供熱直埋熱水管道無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的問(wèn)題探討.pdf

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1、２０１５年第７期（總第１６０期）江西建材建筑與規(guī)劃設(shè)計(jì)供熱直埋熱水管道無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的問(wèn)題探討■羅謹(jǐn)■上海三益建筑設(shè)計(jì)有限公司，上?！。玻埃埃埃担罢汗嶂甭駸崴艿罒o(wú)補(bǔ)償敷設(shè)具有施工快、經(jīng)濟(jì)性好、無(wú)泄漏等優(yōu)點(diǎn)，日的軸向壓應(yīng)力σｔ綜合產(chǎn)生的；徑向應(yīng)力σ由于很小，一般忽略。ｘｒ益受到國(guó)內(nèi)供熱管道設(shè)計(jì)方和施工方的青睞。無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)主要基根據(jù)彈性分析理論的要求，上述環(huán)向拉應(yīng)力、總軸向壓應(yīng)力和徑向于安定性分析和彈性分析理論。目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)中對(duì)無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)的應(yīng)力（忽略）的綜合應(yīng)力應(yīng)該小于管材的許用彈性應(yīng)力。由材料力學(xué)適用條件缺乏明了

2、的分析。本文介紹了直埋管道無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的研究現(xiàn)的第四強(qiáng)度理論，即為：狀，利用彈性分析理論對(duì)某一小區(qū)的無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)工程進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)驗(yàn)算，以供其他設(shè)計(jì)參考。σ＝１［（σ－σ）２＋（σ－０）２＋（０－σ）２］＝ｅｑｔａｘａｘｔ槡２關(guān)鍵詞：供熱管道無(wú)補(bǔ)償直埋應(yīng)力２２槡σｔ＋σａｘ－σｔσａｘ１．３５［σ］（１）城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式主要有架空敷設(shè)、地溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)。式中：σｅｑ———環(huán)向應(yīng)力和總軸向應(yīng)力的綜合應(yīng)力，ＭＰａ；由于地溝敷設(shè)不影響地上路面和構(gòu)建物，敷設(shè)更加靈活可靠，因此在供σｔ———內(nèi)壓力作用下產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力，Ｍ

3、Ｐａ；暖工程中曾經(jīng)廣泛應(yīng)用。但是地溝敷設(shè)所需要的工程量較大，投資較σａｘ———由內(nèi)壓和溫升產(chǎn)生的總軸向應(yīng)力，ＭＰａ；多，而且需要設(shè)置較多的補(bǔ)償器和固定支架，因此規(guī)范中推薦采用直埋［σ］———管材的基本許用應(yīng)力（彈性應(yīng)力），ＭＰａ。［１］３　工程實(shí)例敷設(shè)。目前國(guó)內(nèi)供熱工程中也已經(jīng)普遍采用直埋敷設(shè)方式。管道直埋敷設(shè)方式又分為無(wú)補(bǔ)償和有補(bǔ)償方式。一般情況下，供３．１　工程簡(jiǎn)介熱管道由于介質(zhì)溫度與安裝溫度存在較大溫差，管道安裝后會(huì)伸長(zhǎng)，如該工程位于河南衛(wèi)輝市某大型住宅小區(qū)，利用地源熱泵系統(tǒng)為小果不做補(bǔ)償措施，一旦管道承受的應(yīng)力超過(guò)

4、許用應(yīng)力，有可能造成管道區(qū)提供冬季熱源。小區(qū)面積超過(guò)５０萬(wàn)平方米，供暖室外管線繁多，最破裂等現(xiàn)象。但是在直埋敷設(shè)的情況下，管道與土壤之間的摩擦力與粗的主干管公稱(chēng)直徑達(dá)到ＤＮ２５０。如果利用有補(bǔ)償直埋方式，預(yù)計(jì)需管道熱應(yīng)力相抵消，會(huì)約束管道熱伸長(zhǎng)，因此給無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)帶來(lái)可行要補(bǔ)償器１００多處，另外還需要考慮固定支架和導(dǎo)向支架等附屬設(shè)施，性。不但增加了施工難度和投資金額，并且管道存在泄漏的可能。因此在１　直埋管道無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的研究現(xiàn)狀保證熱膨脹應(yīng)力不超過(guò)管道許用應(yīng)力的基礎(chǔ)上，工程設(shè)計(jì)考慮利用無(wú)直埋管道的無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)主要基于兩種理論：

