配管載荷數(shù)據(jù)

1、1、適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于土建、設(shè)備、加熱爐的梁和平臺(tái)設(shè)計(jì)用載荷數(shù)據(jù)的計(jì)算。2、載荷種類和組合2.1載荷種類載荷數(shù)據(jù)應(yīng)包括下列載荷：(1)管道載荷（靜載荷及動(dòng)載荷）管道、隔熱結(jié)構(gòu)、管道內(nèi)介質(zhì)等的重量(2)熱脹反力管道的熱脹及約束點(diǎn)位移反力(3)摩擦力由于管道的滑動(dòng)，在支架上產(chǎn)生的力(4)地震載荷(a)由地震慣性力產(chǎn)生的載荷(b)管道約束點(diǎn)因地震的相對(duì)位移所產(chǎn)生的反力（按熱脹反力計(jì)算）(5)風(fēng)載荷(6)雪載荷(7)沖擊荷載由安全閥泄壓時(shí)的推力和水錘產(chǎn)生的載荷(8)膨脹節(jié)的推力和彈性反力2.2各種狀態(tài)載荷的計(jì)算，應(yīng)考慮下列狀態(tài)，分別計(jì)算其載荷。但是，在操作狀態(tài)下，產(chǎn)生時(shí)荷載變化可以忽略時(shí)，僅以正常操

2、作狀態(tài)為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。(1)水壓/氣密性試驗(yàn)狀態(tài)充水重量、膨脹節(jié)試驗(yàn)時(shí)的推力(2)正常操作狀態(tài)除(3)以外的正常操作狀態(tài)(3)特殊操作狀態(tài)(a)開工狀態(tài)（從開工到正常操作狀態(tài)的過(guò)程）管道在支架上托空、設(shè)備與管道之間的暫時(shí)溫差引起的熱脹反力等。(b)停工狀態(tài)（從正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)到停工的過(guò)程）除與開工狀態(tài)相同外，還應(yīng)考慮緊急停工情況。(c)其它狀態(tài)：如降量操作，蒸汽吹掃等。2.3載荷組合各種狀態(tài)下同時(shí)作用的載荷組合如表1所示。注：(1) 地震載荷，風(fēng)載荷及沖擊載荷的不同時(shí)作用。(2) 水壓試驗(yàn)時(shí)的垂直載荷對(duì)于管架、管墩、構(gòu)筑物等，不計(jì)入其它水壓試驗(yàn)時(shí)的垂直載荷。除此之外，管道根數(shù)少的，僅計(jì)入一根管道的

3、水壓試驗(yàn)時(shí)的垂直載荷。備注：表中的符號(hào)意義如下p：集中載荷（kg）w：載荷（kg/m）q：載荷（kg/m2)3載荷計(jì)算法3.1管道載荷單位載荷單位載荷是單位長(zhǎng)度的下列物質(zhì)的重量之和。(1)管子碳管的單位質(zhì)量量按下式計(jì)算，對(duì)于奧氏體不銹鋼需再來(lái)以1.015W1=0.02466(D-t)t式中 W1鋼管的單位重量，kg/m；D管道外徑，mm；t一鋼管壁厚，mm。(2)隔熱材料隔熱材料的單位重量按下式計(jì)算W2= .p.（D+）式中：W2隔熱材料的，kg/m；p隔熱材料的密度，kg/m3，隔熱材料的厚度,m。D管道外徑，m。(3)管內(nèi)介質(zhì)單位荷載不計(jì)蒸汽、空氣等氣體的重量，標(biāo)準(zhǔn)油品的密度如附圖1所示。

