向的荷載是作用在支架上的水平推力，根據(jù)支架類型可分為活動(dòng)支架上的水平推力和固定支架上的水平推力。a.活動(dòng)支架水平推力主要來自管道摩擦力，吊桿水平推力可忽略；水平推力即為管道摩擦力T=μG（μ為摩擦系數(shù)，G為管道垂直靜荷載）b.固定支架的水平推力主要來自補(bǔ)償器的彈性變形力。采用補(bǔ)償器補(bǔ)償?shù)墓艿溃渥饔迷诠潭ㄖЪ苌系乃酵屏檠a(bǔ)償器被壓縮或拉伸所產(chǎn)生的反彈力。由于管廊未設(shè)置固定支架，故在此不詳細(xì)討論。六、支架選型:根據(jù)支架的受力情況，支架在管道重力下或在管道推力作用下，有可能出現(xiàn)一下幾種現(xiàn)象：a：槽鋼會(huì)沿著受力方向被剪斷；b：槽鋼會(huì)沿著受力方向發(fā)生過大彎曲變形，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生彎曲折斷；c：膨脹螺栓沿著受力方向被剪斷；d：膨脹螺栓沿著受力方向被拉斷或拉出。所以合理的選擇支架就是使槽鋼的抗彎和抗剪及膨脹螺栓的抗拉和抗剪滿足要求。將支架建立為如圖二所示的模型，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器可繪制支架的剪力圖、彎矩圖及軸力圖，并求出最大剪力、最大彎矩及最大軸力，如下圖所示。管廊支架圖一管廊支架建模圖二管廊支架彎矩圖圖三管廊支架剪力圖圖四管廊支架軸力圖圖五6.1、受力分析由圖三、圖四可知，單元1為抗彎、抗拉最不利構(gòu)件，最大彎矩為17075.32N·m，最大剪力為23624.30N。由圖五可知，單元8為抗壓最不利構(gòu)件，最大軸力為25700.60N,節(jié)點(diǎn)8受拉力最大為18871.20N。由于該支架為活動(dòng)支架，所以支架水平方向的受力為管道在支架上滑動(dòng)摩擦力，單元1為最不利構(gòu)件，故只分析單元1的水平受力，如下圖六。水平推力：T=G*0.1即：T300=618.71×9.8×0.1=606.34T250=468.57×9.8×0.1=單元1水平方向推力圖圖六單元1彎矩圖圖七單元1剪力圖圖八由圖七、圖八可知，單元1水平方向最大彎矩為329.39N·m，最大剪力為1069.12N。6.2、單元1抗彎強(qiáng)度校核Mx=17075.32N·m；My=Wnx=87.1cm3；Wnyrx=1.05；r=186.71+22.25=208.96＜215，滿足要求6.3、單元1抗剪強(qiáng)度校驗(yàn)V=23624.30N；S=52400mm3；Ix=609cm4；VSIxtw=23624.30×524006090000×86.4、單元8抗壓強(qiáng)度校驗(yàn)Nd=Afd=21.316×100×215=6.5、膨脹螺栓