管道支架安装

管道支架安装（精选八篇）

管道支架安装 篇1

热力管道除具有一般内压管道的特性外, 管道输送热介质时, 还具有明显的轴向应力和轴向位移, 需正确使用各种固定支架及采取补偿措施来吸收应力和抵消位移。若没有合理的补偿, 管道伸缩会受阻, 在管道内部引起很大的内力, 会破坏焊缝、引起或加速焊缝应力腐蚀, 损坏管件、支架、阀门及仪表等部件, 因此热力管道的重中之重是热力补偿器和支架的设置和安装。常见的补偿有自然补偿和补偿器补偿。自然补偿的补偿量小且管道产生横向位移大, 因此采用补偿器进行补偿是行之有效的途径。

2 热力管道支架的受力分析

2.1 主固定支架的受力分析

通常情况下, 主固定支架设置在热力管道的端点处、各项分支点处、各型号阀门的加设点处, 需要承受来自各方的力, 如内压推力、各类摩擦力、波纹管膨胀节在不断位移过程中产生的力等, 这就要求设计人员对其受力情况进行严格管控, 全面、客观、详尽的考虑到一切可能影响其受力值的因素, 并通过反复分析与比对, 掌握其实际受力值及受力类型。

2.2 次固定支架的受力分析

次固定支架也是固定支架的重要组成部分, 对热力管道的正常运转具有积极作用。技术人员在具体安装的过程中, 可选择铰链型或复式万能型波纹管膨胀节, 以达到承载内压推力的作用, 此后加设次固定支架, 能有效分担剩余的荷载力, 为热力管道安全稳定运行打下坚实的基础。

3 热力管道支架的安装

3.1 对于固定支架的安装

固定支架作为一种承重支架, 对承重点的管线有着全面的要求, 它作用于热力管道中, 限于安装在不允许有任何移动的部位, 除了承受热力管道以及其他附件、流体与保温材料以外, 固定支架还要承担热力管道中各个方向的位移推力与力矩, 所以, 这就要求固定支架的本身要具有充足的强度与刚性。安装固定支架要本着最基础的原则, 两个膨胀弯之间只能有一个固定支架。一般情况下, 固定支架基本应该设置在两个膨胀弯的中间部位, 在安装上要保证与热力管道间紧密连接, 禁止发生相对的运动。

3.2 滑动支架发生位移的方向

滑动支架可以作用于水平管线中, 比较靠近弯头的部分, 它是承重管道中用来支撑自重的, 对于管线只有一个方向是有限制的作用, 对于热力管道其他两个方向的热位移往往不加限制, 所以在热力管道支撑面上就可以进行自由的移动。安装好膨胀弯与固定支架之后, 就需要对各个膨胀弯间的热力管道支架进行一个判断, 在发生膨胀的过程中, 热力管道支架以固定支架为中心, 向膨胀弯的方向发生自然膨胀, 同理在膨胀弯的另一端, 热力管道的热膨胀也向着膨胀弯的方向发生自然膨胀, 在膨胀到最后的阶段中, 两个膨胀弯之间的热力管道的全部热膨胀由膨胀弯的变形进行吸收, 而滑动支架则随着热力管道的热膨胀向着相应的方向进行位移。滑动支架热力管道中应用最为广泛的一种支架。它的作用同样是热力管道自重的一个支撑点。且滑动支架限制管子径向的位移, 这样就使得管子在支架上进行位移的过程中, 不会发生偏移的状况。

3.3 吊架的安装

热力管道中的吊架常被作用于常温管道、无垂直热位移、热位移值很微小的热力管道的吊点, 它除了承受热力管道所分配的重量以外, 还允许管道进行少量水平方向的位移, 对于热力管道的向下位移方向有着限制的作用。一般情况下, 吊架的实际荷载是不容易准确进行测定的, 所以在热力管道中不常被使用。

3.4 支架的安装

支架的安装位置应当要精确, 且平整与牢固, 与热力管道的接触紧密。且支架的标高应当要准确, 对于特殊要求的管道, 如有坡度要求的热力管道所安装的支架高度要满足坡度的相关要求。而对于不发生热移动的热力管道, 吊架的吊竿应当要垂直安装, 对于有发生位移的热力管道吊杆的安装位置要在与之相反的部位。

