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      管道支吊架設計與建模

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      管道支吊架設計與建模

      2022/05/30

      管道支吊架是用以承受管道荷載、控制管道位移和振動,并將管道荷載傳遞到承載建筑結構上的各種組件或裝置。一般由管部、功能件、連接件和根部組成。

      01支吊架分類和裝置
      管道按照性能,分為恒力支吊架、變力彈簧支吊架、剛性吊架、滑動支架、滾動支吊架五類。

      1.恒力支吊架:用以承受管道垂直荷載,且其承載力不隨支吊點處管道垂直位移的變化而變化,即荷載保持基本恒定的支吊架。

      2.變力彈簧支吊架:用以承受管道垂直荷載,其承載力隨著支吊點處管道垂直位移的變化而變化的彈性支吊架。

      3.剛性吊架:用以承受管道重直荷載并約束管系在支吊點處垂直位移的吊架。

      4.滑動支架:將管道支承在滑動底板上,用以承受管道垂直荷載并約束管系在支吊點處垂直位移的支架。

      5.滾動支吊架:將管道支承在滾動部件上,用以承受管道垂直荷載并約束管系在支吊點處垂直位移的支吊架。


      此外,支吊架安裝時,一般需要安裝以下裝置使支吊架達到預期使用目標:導向裝置、限位裝置、固定支架、減振裝置、阻尼裝置。

      1.導向裝置:用以引導管道沿預定方向位移而限制其他方向位移的裝置。水平管道的導向裝置也可承受管道的垂直荷載。

      2.限位裝置:用以約束或部分限制管系在支吊點處某一個或某幾個方向位移的裝置。它通常不承受管道的垂直荷載。

      3.固定支架:用以將管系在支吊點處完全約束而不產生任何線位移和角位移的剛性裝置。

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      4.減振裝置:用以控制管道低頻高幅晃動或高頰低幅振動,對管系的熱脹或冷縮有一定約束的裝置。

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      5.阻尼裝置:用以承受管道地震荷載或沖擊荷載,控制管系高速振動位移,同時允許管系自由地熱脹冷縮的裝置。

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      02支吊架設計規范
      為保證管道支吊架設計成果符合行業規范,保障支吊架的使用安全,管道支吊架設計需遵循以下內容:
      1.在設計和選用管道支吊架時,可根據管道工作溫度范圍按表1對管道系統進行分級。

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      2.支吊系統應保證管道自由的位移或控制管道按預期的要求位移,包括設備接口的端點位移,并為管道系統提供其運行特性所需要的控制度。

      3.確定支吊架間距時,應使管道荷載合理分布,并應滿足疏水及介質排放的要求。

      4.支吊架結構型式應根據管道布置、周圍的建筑結構以及鄰近管道和設備布置情況選擇。支吊架應支承在可靠的構筑物上,且不應影響設備檢修以及其他管道的安裝和脹縮。

      5.支吊架結構和連接(包括螺紋連接和焊接)應滿足強度和剛度要求,并應簡單可靠。除非選用經驗證的標準支吊架零部件,支吊架結構和連接應進行強度和/或剛度計算。

      6.支吊架應具有安裝過程中能調整管道垂直高度的措施。對于公稱尺寸DN65或更大管道的吊架,應具有在承載條件下直接調節垂直高度的能力。

      7.支吊架應能承受管道和相關設備在各種工況下所施加的靜力荷載和規定的動力荷載。支吊架零部件應按對其結構最不利的組合荷載進行選擇和設計。在管道支吊架設計時,應計入下列各項(但不限于)荷載:

      a)管子、閥門、管件及絕熱層的重力;

      b)支吊架零部件的重力;

      c)管道輸送介質的重力;

      d)若輸送介質較輕,則計入水壓試驗或管路清洗時的介質重力;

      e)管道中柔性管件(如波形膨脹節、滑動伸縮節、柔性金屬軟管等)由于內部壓力產生的作用力;

      f)支吊架約束管道位移(包括熱脹、冷縮、冷緊、自拉和端點附加位移)所承受的約束反力和力矩;

      g)管道或管道絕熱層外表面溫度<20 ℃的室外管道受到的雪荷載;

      h)正常運行時,由于種種原因引起的管道振動力;

      i)室外管道受到的風荷載;

      j)管內流體動量瞬時突變(如水錘、汽錘等)引起的瞬態作用力;

      k)流體排放產生的反力;

      l)地震引起的荷載。

      8.支吊架結構設計應根據使用過程中各種可能的工況下在結構上可能同時出現的荷載分別進行荷載效應組合,并取其中最不利組合進行設計。

      9.對于裝有變力彈簧支吊架的管系,各個支吊架所承受的管系重力荷載應計及變力彈簧支吊架在冷狀態和熱狀態下承載力的變化,并由此引起荷載向鄰近剛性支吊架的轉移。

      10.水平方向限位的支吊裝置在其約束方向的荷載還應計及管系中各活動支吊架因摩擦力約束管道位移所引起的荷載傳遞。

      11.在荷載效應組合時,當永久荷載效應對結構有利時,永久荷載取其計算值;當永久荷載效應對結構不利時,對由可變荷載效應控制的組合永久荷載應取其計算值的1.2倍,對由永久荷載效應控制的組合永久荷載應取其計算值的1.35倍。

      12.室外管道受到的雪荷載和風荷載可按GB 50009中規定的方法計算。

      13.動力荷載應根據荷載的動力特性乘以相應的動載系數。


      03管道支吊架建模
      管道支吊架設計時,除了應滿足上述設計規范,還需要選擇合適的建模軟件,如業內知名的管道設計軟件AutoPIPE。
      AutoPIPE除了能進行管道的支吊架設計和分析,還能進行管道整體設計和應力分析,并提供高級線性分析功能包括非線性水力測試、集成式墻熱漸變、內置流體瞬態分析、熱分層或彎曲和地震反應光譜封裝分析等。下面,我們一起來看下軟件的簡介和具體功能:

      AutoPIPE是專用于管道應力分析的高級綜合軟件工具。其直觀的建模環境和高級分析功能有助于提高工作效率,改進質量控制效果。

      管道設計軟件AutoPIPE軟件詳情:http://www.gongniudianqi.com/products/autopi6025.html





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