4、(4)其它安裝在管道上永久性的附屬物如伴熱管、襯里材料等(3)注(3)閥門、法蘭、原則上作為集中載荷作用在構(gòu)筑物上的載荷表示法載荷用集中載荷、單位載荷及均布載荷表示，由表2區(qū)分表2作用在構(gòu)筑物上時(shí)載荷表示法集中載荷單位載荷均布載荷管架主梁3,1,3(1)(a)O管架聯(lián)系梁(1)(a)O管墩(1)(a)O支架O(4)平臺(tái)O(4)管溝O(4)注(4)：對(duì)小口徑管道產(chǎn)生的荷載宜利用單位載荷表示載荷數(shù)據(jù)的計(jì)算方法。(1)集中載荷(a)集中荷載所適用范圍如表3所示。表3集中載荷適用范圍適用范圍應(yīng)計(jì)算的集中載荷管架1、下列管道的垂直載荷(6) (1)18以上的液體輸送管道 (2)30以上的氣體輸送管道 (

5、3)1.0t以上管件荷載（如閥門等）2、作用在固定架、導(dǎo)向架的熱脹反力（含膨脹節(jié)的推力和彈性反力）3、作用在固定架、導(dǎo)向架的地震載荷4、由沖擊荷載（如水錘、安全閥推力等）支架各管道的垂直載荷（含管道附件）平臺(tái)各管道的垂直載荷（含管道附件）管溝各管道的垂直載荷（含管道附件）注：(5) 參照表1的注(2) (b) 集中載荷計(jì)算法集中載荷計(jì)算方法如下水平管道的集中載荷管道支架間的1/2的載荷之和（圖1） B點(diǎn)的集中載荷=（L1/2）W+（L2/2）W(1)W:管道的單位重量(kg)垂直管道的集中載荷設(shè)在垂直管道上的承重支架的集中載荷是垂直管道的全部載荷與水平管道的1/2載荷之和（圖2）E點(diǎn)的集中載荷

6、=(L3/2)W+L4W+L5/2W(2)沒(méi)有支架E時(shí)，將垂直管道的載荷作為集中載荷，采用下述的方法將之按比例分配到支點(diǎn)上。 閥門等集中載荷作用在支架上的載荷按比例分配法計(jì)算（圖3）B點(diǎn)的閥門集中載荷=(L1.P1)/L1+(L4.P2)/L2(3)集中載荷宜使用計(jì)算機(jī)計(jì)算管道在支架上托空使集中載荷重新分配，在應(yīng)力解拆后重新評(píng)價(jià)。(2) 單位載荷的計(jì)算（圖4）當(dāng)L<1.2S時(shí)用(4)式計(jì)算單位載荷w= /L (4)（設(shè)最小為0.1(t/m)當(dāng)L>1.2S時(shí)，用(5)式計(jì)算單位載荷W= ×1.2/t(5)（設(shè)最小為0.1t/m)管架聯(lián)接梁的單位載荷計(jì)算法計(jì)算方法如圖5所示：

7、當(dāng)L<1.2S時(shí)用(6)式計(jì)算單位載荷W= W/ Nl(6)(設(shè)最小為0.2t/m)當(dāng)L>1.2S時(shí)用(7)式計(jì)算單位載荷W= W×1.2/l(7)(設(shè)最小為0.2t/m)均布載荷計(jì)算單位面積的均布載荷如表4所示，用載荷等級(jí)表示，例如，算出的均布載荷是0.115t/m2時(shí)，即認(rèn)為其載荷等級(jí)為“d”即0.125t/m2表4載荷等級(jí)載荷等級(jí)abcdefghI單位載荷(t/m2)0.0500.0750.1000.1250.1500.1750.2000.2250.250算出的載荷(t/m2)0.0590.060.0840.0850.1090.1100.1340.1350.1590

8、.1600.1840.1850.2090.2100.2300.2350.259(a) 均布載荷計(jì)算法如圖6所示當(dāng)L<1.2S時(shí)用(8)式計(jì)算均布載荷q= /L (8)當(dāng)L>1.2S時(shí)用(9)式計(jì)算均布載荷q= ×1.2/NL(9)(b)中間梁的均布載荷計(jì)算法中間梁支承的最大管徑如表5所示表5中間梁支承的最大管徑主梁跨度(m)中間梁支撐的最大管徑(mm)10.08.06.020010080（中間梁位于主梁中間）中間梁的均布載荷計(jì)算法如圖7所示當(dāng)L<1.2S時(shí)用(10)式計(jì)算中間梁均布載荷q=/L(10)當(dāng)L>1.2S時(shí)用(11)式計(jì)算中間梁均布載荷q=×

