固定支架计算书

PAGEPAGE7固定支架计算书一、概况公称直径分别为DN150(1.0MPa）、150(1.0MPa）、200(1.0MPa）、200(1.0MPa）的四根管道并排布置（简称为管道1、2、3、4），长约44m。在出冷冻机房处上采用轴向内压式波纹补偿器二、管道荷重（支吊架间距不大于6米，按61．钢管1重量＝7850×0.159×0.0045×6×3.14×9.8=1037N钢管2重量＝7850×0.159×0.0045×6×3.14×9.8=1037N钢管3重量＝7850×0.219×0.006×6×3.14×9.8=1905N钢管4重量＝7850×0.219×0.006×6×3.14×9.8=1905N2．保温1重量＝60×(0.159+0.028）×0.028×6×3.14×9.8=58N保温2重量＝60×(0.159+0.028）×0.028×6×3.14×9.8=58N保温3重量＝60×(0.219+0.032)×0.032×6×3.14×9.8=89N保温4重量＝60×(0.219+0.032)×0.032×6×3.14×9.8=89N3．介质重量：介质1重量＝1000×0.075×0.075×6×3.14×9.8=1039N介质2重量＝1000×0.075×0.075×6×3.14×9.8=1039N介质3重量＝1000×0.1035×0.1035×6×3.14×9.8=1978N介质4重量＝1000×0.1035×0.1035×6×3.14×9.8=1978N4．管段全重＝（钢管重量+保温重量+介质重量）×1.1考虑地震力，采用10％附加。管段1全重＝（1037+58+1039）×1.1＝2348N管段2全重＝（1037+58+1039）×1.1＝2348N管段3全重＝（1905+89+1978）×1.1＝4369N管段4全重＝（1905+89+1978）×1.1＝4369N管段全重＝2348+2348+4369+4369＝13434N三、管道推力首先定义符号如下：管道推力：T（N）管道重力：G（N）内压强：P(Pa)A3钢弹性模量：E(Pa)管道断面积：A1(mm2)管材断面积：A2(mm2)变形管段长度：L(m)惯性矩：IX(mm4)管道外径:D(mm)管材厚度:δ(mm)管道工作温度：T1(℃)管道安装温度：T2(℃)1．计算钢管惯性矩如下：IX=3.14×(D4-(D-2×δ)4)/64IX1=3.14×(1594-(159-2×4.5)4)/64=6519370mm4IX1=3.14×(2194-(219-2×6)4)/64=22775829mm42．计算内压推力如下内压推力＝A1×P内压推力1＝0.075×0.075×3.14×1×1000000＝17663N内压推力2＝0.075×0.075×3.14×1×1000000＝17663N内压推力3＝0.1035×0.1035×3.14×1×1000000＝33636N内压推力4＝0.1035×0.1035×3.14×1×1000000＝33636N3．补偿器选用如下：补偿量=钢管补偿系数×ABS（T1-T2）×L补偿量1＝0.0125×ABS(60-（-5）)×44=35.75补偿量2＝0.0125×ABS(60-（-5）)×44=35.75补偿量3＝0.0125×ABS(5-40)×44=19.25补偿量4＝0.0125×ABS(5-40)×44=19.25选用补偿器1：1.0RNY150×5，轴向刚度：300N/mm选用补偿器2：1.0RNY150×5，轴向刚度：300N/mm选用补偿器3：1.0RNY200×4，轴向刚度：390N/mm选用补偿器4：1.0RNY200×4，轴向刚度：390N/mm对于有波纹补偿器的管道支架的管道轴向推力：（不考虑预拉伸）TZ=(ΔLT+ΔLP)×波纹补偿器轴向刚度+地震力热膨胀伸长量：ΔLT＝0.0125×（T1-T2）×L内压伸长量：ΔLP＝L×P×A1/（E×A2）=L×P×（D-δ）/（4×E×δ）地震力＝两固定支架间管道全重×0.1对于采用L(Z)形自然补偿的管道支架的管道轴向推力（Z形简化为一端固定的悬臂梁考虑）：TZ=3×(ΔLT+ΔLP)×E×IX/L臂13+地震力对于采用L(Z)形自然补偿的管道支架的管道径向推力：TJ=3×(ΔLT+ΔLP)×E×IX/L臂23+地震力考虑调试等情况下介质的不均匀性，其轴向推力按推力较大的计算；径向推力为支架两端悬臂推力的和。对于有波纹补偿器的管道支架的管道径向推力：TJ=地震力＝两固定支架间管道全重×0.1分析固定支架的受力。