天然氣支架承重能力計算之步驟

天然氣支架的承重能力計算需綜合考慮管道自重、介質(zhì)重量、溫差應力、風荷載、震力等永遠及可變荷載,并依據(jù)結構力學原理進行強度、剛度及穩(wěn)定性驗算,具體步驟如下:
一、荷載計算
永遠荷載:
管道自重:根據(jù)管道材質(zhì)(如鋼管、塑料管)、規(guī)格(管徑、壁厚)計算單位長度重量,再乘以管道長度得到總自重。例如,鋼管重量可通過鋼材密度乘以管道體積計算,塑料管則根據(jù)材質(zhì)特性確定單位重量。
保溫層重量:若管道有保溫要求,需計算保溫層重量,不同材質(zhì)保溫層(如巖棉、聚氨酯)單位體積重量不同,需根據(jù)保溫層厚度、外徑等參數(shù)計算體積,再乘以單位重量。
附件重量:管道上的閥門、法蘭、補償器等附件重量通??蓮漠a(chǎn)品說明書或相關標準中獲取,將各個附件重量相加得到附件總荷載。
可變荷載:
內(nèi)壓產(chǎn)生的作用力:燃氣在管道內(nèi)產(chǎn)生的壓力會對管道產(chǎn)生軸向和環(huán)向作用力,需根據(jù)管道內(nèi)徑、壁厚及燃氣設計壓力等參數(shù)計算。
溫度變化引起的作用力:管道溫度變化會導致熱脹冷縮,產(chǎn)生熱應力,計算時需考慮管道材質(zhì)線膨脹系數(shù)、長度及溫度變化范圍。
風荷載:室外管道需考慮風荷載,其大小與當?shù)鼗撅L壓、管道外形尺寸(管徑、高度)及地形地貌等因素有關。
震力:在抗震設防烈度6度及以上地區(qū),需計算地 震作用下支架承受的水平和豎向的震力。
二、支架間距計算
根據(jù)管道材質(zhì)、管徑、壁厚及所承受荷載,通過材料力學強度計算公式,確定滿足強度要求的支架較大間距,同時,考慮管道剛度要求,防止變形過大影響正常運行,如穿越道路或河流的管道需根據(jù)剛度要求適當減小支架間距。
三、支架結構計算
內(nèi)力計算:確定支架結構形式(如懸臂式、門式),采用相應力學分析方法計算內(nèi)力,如懸臂式支架按懸臂梁模型分析彎矩、剪力和軸力。
強度驗算:根據(jù)計算得到的支架內(nèi)力,結合支架材料(如鋼材、混凝土)強度設計值進行強度驗算,確保計算應力不超過材料強度設計值。
穩(wěn)定性驗算:對于高支架或承受較大水平荷載的支架,需進行穩(wěn)定性驗算,防止傾覆或失穩(wěn)破壞,通過計算支架穩(wěn)定系數(shù),結合相關規(guī)范要求判斷穩(wěn)定性是否滿足要求。

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