5、安定性分析理論和彈補(bǔ)償直埋敷設(shè)的方式。性分析理論。安定性分析理論認(rèn)為，熱力管道的內(nèi)壓和外載荷是非自３．２　設(shè)計(jì)條件限性的，而溫差引起的熱應(yīng)力是自限性的，通過(guò)應(yīng)力的組合校核認(rèn)為，本工程供回水溫度為５５－４５℃。所采用的管材是不銹鋼管，鋼號(hào)１５０℃以下的直埋管道，可以不設(shè)補(bǔ)償器。彈性分析理論認(rèn)為，由溫差為Ｑ２３５，工作壓力為Ｐｎ＝１６ＭＰａ，在溫度５５℃的條件下，線膨脹系數(shù)引起的熱應(yīng)力在小于管材許用應(yīng)力的情況下，直埋管道可以不設(shè)補(bǔ)償α＝１２２×１０－６ｍ／（ｍ&℃），彈性模量Ｅ＝２０３×１０４ＭＰａ；基本許用器。進(jìn)一步分

6、析認(rèn)為，只要管道的運(yùn)行最高溫度和安裝溫度之差小于應(yīng)力［σ］＝１２５ＭＰａ，１３５［σ］＝１６８７５ＭＰａ，材料的泊松系數(shù)ν＝０３。按強(qiáng)度條件計(jì)算的最大溫差（即彈性溫差），管道就可以進(jìn)入錨固段，管材的尺寸如下：在長(zhǎng)直管道中就可以不設(shè)補(bǔ)償器。表１　直埋管道設(shè)計(jì)尺寸國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者和專(zhuān)家對(duì)直埋管道無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的應(yīng)用條件和設(shè)計(jì)計(jì)公稱(chēng)直徑ＤＮ８０ＤＮ１００ＤＮ１２５ＤＮ１５０ＤＮ２００ＤＮ２５０算進(jìn)行了研究。張貴學(xué)（２００８）分析了管道在土壤下的受力情況，利用管徑Ｘ壁厚Φ８９Ｘ４Φ１０８Ｘ４Φ１３３Ｘ４Φ１５９Ｘ４５Φ２１９Ｘ６Φ

7、２７３Ｘ７［２］彈性分析理論研究了無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)的可行性。李仲博（２０１２）通過(guò)實(shí)際案例比較了地溝敷設(shè)和無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)兩種方式的設(shè)計(jì)異同，并提按照《城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程》（ＣＪＪ／Ｔ　８１－９８）第［３］出了設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)。黃壽山，劉楓（２０１０）介紹了一種高溫?zé)崴埽椽保豹保矖l的規(guī)定：道無(wú)補(bǔ)償直埋（無(wú)預(yù)熱）敷設(shè)技術(shù)，該技術(shù)以彈塑性理論（即安定性分（１）管道的運(yùn)行最高溫度，應(yīng)采用室外采暖計(jì)算溫度下的熱網(wǎng)計(jì)析理論）為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)過(guò)程中完全不使用補(bǔ)償器，減少了固定墩的數(shù)算供水溫度。本工程的計(jì)算供回水溫差為５５－４５℃，因此選

8、擇管道的［４］量。劉兆明（２０１２）研究了無(wú)補(bǔ)償直埋（無(wú)預(yù)熱）的應(yīng)用條件，分別從運(yùn)行最高溫度為５５℃；［５］安定性分析和彈性分析提出了應(yīng)用要求。王淮，呂國(guó)良，戴東輝（２）計(jì)算安裝溫度選擇安裝時(shí)當(dāng)?shù)氐淖畹蜏囟?。本工程的地點(diǎn)為［６］（２００２）分析了無(wú)補(bǔ)償直埋敷設(shè)的預(yù)熱方法、施工要點(diǎn)和預(yù)熱步驟。河南省新鄉(xiāng)市