天然气支架承重能力计算之步骤

天然气支架的承重能力计算需综合考虑管道自重、介质重量、温差应力、风荷载、震力等永远及可变荷载,并依据结构力学原理进行强度、刚度及稳定性验算,具体步骤如下:
一、荷载计算
永远荷载:
管道自重:根据管道材质(如钢管、塑料管)、规格(管径、壁厚)计算单位长度重量,再乘以管道长度得到总自重。例如,钢管重量可通过钢材密度乘以管道体积计算,塑料管则根据材质特性确定单位重量。
保温层重量:若管道有保温要求,需计算保温层重量,不同材质保温层(如岩棉、聚氨酯)单位体积重量不同,需根据保温层厚度、外径等参数计算体积,再乘以单位重量。
附件重量:管道上的阀门、法兰、补偿器等附件重量通常可从产品说明书或相关标准中获取,将各个附件重量相加得到附件总荷载。
可变荷载:
内压产生的作用力:燃气在管道内产生的压力会对管道产生轴向和环向作用力,需根据管道内径、壁厚及燃气设计压力等参数计算。
温度变化引起的作用力:管道温度变化会导致热胀冷缩,产生热应力,计算时需考虑管道材质线膨胀系数、长度及温度变化范围。
风荷载:室外管道需考虑风荷载,其大小与当地基本风压、管道外形尺寸(管径、高度)及地形地貌等因素有关。
震力:在抗震设防烈度6度及以上地区,需计算地 震作用下支架承受的水平和竖向的震力。
二、支架间距计算
根据管道材质、管径、壁厚及所承受荷载,通过材料力学强度计算公式,确定满足强度要求的支架较大间距,同时,考虑管道刚度要求,防止变形过大影响正常运行,如穿越道路或河流的管道需根据刚度要求适当减小支架间距。
三、支架结构计算
内力计算:确定支架结构形式(如悬臂式、门式),采用相应力学分析方法计算内力,如悬臂式支架按悬臂梁模型分析弯矩、剪力和轴力。
强度验算:根据计算得到的支架内力,结合支架材料(如钢材、混凝土)强度设计值进行强度验算,确保计算应力不超过材料强度设计值。
稳定性验算:对于高支架或承受较大水平荷载的支架,需进行稳定性验算,防止倾覆或失稳破坏,通过计算支架稳定系数,结合相关规范要求判断稳定性是否满足要求。

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