G=13434N13434ΔLTC1=0.0125×ABS（60-（-5））×1=0.81ΔLPC1=1000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=0.043ΔLTC2=0.0125×ABS（60-（-5））×1=0.81ΔLPC2=1000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=0.043ΔLTC3=0.0125×ABS（5-40）×1=0.44ΔLPC3=1000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=0.044ΔLTC4=0.0125×ABS（5-40）×1=0.44ΔLPC4=1000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=0.044TC1=3×(0.81+0.043)×2×1011×10-6×6519370/30003＝124NTC2=3×(0.81+0.043)×2×1011×10-6×6519370/30003＝124NTC3=3×(0.44+0.09)×2×1011×10-6×22775829/27003＝368NTC4=3×(0.44+0.09)×2×1011×10-6×22775829/27003＝368NTC=124+124+368+368=984NΔLTD1=0.0125×ABS（60-（-5））×44=35.75ΔLPD1=44000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=1.89ΔLTD2=0.0125×ABS（60-（-5））×44=35.75ΔLPD2=44000×1×106×(159-4.5)/(4×2×1011×4.5)=1.89ΔLTD3=0.0125×ABS（5-40）×44=19.25ΔLPD3=44000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=1.95ΔLTD4=0.0125×ABS（5-40）×44=19.25ΔLPD4=44000×1×106×(219-6)/(4×2×1011×6)=1.95TD1=(35.75+1.89)×300＝11292NTD2=(35.75+1.89)×300＝11292NTD3=(19.25+1.95)×390=8268NTD4=(19.25+1.95)×390=8268NTD=11292+11292+8268+8268=39120N径向推力＝13434固定支架2的结构形式为：受力分析采用的侧视图为：考虑在管道轴向推力的作用下支架型钢立柱A1、B1受拉，A2、B2受压，其拉力与压力相等，按力矩的平衡得支架型钢支架型钢立柱A1、B1受拉力＝（1285/1000）×/2＝32040N。考虑在管道径向推力的作用下支架型钢支架型钢立柱A1、A2受拉，B1、B2受压，其拉力与压力相等，按力矩的平衡得支架型钢支架型钢立柱A受拉力＝（1285/1000）×10747/2＝6905N。考虑在管道重力的作用下型钢支架支架型钢立柱均受拉，其拉力＝13434/4＝3359N。故支架型钢立柱A1承受的拉力最大，拉力＝MAX(32040，6905)+3359＝35399N。考虑在轴向推力的作用下4个型钢立柱同时受剪，其剪力＝/4＝12467N。考虑在径向推力的作用下4个型钢立柱同时受剪，其剪力＝10747/4＝2687N。故型钢立柱承受的剪力＝(124672+26872)0.5＝12753N。受拉型钢支架接面积的计算：S=MAX（α×Tl/σ，α×Tj/τ）Tl为支架受拉力；Tj为支架受剪力；α为安全系数，取3；σ为支架受拉极限应力160MPa；τ为支架受剪极限应力160MPa；S=MAX（3×35399/(160×106),3×12753/(160×106）)=6.64×10-4m故支架型钢立柱可选用L63×6等边角钢，其截面积为7.288×10-4m支架型钢横档计算：支架型钢横档计算：支架横档在垂直重力方向的受力分析。如图，将支架近似的看作简支梁，根据剪力图和弯矩图，其在B点的弯距最大。其每根支架横档的弯距是：Mmax=（0.504×2977+0.172×7346）/2=1382N*m由弯曲正应力强度条件可得：Wz≥ABS（α×Mmax）/σ=3×1382/160000000=25.92×10-6m3=25.92cm支架横档