管架载荷计算.docx
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管架载荷计算
管架载荷计算规定
1总则
本规定适用于设计管架时计算管道重量载荷、弹性载荷及摩擦力。
其余载荷如：
风载、地震载荷等可根据需要按相应规定计算。
2考虑承载的一般原则
2.1当采用可变弹簧支吊架时，与其相邻的刚性支架的载荷应适当加大。
一般取弹簧支吊架承受的最大载荷的15%作为转移载荷，作川在相邻刚性支架上。
2.2对靠近泵，压缩机，汽轮机等敏感设备的支吊架，应能承受相应管段的全部重量。
2.3计算安全阀排气管道上的支吊架载荷时（排气管口为T型的除外），尚应根据布置情况，考虑排气反作用力。
排气反力按下式计算：
（2—1）
式中：
F—排气管上气流的反作用力，kg；
Q—气体或蒸汽排放量，kg/h；
K—气体或蒸汽的绝热指数；
T—安全阀入口绝对温度，K；
M—气体或蒸汽的分子量。
3重量载荷的确定
3.1重量载荷包括管道、管道附件、保温层材料、介质的重量（当介质比重小于1,且管道需进行水压试验时按充水重量考虑）。
另外，根据需要考虑雪载荷等的作用。
3.2由于管段形式和支承点所处位置不同，支吊架所承受的重量载荷亦不尽相同。
为此，本规定将一般管段大致分为几种主要形式，分别采用以下简化方法计算支吊架重量载荷。
3.2.1水平直管段
3.2.1.1无集中载荷的水平直管段作用于管架上的重量载荷，按下式计算：
式中：
RA、RB、RC—分别为直管段作用于A、B、C管架上的重量载荷，kg；
q—每米管道的重量，kg/m；
L1、L2—管段长度，m。
3.2.1.2带有集中载荷（阀门等）的水平直管段作用于两端管架上重量载荷按下式计算：
式中：
P—集中载荷，kg；
a、b—分别为集中载荷点至管架A、B的距离，m。
3.2.2垂直L形管段作用于两端管架上的重量载荷，按下式确定。
3.2.3Z形管段
3.2.3.1水平Z形管段
平面Z形管段作用于两端管架上的重量载荷，其计算公式比较复杂，为简化计算可利用作图法进行。
作图步骤如下：
先按比例画出AB管段各段长度，并在A、B两点间连直线，然后分别从L1、L2、L3各段的中点向AB引垂线，可分别得到a、b、c的长度，再将其代入式（3—8）和式（3—9），即可求出两支承点的载荷。
3.2.3.2垂直Z形管段
垂直Z形管段作用于两端管架上的重量载荷，按下式计算：
3.2.3.3对于空间Z形管段两端管架的重量载荷，因计算复杂，简化法的结果误差过大，一般应采用电算法计算。
3.2.4带分支的水平T形管段
3.2.4.1分支管和主管在同一平面内的T形管段作用于管架上的重量载荷，按下式计算：
式中：
q1、q2—分别为主管、支管每米管道的重量载荷，kg/m。
3.2.4.2分支管和主管不在同一平面内的T形管段，作用于管架上的重量载荷按下式计算：
式中：
h—分支管垂直段长度，m。
3.3上述简化计算采用分段处理方法，所得的管架重量载荷系单侧计算值，由于一般管道均为连续敷设，故管架上的总重量载荷还必须加上相邻管段以该支承点上所作用的重量载荷。
4水平摩擦力的计算
作用于支托架上的水平摩擦力是在管道热位移是产生的，其大小与管道重量和接触面的材质有关。
4.1托架上敷设单根管时，其水平摩擦力按下式计算：
式中：
Pm—水平摩擦力，kg；
Q—作用于管架上的重量载荷，kg；
µ—摩擦系数（见下表）。
摩擦系数µ
接触情况
µ值
滑动支架
钢与钢
钢与混凝土
聚四氟乙烯与聚四乙烯
0.3
0.6
0.1
滚动支架
钢与钢
0.1
4.2支托架上敷设多根管时，其水平摩擦力按式（4—2a）和（4—2b）计算，取两者中之较大值：
式中：
Pm—水平摩擦力，kg；
Qi—第i根管作用于管架上的重量载荷，kg；
Qmax—管架上所支承管道中，最重管道的重量载荷，kg。
5热膨胀弹性力的确定
5.1因管段热胀作用于固定管架的弹性力，计算都十分复杂，为便于工程应用，本规定采用以下图表计算法。
5.1.1根据管段形式按表1和与之相应的图表查出系数KX、KY和KZ。
5.1.2根据管道操作条件和所用材料，由表16中查出相应之C值。
5.1.3按式（5—1），（5—2），（5—3）分别计算X、Y、Z三方向的热膨胀弹性力：
式中：
Fx、Fy、Fz—分别为X、Y、Z方向上的弹性力，kg；
Kx、Ky、Kz—分别为X、Y、Z方向上的系数（见表15）；
C—膨胀系数（见表16）；
L—相应管段计算参数，m；
I—管子断面惯性矩，cm4。
式中：
D—管子外径，cm；
d—管子内径，cm。
表1常见形状索引表
表2L形管段
L/h
KX
KY
L/h
KX
KY
1.0
12.0
12.0
4.6
456
36.2
1.2
17.2
12.5
4.8
510
37.8
1.4
23.0
13.4
5.0
570
39.5
1.6
32.0
14.4
5.2
630
41.2
1.8
42.0