4 热力管道补偿器的安装

补偿器安装前的检查, 按设计图纸的要求核对补偿器的规格、型号和安装位置。对补偿器进行外观检查, 检查补偿器有无伤损、缺陷。检查产品安装长度是否符合管网设计要求。校对产品合格证。补偿器的安装位置除应符合设计要求外, 在安装时还要根据补偿器的特性参数考虑是否进行冷拉或预偏装。方形补偿器安装应符合下列规定:1) 方形补偿器水平安装时, 伸缩臂应水平安装, 水平臂的坡度应与管道坡度一致。2) 方形补偿器垂直安装时, 不得在弯管上开孔安装放气阀和泄水阀。3) 方形补偿器安装前, 应按设计要求进行冷拉。冷拉应在补偿器两侧同时均匀进行, 并记录补偿器的预拉伸量。4) 方形补偿器安装时, 应防止各种不规范操作损伤补偿器。5) 方形补偿器安装完毕后, 应按设计要求拆除运输、固定装置, 并按要求调整限位装置。旋转补偿器必须配对安装在立管上, 在管道膨胀时推动立管做相反方向移动以吸收膨胀量, 是一种新型的补偿器, 其补偿能力较大, 安全可靠, 也叫做免维护旋转补偿器。旋转补偿器在安装时需要进行预偏装, 预偏装方向与管道热膨胀方向相反, 偏装量为补偿量的1/2。补偿器进行预偏装后, 在运行时补偿器两端与滑动固定支架在发生横向位移后能够恢复到设计位置, 保证了运行状态下热力管道与其他管道或构件的横向安全距离。旋转补偿器预偏装。波纹补偿器在安装时, 应使用外力将波纹补偿器进行拉伸, 拉伸作用力分两次逐渐增大, 保证波节圆周面受力均匀, 在拉伸到补偿量的1/2后利用自带的拉杆螺母或临时固定装置进行固定, 待所有固定支架安装完毕且管道压力试验合格后方可松掉拉杆螺母或临时固定装置;波纹补偿器应与连接的管道同心, 不得偏斜, 波纹补偿器内套筒应顺着介质流向安装, 防止介质冲刷补偿波, 在波纹补偿器两端应安装导向固定支架, 以保证补偿器很好地吸收管道的轴向位移。波纹管补偿器安装:波纹管补偿器安装应满足以下要求:1) 波纹管补偿器应与管道同轴。2) 有流向标记 (箭头) 的补偿器, 箭头方向代表介质流动的方向, 不得装反。3) 波纹管补偿器无论是钢管焊接还是法兰连接的, 通常采用后安装的方法。即在管道安装时, 先不安装波纹管补偿器, 在要安装的位置上先用整根直管直接过去, 并按设计要求和补偿器生产厂对补偿器附近支架设置的要求安装好导向支架和固定支架, 待支架达到设计要求, 再开始安装补偿器。

5 常见问题的原因分析及相应处理

5.1 固定支架脱架

原因分析:固定支架未预偏装或偏装方向不正确;固定支架有效长度不满足热膨胀量的要求;某些固定固定支架固定不牢或被破坏而失效, 造成位移量和位移方向重新分布。相应处理:应将滑动固定支架和导向固定支架向其膨胀方向的反方向预偏装其伸长量的1/2, 核算固定支架的有效长度是否满足膨胀量要求, 固定固定支架本身及其焊缝强度应满足固定固定支架承受的载荷。

5.2 波纹补偿器失效

原因分析:补偿器安装时冷拉超过允许值而失效;因固定支架脱架, 在热介质停止运行时管道收缩受到限制而导致补偿器被拉坏;补偿器与连接的管道同心度偏差过大;相应处理:首先应保证补偿器的冷拉量不得超过补偿器冷拉的允许最大值, 其次避免固定支架脱架, 最后应保证波纹补偿器两端的固定支架高度一致且靠近波纹补偿器两端的导向固定支架间距符合设计要求的距离, 避免管道在长期高温环境产生挠度超过补偿器的允许变形范围而破坏。

5.3 支撑结构被破坏

原因分析:因固定固定支架下的支撑结构刚度不够或是补偿器失效而导致支撑结构承受过大推力而破坏;因固定支架发生脱架, 在停车时管道收缩, 固定支架的位移被限制导致支撑结构被拉坏。相应处理:为防止支撑结构破坏, 固定固定支架和支撑结构的刚度强度应满足要求, 所有补偿器应正常工作, 校核固定支架有效长度。

6 结束语

随着社会的不断进步与发展, 我国在石油领域、化工领域与火力发电领域等等均得到了迅速的发展, 而在实际的工作过程中, 作为热力管道的支撑结构的管道支架已经越来越普及, 而管道支架的设计合理性、安装的科学性均有重要的意义。且对于不熟悉高温蒸汽管道的安装与设计工作的人员来说, 最难以掌握的部分其实就是支架管道的安装过程与在使用过程中发生位移的现象。一但固定支架发生位移或安装不当或是在安装的过程中没有充分考虑到热位移量, 甚至就会就出现预偏移量与位移量相反, 就会造成管道支架从管廊上掉落, 从而产生安全事故。所以要完善热力管道支架的设计与安装工作, 保证热力管网的质量, 对于发展我国的社会生产力也有着重要的影响。

