城镇供热直埋热水管道技术规程81-2013计算汇总

管道壁厚、应力及稳定性计算弯头变形段长度le（转角管段的臂长应大于）《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013公式4.2.3工作管壁厚ð：mm7弯头壁厚可以大一号工作管内径D0：m4.12E-01工作管外径Dc：m4.26E-01管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管2.00E+00土壤横向压缩反力系数C：N/m3100000001000000~10000000钢材的弹性模量E：Mpa1.98E+05直管工作管横截面惯性矩Ip：m42.02E-04与土壤特性和管道刚度有关的参数k：1/m2.66E-02计算值K0.403874弯头变形长度le：m5.694846z型、π型补偿管段可分割成2个转角管段，每个转角管段臂长均应≥管道弯头变形段长度le也可以先算这个壁厚作参考先算这个输入数据工作管屈服温差∆Ty计算（工作循环最高温度-计算安装温度）管道壁厚计算（公式5.2.1）公式5.3.1管道设计压力P：Mpa管道设计压力P：Mpa1.6工作管壁厚ð：mm工作管外径Dc：m0.426工作管内径D0：m管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管2工作管外径Dc：m钢材的许用应力【δ】：Mpa125管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管许用应力修正系数η：0.9屈服极限增强系数n：温度修正系数Y：0.4钢材的弹性模量E：Mpa管道最小壁厚δm：m0.0030122钢材的线膨胀系数α：m/m.℃管道壁厚负偏差B：m0.000482钢材的屈服极限最小值δs：Mpa管道腐蚀裕量C：m0.0015钢材的泊松系数ν管道设计壁厚：m0.0049941管道内压引起的环向应力δt：Mpa圆整后数据:mm5工作管的屈服温差∆Ty:℃屈服温差∆Ty是判断管道会不会进入塑性状态工作的根据，它是按照锚固段内管道在温差无缝钢管20#：取130；螺旋焊缝管Q235B：取125和内压的共同作用下根据屈斯卡屈服条件，管道在弹性状态下能承受的最大温差值。无缝钢管取1.0；螺旋焊缝钢管取0.9当（t1-t0）≤∆Ty时，管道处于弹性状态，满足胡克定律；当当（t1-t0）＞∆Ty时钢管的径厚比,可以取至≤40.1,在这种情况下,DN1000满足局部管道进入塑性状态，由于管壁屈服，造成管道内轴向应力达到极限并产生塑性变形，以致屈曲的壁厚为14mm；DN900满足局部屈曲的壁厚为12mm；对过渡段长度、热伸长量和管道轴向力发生影响。∆Ty、Lmin、Lmax组成直埋管道三项重要边界条件。再算这个输入数据保温管与土壤间的单位长度摩擦力计算（N/m）公式5.1.3最小摩擦系数μ1：0.2最大摩擦系数μ2：0.40.2~0.4削力拱工作管外径Dc：m0.426保温厚度δ：E49注释：黄色表示输入数据；注释：红色表示输出数据；注释：蓝色表示计算数据。CmRM36001wRDC3600wwDM'q'q保温厚度δ：mm55D133~377:50mm;D426~529:55mm;外护管外径D：m0.536D630~820:65mm;D920~1220:70;D1420:80工作管壁厚ð：mm7工作管内径D0：m0.412土壤密度ρ:kg/m31800重力加速度g：m/s29.8管道覆土深度：m1.2管道中心线覆土深度H：m1.468管道中心处土壤应力：Pa25895.52管道单位长度自重：N/m708.49607以后可用除9.8为公斤保温单位长度自重：N/m48.844396以后可用介质单位长度自重：N/m1305.8406水包括介质在内保温管单位长度自重G：N/m2063.1811保温管与土壤间的最小单位长度摩擦力（N/m）6154.455此数用于右表保温管与土壤间的最大单位长度摩擦力（N/m）12308.91此数用于右表老规范8716.63917433.28直管段局部稳定性验算一（公式5.4.2）当量应力变化范围（校