15.4
5.4
700
43.0
2.0
54.0
16.6
5.6
775
44.7
2.2
68.3
17.8
5.8
855
46.2
2.4
84.4
19.2
6.0
938
48.2
2.6
103
20.6
6.2
1020
49.8
2.8
125
22.0
6.4
1110
51.6
3.0
150
23.5
6.6
1212
53.4
3.2
175
25.0
6.8
1313
55.0
3.4
107
26.5
7.0
1426
56.8
3.6
237
28.0
7.2
1517
58.6
3.8
274
29.5
7.4
1655
60.2
4.0
315
31.5
7.6
1785
61.8
4.2
356
33.0
7.8
1917
63.6
4.4
406
34.6
8.0
2059
65.4
表3带钩的Z形管段
L/h
KX
KY
L/h
KX
KY
0.6
1.18
1.31
4.4
160
40.4
0.8
2.7
2.2
4.6
173
43.4
1.0
4.3
3.3
4.8
198
46.4
1.2
7.8
4.7
5.0
219
49.4
1.4
11.2
6.2
5.2
241
52.5
1.6
15.2
7.7
5.4
263
55.6
1.8
19.7
9.2
5.6
286
58.7
2.0
24.3
10.9
5.8
310
61.8
2.2
30.0
13.0
6.0
334
65.0
2.4
37.0
15.1
6.2
360
68.4
2.6
45.0
17.2
6.4
388
71.8
2.8
54.0
19.3
6.6
416
75.2
3.0
64.8
21.6
6.8
446
78.9
3.2
76.0
24.0
7.0
479
82.0
3.4
88.0
26.5
7.2
508
85.5
3.6
100.0
29.0
7.4
540
89.1
3.8
113.5
31.6
7.6
579
92.7
4.0
128.7
34.6
7.8
615
96.3
4.2
144.0
37.4
8.0
653
100.0
表4Z形管段
a/b→
1
1.5
2
3
4
L/h
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
0.6
9.25
43.0
8.5
38
7.3
32
6.5
25
6.0
22
0.8
12.8
39.0
11.8
35
10.5
29
9.2
23
8.5
20
1.0
17.2
37.9
15.9
34
14.4
29
12.6
22
11.8
19
1.2
22.5
37.8
21.0
35
18
29
16.0
23
14
20
1.4
28.3
37.7
27
36
22
30
20
24
19
21
1.6
35.4
42.1
34
37
30
32
27
25
24
21
1.8
43.0
43.2
41
39
38
33
34
26
30
22
2.0
52.8
45.7
50
41
46
35
42
27
40
24
2.2
63.0
48.0
60
43
57
38
51
29
48
25
2.4
76.0
51.0
71
46
68
40
61
31
58
27
2.6
89.0
54.5
83
49
79
43
71
33
69
29
2.8
102
58.2
96
53
91
46
82
35
80
30
3.0
116
62.2
110
56
104
49
92
37
90
32
3.2
132
66.0
124
59
118
51
106
39
104
34
3.4
149
70.0
140
63
133
54
121
41
118
36
3.6
168
74.0
168
66
149
57
136
44
132
38
3.8
188
78.0
177
70
165
60
151
46
147
40
4.0
210
82.0
197
73
181
63
166
49
163
42
4.2
235
86.4
219
77
201
66
185
51
182
44
续表4
a/b→
1
1.5
2
3
4
L/h
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
4.4
260
90.6
241
81
221
69
204
53
201
46
4.6
285
94.8
263
85
241
72
223
56
220
48
4.8
310
99.0
287
88
263
75
243
58
239
50
5.0
336
103.2
314
92
288
78
266
61
260
52
5.2
364
107.6
341
96
313
81
286
63
281
54
5.4
393
111.8
370
100
339
85
310
66
304
56
5.6
425
116.2
399