9、;1.2/L(11)(c)中間梁的載荷，也可用主梁和中間梁兩種均布載荷的計(jì)算數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。主梁和中間梁的支承載荷范圍如圖8所示一般情況下主梁支承荷載由土建專業(yè)計(jì)算，主梁支承載荷由(12)式計(jì)算。主梁支承載荷=(主梁均布載荷×(A×L)-(中間梁均布載荷×(A×L/2)(12)3.2熱脹反力（由管道的變形產(chǎn)生的反力）計(jì)算方法管道的熱脹反力的計(jì)算，可由下列任一種方法計(jì)算：(1)圖解法管架或管墩上蒸汽管道的“”形彎管的反力可用圖解法計(jì)算。見40B001“形補(bǔ)償器反力計(jì)算圖表”。(2)計(jì)算機(jī)詳細(xì)解析法適用于圖解法以外的管道的反力計(jì)算，用計(jì)算程序詳細(xì)解析。計(jì)算條件(

10、1)計(jì)算溫差計(jì)算熱脹反力的溫差，是管道安裝與正常操作狀態(tài)的溫差。管道的安裝溫度是與其它設(shè)計(jì)條件一同確定的。但是，特殊操作狀態(tài)時(shí)的溫差，通常是接超過(guò)正常值的150%計(jì)算。特殊操作狀態(tài)時(shí)反力用(13）式計(jì)算。Rs=(Ts/Tn).Rn(13)Rs：特殊操作狀態(tài)時(shí)的反力Rn：正常操作狀態(tài)時(shí)的反力Ts：管道安裝與特殊操作狀態(tài)的溫度差Tn：管道安裝與正常操作狀態(tài)的溫度差當(dāng)利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行應(yīng)力評(píng)價(jià)時(shí)用（14）式計(jì)算Rn。Rn=(Tn/Tr)×（En/Er).Rr(14)Rr：以Tr與Er為基準(zhǔn)的反力Tr：為應(yīng)力計(jì)算所用的溫差En：為正常操作狀態(tài)下材料的彈性模量Er:為應(yīng)力計(jì)算材料的彈性

11、模量溫度下的（即冷態(tài)時(shí)材料的彈性模量）當(dāng)1.1（Tn/Tr）.(En/Er）0.9時(shí)取 Rn=Rr(2)冷緊冷緊將減小反力，反力用下式計(jì)算：(a)各方向同時(shí)冷緊化相同時(shí)Rcn=Rn.C(15)Rhn=Rn(1-(2/3)C)(16)Rcn：管道安裝狀態(tài)實(shí)施冷緊存的反力Rhn：由于冷緊而減小的反力C：冷緊比，對(duì)于材料在蠕變溫度下（碳素鋼380以上，低合金鋼在420以上）工作的管道，冷緊比宜取0.7，對(duì)于材料在非蠕變溫度下工作比管道，冷緊比宜取0.5。(b)各方向冷緊比不同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行解析，在Rcn的計(jì)算中，固定架受力按100%冷緊量考慮，在Rhn的計(jì)算中，固定加受力按予冷緊量考慮。(3)其它

12、其它的計(jì)算條件，應(yīng)根據(jù)管系的應(yīng)力解析規(guī)定杰確定。構(gòu)筑物變形的考慮在管道約束的模型中，構(gòu)筑物原則上作為剛體，忽略管道反力引起的變形。但是，當(dāng)載荷影響構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)時(shí)，需將約束點(diǎn)作為彈性約束，再進(jìn)行計(jì)算（影響的程度由）。(1) 彈性約束的范圍將某一約束點(diǎn)變?yōu)閺椥约s束甩開可能影響其它約束點(diǎn)的受力，所以應(yīng)綜合考慮建立計(jì)算模型。(2)假設(shè)剛度的確定彈性約束點(diǎn)的假定剛度是指梁、柱單位彎曲變形量所產(chǎn)生的反力。梁的彈性常數(shù)由附圖2查取 (3)確認(rèn)計(jì)算用假定剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)后，用實(shí)際的構(gòu)筑物算出的剛度進(jìn)行確認(rèn)計(jì)算。(4)假定的剛度難以確定時(shí)假定的剛度難以確定，而管道允許該約束點(diǎn)變形，此時(shí)，其載荷數(shù)據(jù)如圖11所示。 摩

