目前在我國(guó)東北地區(qū)、華北地區(qū)、西北地區(qū)以及山東、河南等省市的地市級(jí)以上城市均實(shí)現(xiàn)了集中供熱,城市熱化率超過(guò)了60%,北京、天津等大城市的集中供熱普及率達(dá)到了80%以上,其熱水網(wǎng)基本上全部采用直埋管道,集中供熱的實(shí)施,改善了大氣環(huán)境和人民群眾的生活品質(zhì),因此深得民心。
隨著集中供熱的普及,供熱系統(tǒng)安全性問(wèn)題也愈來(lái)愈受到各級(jí)政府的高度重視,因此熱網(wǎng)建設(shè)所涉及的各個(gè)方面都要引起重視,特別是設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題,眾所周知,任何工程的建設(shè)都離不開(kāi)工程設(shè)計(jì),工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣是工程成敗的關(guān)鍵所在,因此,設(shè)計(jì)單位必須在源頭嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)始終堅(jiān)持“先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、安全”的原則,并為用戶提供“經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)、安全可靠”的設(shè)計(jì)產(chǎn)品,確保工程建設(shè)順利實(shí)施和安全運(yùn)行。
地形測(cè)量圖、地質(zhì)勘察報(bào)告和地下管線物探圖:按照規(guī)劃局批復(fù)的管線敷設(shè)的方位、走向等具體批復(fù)意見(jiàn),在開(kāi)展施工圖設(shè)計(jì)前,工程設(shè)計(jì)人員必須掌握詳盡的基礎(chǔ)資料和管網(wǎng)走向的地形圖、地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告以及地下管線物探報(bào)告。
設(shè)計(jì)單位提出對(duì)勘察、測(cè)量及地下管線進(jìn)行物探的具體要求,勘察設(shè)計(jì)單位按照規(guī)劃局批準(zhǔn)的管道敷設(shè)方位并依照設(shè)計(jì)單位提出對(duì)勘測(cè)的技術(shù)要求,進(jìn)行地形圖的勘察、測(cè)量工作,并及時(shí)提供地勘報(bào)告和地形測(cè)量圖(比例1: 500,或1:1000);物探單位提供熱力管線沿線及穿跨越區(qū)域內(nèi)的各種地下管線物探圖;對(duì)于在城市規(guī)劃道路上敷設(shè)的管道,應(yīng)由當(dāng)?shù)匾?guī)劃局提供規(guī)劃道路的管線綜合圖;對(duì)特殊節(jié)點(diǎn)重點(diǎn)進(jìn)行詳勘和測(cè)量,如主要道路路口、穿跨越鐵路、河流、高速公路等。
(2)對(duì)于規(guī)劃道路和管線綜合圖,我們需要認(rèn)真分析研究,查看所給定的熱力管線位置與其他管線的間距,交叉管線之間的間距,是否符合規(guī)范要求,這就需要熱力管道設(shè)計(jì)人員及時(shí)與主管的規(guī)劃部門(mén)進(jìn)行溝通,提出對(duì)綜合管線重新進(jìn)行修改的合理化建議。
(3)根據(jù)地形和地下管線的情況,三通出口位置情況,通過(guò)管道縱斷面圖設(shè)計(jì),合理調(diào)整管道敷設(shè)深度以及坡度和變坡度位置標(biāo)明坐標(biāo)、樁號(hào)、和標(biāo)高,合理穿、跨越障礙物,避免局部造成碰撞而采取不當(dāng)措施,避免局部繞行和小曲率半徑彎頭對(duì)接處理措施,減少事故隱患點(diǎn)。
(4)運(yùn)行維護(hù)檢修所需要設(shè)置必要的井室。
(5)充分利用道路的特點(diǎn),盡量利用自然補(bǔ)償,合理設(shè)置補(bǔ)償彎頭的曲率半徑。
(6)合理設(shè)置固定墩和補(bǔ)償器,盡量減少補(bǔ)償器的設(shè)置,特別是波紋補(bǔ)償器的使用要慎重,應(yīng)確保直埋式補(bǔ)償器真正達(dá)到內(nèi)外密封的要求,即確保直埋保溫管的外包護(hù)套管與補(bǔ)償器外保護(hù)套管的連接處,不能因補(bǔ)償器的變形而遭到破壞。
(7)根據(jù)熱網(wǎng)的設(shè)計(jì)參數(shù),確定應(yīng)力水平,可有選擇的采取不用的安裝方式,如冷安裝和預(yù)熱安裝方式。
是否具備冷安裝無(wú)補(bǔ)償直埋條件,是否具備敞槽預(yù)熱條件,不能采取敞槽預(yù) 熱而覆土預(yù)熱時(shí),對(duì)一次性補(bǔ)償器設(shè)置的位置選擇和一次性補(bǔ)償器的受力分析,強(qiáng)調(diào)制造商所提供的一次性補(bǔ)償器的加強(qiáng)擋板設(shè)置應(yīng)能承受最大、壓應(yīng)力。往往由于制造商對(duì)一次性補(bǔ)償器受力分析不清楚,其結(jié)構(gòu)形式與常規(guī)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)形式在承受抗拉、壓應(yīng)力上有很大差異,一次性補(bǔ)償在工程實(shí)踐中遭到破壞的例子屢見(jiàn)不鮮,給供熱企業(yè)造成了不良的社會(huì)影響。
(8)為減少三通、變徑管、閥門(mén)應(yīng)力水平過(guò)大,減少?gòu)濐^處因熱脹冷縮變形過(guò)大對(duì)保溫層和彎頭處外保護(hù)套管可能造成的破壞,應(yīng)采取必要的保護(hù)措施。
鋼管的徑厚比 ,可以取至≤40.1,在這種情況下,
DN1000滿足局部屈曲的壁厚為14mm;
DN900滿足局部屈曲的壁厚為12mm;
在應(yīng)用無(wú)不償冷安裝進(jìn)行直埋管道設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí),還要求必須滿足以下條件:
1)錨固段中的所有管件(如三通和閥門(mén))必須設(shè)計(jì)的以承受高的軸向應(yīng)力。
2)管段施工必須采用相同的鋼材材質(zhì)和公稱壁厚。
3)施工中絕不能出現(xiàn)薄弱部位,諸如小角度折角和在直線及角度上的焊接定位偏差。
4)必須采取措施限制彎頭處因增大的變形而產(chǎn)生的應(yīng)力。
當(dāng)管道截面內(nèi)有缺陷時(shí),如由于安裝定位偏差或類(lèi)似的原因造成環(huán)狀焊縫的焊縫厚度不足,尺寸和壁厚的局部減小(如不加強(qiáng)的三通)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增加管道壁厚,或采取其它措施.