核直管段长度，如不满足应力范围要求DN》500应进行局部稳定性验算，不得出现屈曲、皱折管道必须全部布置成过渡段，长度不能超过下式）公式5.3.5轴向压杆稳定（由于土壤摩擦力热胀变形或局部沉降造成）钢材的泊松系数ν管道设计压力P：Mpa（区分供回水）1.6管道设计压力P：Mpa（区分供回水）钢材的泊松系数ν0.3工作管壁厚ð：mm工作管壁厚ð：mm7工作管内径D0：m工作管内径D0：m0.412工作管外径Dc：m工作管外径Dc：m0.426管道内压引起的环向应力δt：Mpa管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管2管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管钢材的线膨胀系数α：m/m.℃0.0000124钢材的许用应力【δ】：Mpa钢材的弹性模量E：Mpa198000钢材的线膨胀系数α：m/m.℃管道工作循环最高温度t1：℃90钢材的弹性模量E：Mpa管道计算安装温度t0：℃10管道工作循环最高温度t1：℃计算轴向力温差（t1-t0）：℃80管道工作循环最低温度t2：℃Dc/ð60.857143计算应力变化范围温差（t1-t2）：℃α×E(t1-t0)+ν×P196.896内压、热胀应力当量应力变化范围δj：Mpa分母：1277.61313【δ】：Mpa分子/分母：154.97649验算验算：合格不满足时过渡段长度L：m工作管管壁横截面积A：m2Dc/ð=(E/分母)为合格不满足时过渡段长度L：m直埋热水管道从整体看属于杆件，局部看属于薄壁管壳，对于大管径、高温度、高压力直埋热水管道，特别是大直径，横截面受到较高压应力作用，达到临界水平后有可能发生局部屈曲，局部产生较大变形，导致管道局部褶皱而失效（起包）。管道局部屈曲多发生在应力不连续，管壁有缺陷的地方。直管段局部稳定性验算二（公式5.4.4）由于承受较大静土压力和机动车动土压管道不得出现径向失稳DN》500应进行径向稳定性验算工作管道最大变形量∆x工作管壁厚ð：mm7工作管内径D0：m0.412工作管外径Dc：m0.426管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管2弯头工作管强度验算钢材的弹性模量E：Mpa198000工作管平均半径r：m0.206管顶覆土深度m管顶单位面积总垂直荷载W管顶单位面积总垂直荷载W：Kpa62见右1.362分子：45.6399361.460分母：10330.8661.558工作管道最大变形量∆x：m0.00441781.656验算：∆x与0.03DC的关系合格0.03DC0.01278∆x≤0.03DC为合格管道竖向稳定性验算（公式5.6.1）直管段垂直荷载应符合：Q≥（γs×Np.max2)×f0/(E×Ip×106)管道介质温度升高时，管道中产生轴向压力，有向轴向管道设计压力P：Mpa（区分供回水）1.6法向方向凸出使管道弯曲的倾向，正常情况下地下稳定，工作管壁厚ð：mm7当周围土壤约束力较小或因周围开挖而减小，受压管道工作管内径D0：m4.12E-01会在横向约束最弱的区域丧失稳定，并在水平或垂直方向工作管外径Dc：m0.426推开土壤形成弯曲的凸出管段。管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管2竖向失稳可能是设计不周引起，水平失稳多为埋地供热管道钢材的弹性模量E：Mpa1.98E+05投产后由于其他管线开挖引起。直管工作管横截面惯性矩Ip：m42.02E-04由于小口径管道一般敷设较浅，自重轻，因此在管网设计中对小管管道工作循环最高温度t1：℃90道的整体失稳应更加注意，无补偿冷安装时，通过增加埋深的方法。管道计算安装温度t0：℃10解决整体失稳问题。大口径管道可以采用预应力方法和降低无补偿计算轴向力温差（t1-t0）：℃80管段(锚固段)的最大轴向压力，以避免整体失稳问题钢材的泊松系数ν0.3DN1000预制直埋保温管道敷设深度1.5m时就满足抗垂直失稳的要求。管道内压引起的环向应力δt：Mpa47.085714工作管管壁横截面积A：m29.21E-03钢材的线膨胀系数α：m/m.