,
6《.,4 管道应力计算!和柔性分析
【
《
6?.4.1 》。。 管道应力》计,算可分?。为简易应《力计算和详细应力】计算:。并应符合《下列规定
—
,
:
1— 当更换已成功应!用的管线时可—采,用简易应力》计算;?
《
2【 当与已分析实施!过管:线是同类《管线时可采用简【易应力?计算:;
! :3 按本规范第】6.2?.5条~第》6,.2.7条规定【设置膨胀节的管线】可采用简易应—。力计算?;
—
》。4 其《他管线?宜进行详《细应力?计,算
6.!4.2 简易【应力:计算:应包括下列》计算内容
!
1 设!。计压:力,引起的?环向应力;
—
》 2 — 设:计压力引起的轴向】应力;
! :。。 3 自重引起!的轴向弯《曲应力;
】
? 4 》 均布和集中载荷】作用下的挠曲变形】;
【 《5 : L形膨胀》节和Π形膨胀节【的,面内弯矩和离—面弯矩?引起的应《力;
【
6 其!他持:续载荷、《偶然载荷引》。起的应力《;
—
: 7《 轴向压缩稳【定和外压稳定;
!
?
, 《8, 支架《处直:径,大于600》mm管道的应力;
!
!9 其他需要【计算的应力
【。
:
6.4.—3 详细应力计算!宜采用计算机—辅助应力分析—并应包括下》列计算内容
!
? 1 设计】压,。。力引起的环向—应力;
》
】2 设计压力引起!的,。轴,。向应力;
!
《 3: 热膨胀引起的】轴向应力《;
?
】4 自《重引起的轴向弯曲】应力;
《
【 :5 热《膨胀和内《压引起?的弯曲应《力;
》。
》 6 其他持续!载荷、偶然载荷或】热载荷引起的—应力;
《。
《。
7 【 均布和集中载【荷作用?下的挠曲变》形;
】 8 支】架处直径大》于600mm—。管道的应力;
【
《
, , ?9 其他需—要计算的《应力
《
?
6.?4.4 计算【热膨胀和热》载,荷,所采用的《设计温差《。△T应按下》列,公,式计算?
!
,
? ?式中△Td》设,计,温差(?℃);
—
】 T—p工艺温度(℃)】;
?
—。 ? Ta环】境温:度(℃?)按式(《6,.,4.4-1)—和式(6.4—.4-4)》计算可取最低—温度;按式(—6.4.4-2)】。和式(6.4.【4-3?)计算可《取最高温《度;
【
【 : c系数输送液】体介质时取0.8】5输送气体介质时】取0.8《;
:
,
【 》。 Tas预计【安装温度(℃)
】
《
6.4《.,5, :弯头、三通的柔性】系数f、应力增【大,系数SIF和内压】应力乘子的》确定应符合下—列规定
】
1 弯!头(图6.》4.:5-:1)可分为整体弯】头[图6《.4:.5-?1(a)]》和拼接弯头[图6.!4.51(b)【]弯头的《。柔性系数《及应力增大系数计】算,。应符合?表,6.4.5》-1的规定
【
【 ,2 三《通(图6.4.5-!2)可分为》等,径整体三通》[图6.4.5【-2(a)]—、异径整体三通[】图6.4.5-【2,。(b)]、等径拼接!三通[图6.4.5!-2(c)]、异径!拼接三通[图6.】4.5-2(d)】。]三通的柔性系数】及应力增《大系数?计算应符合》表6.4.5—-2的规定
—
,
】。
6.4》。.5-1 》 弯头?。。
,
?
R-弯头的曲】率半径?;r-?弯头半?径;td-弯—头设计厚度》
表6】。。.4:.5-1 弯头的!柔性系数《及应力增大系数
】
:
:
》
,
注表【中f:为柔性系《数SIF为应—力增大系数m为内】压应:力乘子
《
:
》
:
6.4》.5-?2 三《通,
Di-!管道内径;tM【-主管壁厚》;,tB-支《管壁厚;D》iM-主管内—径,;DiB-支管内径!