13、擦的考慮由于管道自重和熱膨反力的摩擦力都作用在支架外，所以載荷數(shù)據(jù)應(yīng)包括摩擦力。由3.3項(xiàng)計(jì)算摩擦力。但是，管架同一梁上支撐多根管道且管道內(nèi)同介質(zhì)，則滑動(dòng)摩擦力可忽略小計(jì)。3.3摩擦力摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)的選取如下摩擦系數(shù)() (1)鋼鋼 0.3(2)石墨石墨 0.15（表面壓力1.5MPa以上）(3)聚四氯乙烯聚四氟乙烯0.10(4)不銹鋼（表面精度0.6S）一聚四氟乙烯（表面壓力1.5MPa以上）0.06計(jì)算方法(1)管道的滑動(dòng)支架管道的滑動(dòng)支架的摩擦力是管道載荷（長(zhǎng)期）與摩擦系數(shù)之積。(2)管道固定支架(a)管架、管墩外管道及類似的平面管系固定支架的摩擦力如圖12。R=R1-R2(設(shè)R1R2

14、)(17)（式中比R=0.1 R2小時(shí)，取0.1R）R1：L1間的摩擦力合力R2：L2、L3間的摩擦力合力W：管道單位重量：摩擦系數(shù)E：彈性模量I：管道截面慣性矩：變形量(b)在三維管道或平面管道用，當(dāng)管道的移動(dòng)方向不明時(shí)，應(yīng)使用考慮了摩擦力的計(jì)算程序進(jìn)行計(jì)算。作用方向(1)管架管道、管墩處的管道及類似管道的摩擦力作用在軸向，原則上不考慮側(cè)向摩擦力。(2)不能忽視側(cè)向摩擦力時(shí)，其計(jì)算方法如圖13所示(3) 正方向（+）和負(fù)方向（）都作用相符的摩擦力。3.4 地震載荷地震載荷是管道的有的載荷（6）分別乘以地震系數(shù)，由土建專業(yè)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和接收的載荷資料分別計(jì)算。注(6)：有效載荷是指為計(jì)算地震力而

15、假定的管道重量。一般管道（地震載荷比摩擦力小時(shí)）(1)水平管道的有效載荷即操作狀態(tài)下的管道荷載（不必重新計(jì)算。按3.1項(xiàng)計(jì)算管道載荷）。(2)垂直管道的有效載荷固定支架及導(dǎo)向支架的有效載荷按下述方法計(jì)算(a)根據(jù)分配載荷的有效載荷計(jì)算法取導(dǎo)向架前后1/2的管道重量之和（圖14）在S1（或S2）產(chǎn)生托空時(shí)將A換成A+A（或?qū)換成B+B），但是，在S1或S2處設(shè)置導(dǎo)向支架時(shí)除外。(b)根據(jù)閥門等集中載荷的有效載荷計(jì)算法閥門等集中載荷是按距離成反比例分配給支架（圖15）集中載荷作用下X點(diǎn)的有效載荷=CP/A(20)集中載荷作用下Y點(diǎn)的有效載荷=DP/A(21)P：閥門載荷對(duì)于在S1或S2點(diǎn)托空時(shí)，

