波纹补偿器对燃气管架作用力的量化分折法

1、波纹补偿器对燃气管架作用力的量化分折法2004-9-2分享到：QQ空间新浪微博开心网人人网一、引言江南城市，傍水而建，燃气管网难免要穿、跨越河流，穿、跨方式多样，其中，穿越形式有大开挖、顶管等；跨越形式有拱管、随桥跨越等。实践中，为了美观、施工方便、便于检修等原因，多采用随桥跨越的方式。而随桥敷设的燃气管会受到大气温度变化的影响，产生变形而损坏燃气管道，为防止这种情况的发生，多采用加波纹补偿器补偿温差变形的作法。然而，波纹补偿器在补偿管道冷热变形的同时，增加了对管架的轴向推力，可能对桥梁安全构成隐患。本篇文章针对波纹补偿器对随桥敷设的燃气管架的作用做了量化分析，并提供出支座最小限度承载力的数据

2、，可作为设计支座的依据。此法，已在实际工程中得到运用。二、波纹补偿器的作用及常用形式由于燃气管道直接受到阳光的照射，管道表面温度变化大，使管道轴向长度发生变化，并产生拉(压)应力。两端固定的钢管由于伸缩而产生附加应力，如果附加应力超过了许用应力，钢管就有被破坏的危险，以致发生燃气泄漏事故。为此，架空管道常采用波纹补偿器调节、补偿由温度变化而引起管道长度的伸缩。补偿量可按下式计算：L=0.012t*L式中：L管道的补偿量(mm)t最大管壁温差()L两固定端之间的管段长度(m)按最大温差(-1060)，两固定端长度20m计，管道的补偿量为168mm，这个伸缩量是钢管靠自身的弹性变形吸收不了的。所以

3、，当跨距达到一定长度时，过桥管上可安装波纹管，提高其对轴向伸缩的承受能力。在燃气过桥管中常使用轴向波纹补偿器和大拉杆波纹补偿器。根据桥梁周围的地形条件和轴向波纹补偿器和大拉杆波纹补偿器的安装长度、高度要求选用不同形式的波纹补偿器。当水平空间足够时，宜选用轴向波纹补偿器；当桥梁跨距较大时，宜选用大拉杆波纹补偿器。三、波纹补偿器对燃气管架作用力的量化分析量化分析的目的是计算波纹补偿器对支撑燃气管道的固定支座和导向支座的作用力，提供出支座最小限度承载力的数据。以下分别就轴向波纹补偿器和大拉杆波纹补偿器介绍量化分析方法。(一)轴向波纹管量化分析运用实例一座跨距为13+16+13米的桥，2196的燃气管

4、利用悬挑结构过桥，安装10SGMZP2008F轴向波纹管，见图1：图11受力状态分析：(1)2196无缝钢管自重及冷凝水重3825Kgm。(2)施工、风、雪等荷载。(3)管桥两支点2米外管线上覆土的荷载。(4)桥台1挑臂20001100，预埋一块钢板170060020，放固定支座+补偿器+活动支座；见图2。 图2桥台2挑臂10001100，预埋一块钢板60060020，放固定支座；支墩1、支墩2挑臂10001100，各预埋一块钢板60060012，放导向支座。2量化分析：(1)计算公式及原始数据A、计算公式内压推力Np=100PF，单位N轴向弹力Nx=KxfX， 单位N管道自重产生的摩擦反力N

5、f=9807G，单位Np管道设计压力MpaP波纹管有效面积cm2Kx轴向刚度NmmX轴向补偿量实际值mmf计算系数，当进行预变形，f=12，当不进行预变形，f=1G全部导向支座管线质量KgG1单只导向支座承担管线质量Kg摩擦系数，钢、钢平面为03，钢、钢滚动为01B、原始数据波纹管型号为10SGMZP2008F管道外径Dw=219mm壁厚=6mm管道每米质量3825Kgm(含冷凝水质量)管道补偿段长度为L=42m单只1导向支座承担管线质量段长度为=13m单只23导向支座承担管线质量段长度为：16m管道温差对太阳直射架空管取(45+15)-(-15)=75P=04MPaF=535cm2Kx=74

6、6NmmX=0012L t=378mmf=05C=16065KgC1=4973KgC2=6120KgC3=6120Kg=03(2)固定支座轴向推力计算固定支座轴向推力Ng=Np+Nx+Nf=402KN其中：NP=214KNNx=140KNNf=48KN(3)导向支座轴向推力计算导向支座轴向推力Nd=9807G1则Nd1=15KN Nd2=18KN Nd3=18KN3量化分析结果：通过量化分析计算书，得出：当对波纹补偿器进行预变形时，该管架上固定支座12所受轴向推力为402KN。导向支座23所受轴向推力为18KN，导向支座1所受轴向推力为15KN。(二)大拉杆波纹管量化分析运用实例一座跨距为60

7、米的桥，2196燃气管随桥敷设，由于受桥台及地形限制，没有足够空间安装轴向波纹管，因此只能利用垂直高度安装大拉杆波纹管，见图3： 图31受力状态分析：(1)2196无缝钢管自重及充水重3825Kgm。(2)施工、风、雪等荷载。(3)管桥两支点2米外管线上覆土的荷载。见图4： 图42量化分析：(1)计算公式及原始数据A、计算公式横向弹力NH=fxKY0L，单位N弯矩MNHLw，单位Nm管道自重产生的摩擦反力Nf9807GLW，单位NKY020时的横向刚度，NmmfK温度变化修正系数，取-10G单只导向支座承担管线质量，KgL横向补偿量实际值，mmLW管架至补偿器的中点的距离(按补偿器轴向计算)，

8、m摩擦系数，钢、钢平面为03，钢、钢滚动为01B、原始数据波纹管型号为6DHB2008F1000波纹管补偿能力 YP=Y0=72mm管道外径Dw=219mm壁厚=6mm管道每米质量：3825306Kgm (含冷凝水质量)管道补偿段长度为 L=62m单只导向支座承担管线质量段长度 14=16m管道温差对桥内部管取45-(-15)=60L=0012Lt=4464mmfK=101 G=237169KgKY0=57Nmm G1=61205KgLw=2m=03(2)固定支座横向弹力和弯矩计算A、二端固定点固定支座横向弹力NH+Nf=909KNB、二端固定点固定支座弯矩M=182KNm(3)导向支座轴向推力计算导向支座轴向推力Nd=9807 G1=18KN3量化分析结果：通过量化分析计算书，得出：二端固定点固定支座横向弹力为909KN；二端固定点固定支座弯矩为182KNm；导向支座所受轴向推力为18KN。四、结语波纹管可以利用呈波形的薄钢板桡性件的弹性变形来补偿管道的冷热变形，以减小管子内的附加应力，提高运行中燃气管道的安全性。但它同