《
表6《.4.5-》2 ?三,通的柔?性,系数及?应力增大系数
】
!
, ? 注tM为三通【主管的厚度Di【为三通主管的内【。。径DiB为支管内径!t,B,为支:管靠近?连接处的厚度
【
6—.,4.6 直管的应!力计算应符合下【列规定?。
【。
》
》
?。
,
:
6.4.7 输!送介:质为液体且内径大】于600《mm的管道支架处的!管道轴向应力、【环向应?力和:剪切应力计算应符】合,。下列规定
】
,
《 1 支》架处管道《。的轴向弯曲应—力,应按下列公式—计算
!
:
,
—式中ρL管道输【送液:。体密度(kg/m3!);
—
【 《 L跨距(m)【;
》
【 , Di—管道:内径(m);—
?
》 《 《td管?道设计厚度(m)】;
【 》 γ1、γ!2与支?架包角θ《。有关的系《数应按表6.—4.7-1选用;】
》
? 【。 θ:支架包角(图—6.4.7)—
表【6.4?.7-1 —。γ1、γ2系数【
:
:
?
:
】
图:6.4?.7: 支架包》角
:
》 2 支】架处管?道的最大剪切应力应!按式:(6:.4.7-3)【计算且应符》合式(6.》4.:7-4)的规定【
】。
《 《式中γ3与支—。。架包角θ有关的【系数应按表6.4】。.7-2选用;【
:。
《 : —。 ρL管》道输送液体密度(】k,g/m3《);:
:
】 tt】纤维增强塑料—管道:总厚度?(m)?;
! 】。[τ]层合板的许】用剪切应力(MPa!)按本?规,范式(4.3.8-!4)计算取值
】
:
:表6.?4.7-2》 γ3系数
【
:
【
—3 ?支架处管《道的环向弯曲应力应!按下列公式计—算
—。
【 , 1)?横截面最低》点应按下式计算【
—
》
式中b1!支架的宽度(m【);
—
? 】 W:均布载荷(N—/m)?。。。;
【 : : —γ4与支架包角【θ有关的系数当管】道未与支架》。。固,定在一?起时应按表6.【4.7-《3选用;当管道【和支架?固定在一起时应取】表6.?4.7-3中—给定值的1/—10
】表6.4《.7:-3: γ?4系数
《
—
:
! 2)横截面支架!。包角:点处:应按下式《计算
】
! 式中?γ5与支架包角【θ,有关的?系数应按《。表6.4.7-【4选用
》
《表6.4.》7-4 γ5系数
!
:
》
《6.4?.8 ? 直管的变形计【算应符合《下列:规定
—
《。
】 ,。 3)当—管壁采用Ⅰ》。型和Ⅱ型层合板时式!(6.4.8-2】),和式(?6.4.8》-3)中的轴向单】元拉伸刚度X1ma!。x,应等:于,环向单元拉伸刚【度X1amΦ泊【松比vyx和泊【松比vxy应取【0.3
】
《 3 《两端为滑动支—架或导向支》架时的挠曲》变形应按下列公【式计算
》
【
,
,
6.4《.9 ? 弯头的应力计算】应符合下列规定
!
?
】 式中》Mi面内弯矩—(N·mm》);
》
? — SIF【Φi在面内弯矩【M i作《用下的?环,向系数;《
:
《 ! Mo离面弯矩【(N:。·mm);
—
— !。SIFΦ《o在:离面弯?矩Mo?作用:下的环?向系数?
— : , 3 设计压力引!起的轴?向应:。力,应,按下式计《算
】
【 4 热膨胀引!。起的:轴向弯曲应》。力应按下《式计算
—
:
【。 式中S【IFx?i在面内弯矩—Mi作用下的轴向】系数;
《
,
?