16、按(a)項(xiàng)處理。抗震設(shè)計(jì)的管道（地震載荷比摩擦力大時(shí)，也就是<k時(shí)）水平管道的有效載荷，按下述計(jì)算：(1)軸向約束點(diǎn)的軸向有效載荷地震載荷，根據(jù)各滑動(dòng)支架處的摩擦力，一部分分散到各支架，剩余的由約束點(diǎn)支承（圖16）此時(shí)的摩擦系數(shù)用項(xiàng)規(guī)定的值。軸向約束 “X”點(diǎn)的軸向有效載荷=W：管道單位重量C=(1).a(23)式中：在項(xiàng)規(guī)定的摩擦系數(shù)K：支承管道的構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)抗震系數(shù)a：考慮地震波相位差的減小系數(shù)如表6所示表6直管長(zhǎng)：圖16B的B尺寸a100m1.0>100m0.8(2)導(dǎo)向支架及固定支架的橫向有效載荷地震載荷，根據(jù)各滑動(dòng)支架的摩擦力，一部分分散到各支架，剩余的由導(dǎo)向支架或約束點(diǎn)

17、支承（圖17）“X”點(diǎn)的橫向效載荷=“Y”點(diǎn) 的橫向有效載荷=、k、w與(1)項(xiàng)相同。(3)滑動(dòng)支架(a)水平管道的滑動(dòng)支架的有效載荷是該點(diǎn)支承的管道載荷(3.1項(xiàng))(b)抗震系數(shù)超過(guò)摩擦系數(shù)時(shí)，可用摩擦系數(shù)計(jì)算地震載荷。3.5風(fēng)載荷對(duì)于風(fēng)載荷，原則上由土建專業(yè)計(jì)算。計(jì)算方法按項(xiàng)(載荷數(shù)據(jù)計(jì)算法)由配管專業(yè)算出必要的下列數(shù)據(jù)，并提交土建專業(yè)。(1)管架、管墩、平臺(tái)等提交在管架、管墩、平臺(tái)上的管道布置的立體圖。另外，在管道上設(shè)導(dǎo)向架時(shí)，應(yīng)在管架資料上表示出導(dǎo)向架的位置。(2)構(gòu)架等一般可忽視風(fēng)荷載，如有不可忽視的情況下，應(yīng)在構(gòu)架資料上，寫出規(guī)格大小，提供管道布置簡(jiǎn)圖。載荷數(shù)據(jù)計(jì)算法風(fēng)載荷（風(fēng)力）

18、是對(duì)管道水平方向的作用載荷。在載荷資料上，風(fēng)載荷的表示方法如下：(1)垂直管道及不設(shè)抗風(fēng)用導(dǎo)向架的水平管道F=CD(26)(對(duì)于高壓氣體管道，按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn))F：風(fēng)荷載CD：風(fēng)力系數(shù)，單根管=0.7，對(duì)于并列管道按表7選取表7風(fēng)力系數(shù)配管根數(shù)2345678910111213以上CD1.191.541.781.952.072.152.212.252.282.302.312.45D：在管道的風(fēng)向投影區(qū)（外輪廓寬），有兩根管道以上時(shí)，取平均直徑（含保溫、保冷厚度）為投影寬。但是管徑相差較大時(shí)，在求風(fēng)荷載“F”，公式中的CD.D取Dmax×0.7和D×CD中的較大值。q：風(fēng)（速度）壓按

19、項(xiàng)目的設(shè)計(jì)條件確定L：有效長(zhǎng)度取支架或?qū)蚣埽ù怪惫艿溃┣昂蟮闹Ъ荛g與風(fēng)向垂直的長(zhǎng)度和的1/2之和（圖18） “X”點(diǎn)有效長(zhǎng)度L=(27)(2)設(shè)置抗風(fēng)導(dǎo)向架的水平管道單根或多根管道布置在同一梁上設(shè)導(dǎo)向架時(shí)，導(dǎo)向架或滑動(dòng)架的風(fēng)載荷按下式計(jì)算：(a)導(dǎo)向架L是導(dǎo)向架前后的長(zhǎng)度(與風(fēng)向成直角)的1/2之和。q.D按下式修正：(q.D)1=q.D-w.(28)w：D取平均直徑時(shí)，各管單位載荷的平均值D取Dmax時(shí)，該管的每單位荷重載荷：摩擦系數(shù)（按項(xiàng)規(guī)定值)風(fēng)載荷是用此L及(q.D)求出的值與用(1)項(xiàng)方法求出的值之和。(b)滑動(dòng)支架F=L.w.L：滑動(dòng)支架前后支架間與風(fēng)向垂直的長(zhǎng)度（與風(fēng)向成直角）

