无补偿直埋供热管道的受力安全性分析

摘要：本文针对无补偿直埋供热管道，进行了受力模型的构建，并以此为基础进行管道安全性分析。

关键词：无补偿直埋供热管道；受力安全性；分析；

中图分类号：C35 文献标识码： A

但是在实际中，固定墩重来都没按设计施工过，而且有大量的工程就是图二的形式，也没有问题。

实际上管道变形产生的应力与土壤的轴向摩擦力是平衡的。图二的力学计算是在管道变形的情况下的一个随管道内热媒温度变化而持续变化的过程。本文将建立计算模型，计算管道工况下，管道轴向及径向的受力情况。解决管道安全及使用疲劳、寿命的问题。

1.在轴向方向，受到相对运动下周围土体产生的摩擦力，

1）管道在膨胀变形下受到的阻碍变形的力为：，

其中 （L为计算点到管道端部的距离，为线膨胀系数）

整理得

A为管道截面面积，E为管道弹性模量，为温度变化）

2）管道所受到的摩擦力为：

根据平衡条件，两者相等解得：摩擦力变化的管道长度范围为

L=

从而，当 时， f=

当L 时， f=

2.在管道径向方向上，受到土压力，阻碍管道膨胀的土的压缩作用力，

由于钢材的弹性模量数量级为，土体的弹性模量数量级为，考虑到两者数量级的差异，管道在土中变形时，土体给予管道的压缩力很小，近似认为管道在土中变形不受限制，从而认为管道的受力只有轴向摩擦力，得应力形式为：

当 时，管道应力

当L时， 管道应力

钢管与土壤的摩擦系数为0.6

0.34

静止侧压力系数K参考值

碳素钢Q235的线膨胀系数取12×/℃

φ529×7钢管截面积A=0.0118O

按模型L=

计算得到应力平衡点距管道端部距离L=147.6m

带入模型f=为3865.64KN

将不同管径相关数值带入上述力学模型中经校核，而且数值选取均考虑最不利的情况（管道实际工作温度基本都在90℃以内）。钢管的许用应力均是在受力最不利（最大）点实际所受应力的600倍左右。工作管道的轴向及径向都是受力稳定的，安全的。

结论：针对直埋供热管道，采用无补偿直埋的设计方案是可行的，是安全经济的。