℃0.0000124锚固段内管道最大轴向力Np.max：N1679675.8见公式5.3.4（α×E×（t1-t0）-ν×δt）×A×106初始扰度f0：m0.0766814见公式5.6.2安全系数γs：1.1等式右边：5945.2165保温厚度δ：mm55D133~377:50mm;D426~529:55mm;外护管外径D：m0.536D630~820:65mm;D920~1220:70;D1420:80土壤密度ρ:kg/m31800重力加速度g：m/s29.8管道覆土深度：m0.7主导因素，没连锁管道中心线覆土深度H：m0.968管道单位长度自重：N/m7.09E+02以后可用除9.8为公斤保温单位长度自重：N/m48.86917以后可用介质单位长度自重：N/m1.31E+03水包括介质在内保温管单位长度自重G：N/m2064.2275单位长度管道上方的土层重量Gw：N/m7163.3274单位长度管道上方的土体的剪切力Sf：N/m4771.5411等式左边:Q=Gw+G+Sf13999.096验算：Q与等式右边的关系合格当不合格时，可采用增加管道覆土深度或管道上方荷载降低管道轴向力Np.max固定支架推力计算允许固定墩微量位移时，固定墩承受推力减小值1、一端为锚固段，另一端为过渡段：固定墩微量位移量∆l：m85~10mm单位长度最小摩擦力Fmin：（N/m）6154.4551钢材的弹性模量E：Mpa198000工作管管壁横截面积A：m20.0092096固定墩承受推力减小值T1:KN13400.112、当两端均为过渡段：固定墩承受推力减小值T2:KN18950.61图1图图1（1）l1≥l2≥LmaxH＝0.1Na（2）l1≥Lmax＞l2H＝Na－0.8（Fmin×l2+Ff2（3）Lmax＞l1≥l2≥LminH＝Ψ×Na－0.8Ff2（4）Lmax＞l1≥Lmin≥l2H＝Na－η×Fmax×l2－0.8Ff2（5）Lmin≥l1≥l2H＝Fmax（l1－0.8l2）+Ff1＝Fmax×l1+Ff1－0.8（图2（1）l1≥Lmax；l2≥lt.maxH＝0.1Na（2）l1≥Lmax；lt.max＞l2H＝Na－0.8（Fmin×l2+N2（3）l2≥lt.max；Fmax＞l1H＝Na－0.8（Fmin×l1+Ff1（4）Lmax＞l1≥Lmin；lt.max＞l2≥lt.max当l1＞l2时H＝Ψ′×Na－0.8N2+Pd当l2＞l1时H＝Ψ×Na－0.8Ff1（5）Lmax＞l1≥Lmin；lt.min≥l2H＝Na－η×Fmax×l2－（6）lt.max＞l2≥lt.min；Lmin≥l1H＝Na－η×Fmax×l1－（7）Lmin≥l1；lt.min≥l2当Fmax×l1+Ff1＞Fmax×（6）lt.max＞l2≥lt.min；Lmin≥l1H＝Na－η×Fmax×l1－（7）Lmin≥l1；lt.min≥l2当Fmax×l1+Ff1＞Fmax×H＝Fmax×l1+Ff1+Ff1－当Fmax×l1+Ff1＜Fmax×l2+N2－Pd×A0时H＝Fmax×l2+N2－0.8（Fmax×l1+Ff1）－Pd×A0《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013工作管屈服温差∆Ty计算（工作循环最高温度-计算安装温度）1.67可以参考E360.4120.426管道类型：1是无缝钢管，2是螺旋钢管21.31980001.24E-05钢材的屈服极限最小值δs：Mpa2350.3管道内压引起的环向应力δt：Mpa47.08571老规范111.005套下表139.312屈服温差∆Ty是判断管道会不会进入塑性状态工作的根据，它是按照锚固段内管道在温差和内压的共同作用下根据屈斯卡屈服条件，管道在弹性状态下能承受的最大温差值。当（t1-t0）≤∆Ty时，管道处于弹性状态，满足胡克定律；当当（t1-t0）＞∆Ty时管道进入塑性状态，由于管壁屈服，造成管道内轴向应力达到极限并产生塑性变形，以致对过渡段长度、热伸长量和管道轴向力发生影响。∆Ty、Lmin、Lmax组成直埋管