104
365
88
335
68
329
58
5.8
457
120.5
430
108
392
92
360
71
355
61
6.0
491
124.8
461
112
422
95
386
73
381
63
6.2
526
129.4
493
116
450
98
414
76
408
65
6.4
562
133.8
526
120
478
102
443
79
436
67
6.6
598
138.2
501
124
506
105
472
81
465
69
6.8
633
142.6
598
128
535
108
502
84
495
72
7.0
670
145.0
636
132
565
111
533
86
526
74
7.2
715
152.0
674
136
601
115
565
89
557
76
7.4
758
156.5
714
140
639
118
599
92
588
78
7.6
803
161.0
756
143
680
122
633
94
620
81
7.8
850
165.5
798
148
724
125
668
97
655
83
8.0
898
170.0
840
152
770
129
703
99
694
85
表5∏形—带等长切线管段
L/a
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L/h
KX
1.0
2.40
2.46
2.52
2.58
2.64
2.67
2.70
2.73
2.75
1.2
3.70
4.46
4.65
4.78
4.84
5.0
5.2
5.29
5.35
1.4
5.31
6.46
6.79
6.98
7.1
7.4
7.7
7.85
7.95
1.6
7.22
8.46
8.93
9.20
9.5
9.8
10.2
10.41
10.55
1.8
9.45
10.48
11.08
11.42
11.9
12.3
12.7
12.97
13.15
2.0
12.00
12.5
13.24
13.87
14.4
14.9
15.3
15.53
15.79
2.2
14.85
15.8
16.6
16.9
17.5
18.0
18.6
20.0
21.0
2.4
18.00
19.6
20.4
20.8
21.3
22.5
23.8
25.2
26.3
2.6
21.52
23.4
24.4
25.5
26.2
27.5
29.0
30.7
31.7
2.8
25.32
27.3
28.9
30.6
31.7
33.0
34.7
36.3
37.2
3.0
29.45
31.2
33.6
35.8
37.7
39.3
40.7
41.9
43.0
3.2
33.9
35.6
39.0
41.2
43.7
45.7
48.0
50.0
50.8
3.4
38.7
40.0
44.5
46.9
49.5
52.2
55.5
58.3
59.2
3.6
43.7
46.1
50.3
53.0
57.5
59.5
63.2
66.7
68.0
3.8
49.1
52.3
57.0
60.2
65.5
68.5
71.5
75.2
77.1
4.0
54.9
58.5
64.0
69.1
73.6
77.5
80.9
84.2
86.6
4.2
60.8
64.7
71.1
78.1
82.0
87.0
90.4
95.0
97.0
4.4
67.3
71.0
78.9
87.2
91.0
96.5
100.5
106.2
108.0
4.6
73.9
79.1
87.0
96.3
101.7
106.5
112.0
117.8
120.0
4.8
81.0
87.2
95.8
105.4
112.4
118.0
124.2
129.8
133.3
续表5
L/a
2
3
4
5
6
7
8
9
10
L/h
KX
5.0
88.2
95.3
104.6
114.7
122.5
130.0
136.7
142.5
147.9
5.2
95.9
104.4
114.0
125.0
134.0
142.0
149.4
157.5
163.0
5.4
103.8
113.5
123.6
136.3
146.0
155.0
162.4
172.6
178.5
5.6
112.1
122.6
134.0
147.6
159.0
169.0
177.0
187.0
194.5
5.8
120.7
132.0
144.6
159.0
172.0
183.0
192.6
20.7
211.0
6.0
129.6
141.6
155.8
171.3
185.0
197.8
209.0
219.2
228.3
6.2
138.8
152.4
167.2
184.0
199.0
213.0
225.0
236.0
245.8
6.4
148.4
163.3
179.1
198.0