: !SIF?xo在?离面弯?矩Mo作用下的【。轴向系数
!
6.4.》10 三通的应力!计算:应符合下列规定
!
—。 1 》设计压力引起的三】通直管环向应力应按!。下式计算
!
:
— : 式中Di主管的内!径(mm)》;,
— 》 《 tM主管最小厚】度(:mm)
《
【 2 热膨胀及!其他载荷引起的【无方向弯曲应力应取!三个连接处》的最大值《无方向?弯曲应力应》按下:列,公式计算
—
》
》 《式中D?i,。B支:管直径(《mm);
【
】 《 SIFT三通的应!力增大系数;
【。。
】 : ts【取t:M和SIFT—。×t:B的小者(》mm);《
! t】B,。支管壁?厚(mm)》;
《
【。 IB支!管连接处的惯—性矩(m《m,4)
】 3》 支管扭》转应:力应按下《式计算
》
—
?。。
6.4.11 】 直管段《的挠曲变形应—。符合本规范第6【。.3.4条》的规定挠曲》变形计?算时应计入下列载荷!组合
! ?1 : 均布载荷组合应包!括,管,线,管内介?质和管外绝热等【载荷;
! 2 【集中载荷《组合应包括永—久性的点载荷
【
《
6:.4.12 【管线任意《一处的最大组—合应力应包括最【大操作内压产生的应!力,、设计温度范围内热!胀冷缩引起的弯曲】应力:、管道和管中—介质及附带绝—热材料自重》引起的弯曲应力【、外载荷引起—的弯曲应《力和支?架位移?引起的弯《曲,应力等
《
:
6.4—.,13: 管?线任:意一处的轴》。向和:环向应力《应符合简化失效包】络线计算或最大组合!应力不得大于—许用应力最》大组合?应,力计算应符合下列规!定
》。
1 】 直管?和弯头?的最大组合应—力应按下列》公式计算《
—
—。 《式中σ?c,最,大环向或轴》向组合应力最大环向!组合应力应按式(6!。.4.?13-?1)计算《最大轴向组合—应力应按式》(6.4.13-】2)计算;
—
】 【σΦ最大环向应【力;
】 , ? ? σ《x最大轴向应力【;
《
:。
! σs扭转剪切应!力;
》
】 σ—Φp设计压力—引起的环向》应力;
—
! : σΦb热—膨胀引?起的环向弯曲—应力;
》
:
【 》σ,xp设?计压力?引起的轴向》应力;
【
】 σxb【热膨胀引起的轴【向弯曲应力;
【
《
—。 σab】自重引起《的轴向弯曲应力【;
:
!。 , σa【c带约束端》管线热膨胀引起【。的轴向应力
!
: 2 — 三通支管》的,最大组?合应:力应按下式》计,算
》
】 3》 , 直管的轴向压应力!计算应符合》下,列,规定
】。 】1,)整体管壁横截面】受压时应按》。下式计算
】
】。 式中F【s压缩稳定》安,。全系数取值不应小于!4;
《
?
? :。 : L》全约束?管线系统的》受压缩直管段长度、!带有端部压》缩载荷的垂》。直管段长度、管壁】横截面整体受—压缩应?力的无?支撑管道长度(m】)
! 2)】局部管壁《横截面受压时应按】下式计算
】
,
—
— 3)当—管壁:采用:Ⅰ型和Ⅱ《。。型层合板时》式(6.4.13-!6,)和式(6.4.】13-7)》中的:。轴向拉伸模量E1】amx?应等于环向拉伸【模量:E1:am:。。。Φ
:
6.【4.1?4 采用失—效,包,络线分析《时应分别计》算在包括《热膨:胀载荷的持续—作用工况《、不包括热膨—胀载:。。荷的持续作用工况】和偶然短时》作用工况下管线各危!险,点的轴向和环向【应力值该危险点的】应力状态应在简化】。失效包络线内
【。
,