為防止局部屈曲,可參照如下公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算:
因而,難以明確地看出:最不利的工況(即兩側(cè)作用力的代數(shù)和為最大的工況)出現(xiàn)在哪一次管道循環(huán)運(yùn)行次數(shù)上,亦即在摩擦阻力為哪一個(gè)F(由Fmax至Fmin)的工況上。因此,必須對(duì)每次循環(huán)的工況計(jì)算兩側(cè)管道的代數(shù)和,然后才能確定出在哪一狀況下其合成推力為最大的設(shè)計(jì)值。
另外,在計(jì)算設(shè)計(jì)合成推力時(shí),還應(yīng)考慮在單側(cè)推力較小的一側(cè)乘以不均勻抵消系數(shù):
對(duì)于處在滑動(dòng)段的固定墩,摩擦阻力和位移產(chǎn)生的反作用力乘以0.8;
對(duì)于處在錨固段的固定墩,熱脹變形不能釋放而產(chǎn)生的作用力乘以0.9。
可按照《直埋熱水管道設(shè)計(jì)規(guī)程》附錄E,進(jìn)行計(jì)算。
直埋敷設(shè)方式的簡(jiǎn)要介紹
直埋供熱管道的敷設(shè)方式按照長(zhǎng)直管道是否允許出現(xiàn)無(wú)補(bǔ)償管段分為兩大類(lèi):有補(bǔ)償和無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)。無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)按照管道焊接溫度又可分為冷安裝和預(yù)應(yīng)力安裝。
就滿足安定性條件而論,有補(bǔ)償可用于各種供熱系統(tǒng)和敷設(shè)方式,而無(wú)補(bǔ)償敷設(shè)是有條件的,即使采用預(yù)應(yīng)力安裝也是如此。從管段的應(yīng)力變化范圍分析,冷安裝應(yīng)力變化范圍和預(yù)熱安裝相同,但冷安裝管道的應(yīng)力幅度約為預(yù)熱安裝的2倍,即直管段和彎頭的溫升軸向力約為預(yù)熱安裝的2倍。這就增大了直管段向管道附件包括彎頭、折角等釋放變形的能力,引起附件等承受較大峰值應(yīng)力而破壞。理論上管道施工速度和工程造價(jià)看,冷安裝減少了很多管道人為設(shè)置的補(bǔ)償器和固定墩,施工方便、速度快、投資?。欢A(yù)熱安裝次之,有補(bǔ)償相對(duì)最差。而對(duì)于保溫管道質(zhì)量、鋼管的橢圓度、壁厚以及焊接工藝,小角度而處理、管道附件的質(zhì)量、閥門(mén)所能承受的拉壓應(yīng)力等,冷安裝的質(zhì)量要求更高。對(duì)于穿跨域遇到頂管、架空敷設(shè)是如何處理直埋與架空的關(guān)系,是保證系統(tǒng)安全運(yùn)行所必須面對(duì)和要采取措施進(jìn)行處理的。
預(yù)熱安裝的目的是:
(1)減小錨固段(無(wú)補(bǔ)償管段)內(nèi)力和應(yīng)力水平;相應(yīng)減小閥門(mén)、變徑管的軸向力;
(2)減小管道應(yīng)力和變形可能對(duì)預(yù)制保溫彎頭、三通、折角等的破壞;
(3)保證管道的應(yīng)力水平較低,減小管道局部屈曲的危險(xiǎn),尤其是大口徑管道通常DN800以上的管壁較薄,更容易出現(xiàn)局部失穩(wěn);
(4)預(yù)熱安裝可以減小固定墩的推力;
(5)管道應(yīng)力變化范圍預(yù)熱安裝與否無(wú)關(guān),冷安裝預(yù)預(yù)熱安裝時(shí)的應(yīng)力變化相等。
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