213.0
228.5
241.8
253.0
263.8
6.6
158.2
174.2
191.0
212.2
228.0
245.0
259.5
271.0
282.8
6.8
168.4
185.2
204.0
226.4
244.2
262.5
279.0
292.0
305
7.0
178.9
196.3
217.0
240.7
261.8
280.7
298.7
314
328
7.2
189.8
207.1
230.5
256.0
279.8
299.5
319
336
351
7.4
200.9
221.9
244.2
271.5
297.8
319.0
339
358
374
7.6
212.4
234.7
259.2
287.5
316
339.0
359
381
398
7.8
224.2
247.6
274.5
304.3
334
359.0
381
404
422
8.0
236.2
260.7
289.8
322
352
379
405
427
448
8.2
248.7
275.0
305
340
372
400
429
451
475
8.4
261.5
289.3
320
358
392
422
455
476
502
8.6
274.6
304
336
377
413
445
480
502
530
8.8
287.9
318
351
395
434
470
505
529
560
9.0
302
332
367
416
456
495
530
559
590
9.2
316
348
384
437
479
520
556
589
620
9.4
330
365
402
458
503
545
584
618
651
9.6
345
381
422
480
527
570
611
648
684
9.8
360
397
443
502
551
596
639
680
717
10.0
375
414
466
525
575
624
666
711
750
表6∏形—带不等长切线管段L1/L2=2
L/a→
2
4
6
8
10
L/h
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
1.0
2.5
0.5
2.7
1.1
2.8
1.4
2.9
1.5
3.0
1.6
1.2
4.4
0.7
5.3
1.6
5.0
1.8
5.5
2.0
5.5
2.1
1.4
6.4
1.0
8.0
2.1
7.6
2.2
8.2
2.5
8.2
2.6
1.6
8.4
1.2
10.8
2.6
10.2
2.7
10.9
2.9
11.0
3.0
1.8
10.4
1.5
13.6
3.1
12.9
3.1
13.6
3.4
14.0
3.5
2.0
12.4
1.7
16.5
3.6
15.6
3.6
16.5
3.8
17.2
4.0
2.2
16.0
2.0
20.3
3.9
20.6
4.0
20.0
4.2
21.5
4.5
2.4
19.7
2.3
24.1
4.3
25.6
4.5
24.0
4.7
27.5
4.9
2.6
23.4
2.7
28.0
4.6
30.6
4.9
28.0
5.1
33.5
5.5
2.8
27.1
3.0
32.0
4.9
35.6
5.4
33.0
5.6
39.5
6.0
3.0
30.9
3.3
36.1
5.3
40.7
5.9
40.8
6.0
46.5
6.5
3.2
36.3
3.7
41.0
5.7
48.0
6.3
47.0
6.5
64.0
6.9
3.4
41.7
4.0
47.0
6.2
56.0
6.8
55.0
7.0
62.0
7.4
3.6
46.1
4.4
53.0
6.6
64.0
7.3
65.0
7.4
71.0
7.8
3.8
51.6
4.8
60.0
7.1
72.0
7.8
76.0
7.9
81.1
8.3
4.0
58.0
5.2
69.0
7.5
80.0
8.2
87.0
8.4
92.0
8.8
4.2
65.0
5.5
77.0
8.0
90.0
8.7
98.0
8.9
105
9.3
4.4
72.0
5.9
86.0
8.4
100
9.1
109
9.4
118
9.8
4.6
79.0
6.3
95.0
8.8
111
9.5
120
9.8
132
10.3
4.8
86.0
6.7
104
9.0
122
9.9
133
10.3
145
10.8
续表6
L/a→
2
4
6
8
10
L/h
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
KX
KY
5.0
94.0
7.0
113
9.6
132
10.4
147
10.8
159
11.3
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