20、的1/2之和w.：與(a)項(xiàng)相同3.6 雪載荷對(duì)于雪載荷，原則上由土建專業(yè)按項(xiàng)方法計(jì)算。資料配管專業(yè)提交計(jì)算用數(shù)據(jù)。管架、管墩、平臺(tái)上典型的配套布置立體圖。載荷數(shù)據(jù)計(jì)算法(1)支承架的雪載荷(30)F：支承架的雪載荷(kg)D：有效寬度(m)Q：積雪載荷（由廠區(qū)積雪量確定）L：長(zhǎng)度（垂直方向投影長(zhǎng)度）支承架前后的支架間距（水平距離）的1/2之和(m)(2) D的確定方法（圖20）圖20 D尺寸的確定方法 (3)管道間距與D的取法并排布置的管道，若管道與管道之間間距為150mm以上時(shí)，從D中去掉（圖 (4)管架中間梁的雪載荷這時(shí)D的是中間梁支承的管道直徑之和，不包括管道間的間距。3.7 沖擊載荷

21、由水錘產(chǎn)生的載荷和安全閥泄放的推力稱為沖擊載荷，記錄到資料里。水錘（水擊）(1)可能產(chǎn)生水擊的管道在設(shè)計(jì)中必須考慮由水錘而產(chǎn)生沖擊載荷的主要管道如下：(a)出料線閥門急速關(guān)閉的出料線(b) 冷卻水線管道停電時(shí)在泵出口管道上產(chǎn)生水錘(2)沖擊載荷的計(jì)算由水擊產(chǎn)生的沖擊載荷的計(jì)算，按石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)第一編第十七章第四節(jié)三款的計(jì)算方法。(3) 作用到管架上的沖擊載荷（圖22、23)(a) 上述(2)項(xiàng)計(jì)算的沖擊載荷“F”，由各滑動(dòng)支架的摩擦力支承的。N摩擦系數(shù)，按項(xiàng)選取。(b) 管道形狀和支架復(fù)雜時(shí)，以計(jì)算機(jī)計(jì)算為準(zhǔn)。Fi<f1+f2+f5(31)Fi: 滑動(dòng)部分的摩擦力圖23

22、作用到支架上的沖擊載荷(沖擊載荷>摩擦力時(shí)) Fi=F0+f1+f2+f3+f4(32)Fo：摩擦力安全閥泄放的推力(1)排放至大氣的（泄放管端部呈T形者除外）推力計(jì)算是根據(jù)石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)第一編第十七章第四節(jié)四款的計(jì)算方法。(2) 排至火炬及停工線的推力要比排放至大氣的推力小，其計(jì)算方法還沒(méi)有確定，為安全考慮，按排放至大氣來(lái)計(jì)算推力。(3) 作用到支架上的沖擊載荷(a) 作用到支架上的沖擊載荷取決于泄放管的支撐型式，假定泄放管按靜平衡的剛體來(lái)計(jì)算，推力將作用于泄放管嘴的末端（圖24） (b)管道形狀及支架型式復(fù)雜時(shí)，按計(jì)算機(jī)解析的結(jié)果確定推力大小。推力的位置與方向如上述(a)項(xiàng)所示。3.8 膨脹節(jié)的盲板力和變形反力 由波紋管內(nèi)壓產(chǎn)生的盲板力和變形反力(1) 推力（壓力平衡型除外）FP1=A.P1(33)FP2=A.P2(34)PP1、FP2：內(nèi)壓生產(chǎn)的推力A：波紋管有效截面積P1：設(shè)計(jì)壓力P2：試驗(yàn)壓力當(dāng)由固定螺栓承受波