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如何计算管道支吊架的垂直荷载和水平荷载?

管道支吊架的垂直荷载和水平荷载是怎么计算的呢?荷载是使支吊架产生内力和变形的外力及其他因素。因此计算支吊架的荷载至关重要,那么如何去计算呢?荷载的作用方向为垂直方向和水平方向,因此也分为垂直荷载和水平荷载。支吊架所承受的荷载必须是符合标准的,否则负荷易发生问题。建筑结构设计时,对不同荷载应采用不同的代表值。
何为垂直荷载?
  也就是垂直方向所受到的作用力,可分为基本垂直荷载和可变垂直荷载。
基本垂直荷载
  管道支吊架所承受的管道重力、介质重力、保温层等附件的重力等永久性荷载。
可变垂直荷载
  管道所承受的活荷载、沉积物重力和发生地震时所应该承受的特殊变化的荷载。
垂直荷载计算
  管道支吊架基本垂直荷载计算,可先将复杂的管道支架体系近似的看作简支梁,根据受力分析,管架B所承受的基本垂直荷载为GB=(GL1+ GL1)/2  因管道支吊架在一个工程里数量种类繁多,不可能一一计算,为此我们只需考虑同类型支架的最不利受力状况即可,根据管道支吊架的最大允许跨度来计算最不利支架,此时就只需计算长度为最大允许跨度L的管道、介质、保温层的重力GB即可。其重力方向的计算荷载为G=αGB (α=1.2~1.4)
何为水平荷载呢?
  管道水平方向的荷载是作用在管架上的水平推力,根据支架类型可分为活动管架上的水平推力和固定管架上的水平推力。
水平荷载计算
  a.活动管架水平推力主要来自管道摩擦力,吊杆水平推力可忽略;水平推力即为管道摩擦力f=μG(μ为摩擦系数,G为管道垂直荷载)
  b.固定支架的水平推力主要来自补偿器的弹性变形力。采用补偿器补偿的管道,其作用在固定管架上的水平推力为补偿器被压缩或拉伸所产生的反弹力。水平推力=补偿器反弹力T=ηΔL(η为补偿器的弹性模量,ΔL为补偿器发生的变形长度)
  采用自然补偿的管道,是利用管道的自然弯曲形状所具有的柔性以补偿管道的热胀和冷缩位移。
  固定支架变形管道长度为L,补偿臂管道长为Lb 管道安装温度按t1℃考虑,管道工作温度为t2℃,故钢管材质的管道会在温度变化下缩短ΔL=α×ΔT×L(式中α为钢管的线膨胀系数,ΔT为温差,L为固定支架变形管道长度),所以作用在管道补偿上的推力为T=3ΔLEI/Lb3(E为管道的弹性模量,I为管道的惯性矩)