摘要：热力管道输送的是热力介质, 随介质温度的变化, 管道有明显的热胀冷缩, 如果限制了管道自由胀缩, 管道产生轴向推力或拉力将破坏固定支架或支撑结构, 也可能对其他管道造成危害, 因此, 支架和补偿器的设置成为热力管道的生命线, 在热力管道的安装、运行和维护中要重点检查其工作状态, 确保热力管道的安全运行。

关键词：热力管道,支架,补偿器

参考文献

[1]CJJ/T81-2013城镇直埋供热管道工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2013.

[2]CJJ34-2010城镇供热管网设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010.

[3]陆耀庆.适用供热空调设计手册第二版[Z].中国建筑工业出版社, 2008, 5.

管道支架安装 篇2

关键词：作业形式 支架组装、安装 优化组合

随着矿井煤炭进一步的开采，矿井开采深度进一步的加深，矿压显现尤为突出，矿井矿压进一步加大，矿井工作面巷道受矿井深度增加而变的有局限性，给矿井安装大吨位支架带来了不可忽视的影响，大吨位支架安装能力得不到有效的提升，给矿井工作面正规循环接替、年产量带来了影响，这在中平能化集团四矿表现得尤为明显，职工收入大幅减低，严重威胁着我矿和谐稳定的大局。结合我矿实际情况，经过分析、研究，一致认为优化作业形式，提升大吨位支架安装技术是应对危机、缓解矿井接替压力、提高安装速度、为矿井开采提供时间的最有效途径之一。

该项目的施工地点己16.17-23010安装工作面具有非常大的挖掘潜力，因此我矿把该项目作为工作重点来抓，曾多次要求汇报该项目的进展情况，并作了重要指示。但受到多方面因素的制约，如：切眼顶板支护工程量大，运输线路繁琐，组装间组装设备落后等致使己16.17-23010安装工作面很难实现安全、快速安装，安装较快时每班安装3架，安装受到影响时每班只能安装2架，与快速安装的要求相差甚远。

在此情况下，该项目的技术和管理攻关工作就显得尤为重要，本项目着眼于现场实际情况，逐个攻破阻碍大吨位支架快速安装的技术难题，极大提高矿井安装水平，同时可以为矿井安装同类型、不同类型支架提供管理经验和技术支持。通过该项目的实施，可很大程度上缓解我矿的生产经营压力，增强职工信心，确保全矿稳定发展，意义突出而重大。

1 总体思路

本项目着眼于现场实际情况，主要从：①改变切眼支护形式，为支架快速安装提供技术保证；②优化风巷运输系统，提供支架快速运输能力；③改进支架组装设施，提高支架组装进度；④优化劳动组织、科学分配，加快安装进度等四个方面入手，逐个攻破阻碍大吨位支架快速安装技术的难题，极大地提升矿井支架安装能力，具有重大意义和推广应用价值。通过该项目的实施，可以很大程度上缓解我矿的原煤生产、经营压力，对稳固职工信心，确保全矿稳定发展，有着重大的意义。

2 解决的关键问题和创新点

2.1 研究切眼顶板支护形式，超前布局，科学、合理地制定方案，实现安全、高效、快速安装大吨位支架，特别是改变切眼支护形式，提高安装效率。

2.2 通过现场调研，优化风巷运输系统，确保安全、快速安装并结合实际改变了风巷原有的三个车场六台绞车运输形式，引用了无极绳运输绞车，极大地提升了风巷运输能力、矿井安装安全系数。

2.3 结合现场实际，改进支架组装设施，顺利进行支架组装，提高支架组装进度。

2.4 优化劳动组织，精心组织、合理安排，科学分配，加快安装进度，确保安装实现高效、快速安装。

3 实施效果

经过现场实施，主要从：①改进切眼支护形式，提高切眼支护强度，减少切眼安装程序，提高切眼大吨位支架安装进度；②以科技兴安为指导，优化风巷运输系统，引进无极绳绞车运输，提升运输能力，降低劳动强度；③改进支架组装设施，提高支架组装效率，达到支架快速组装；④优化劳动组织、精心组织，合理安排，科学分工，加快安装进度，确保大吨位支架实现高效、快速安装等四个方面入手，逐个攻破阻碍高效、快速安装的技术难题，极大地提升大吨位支架快速安装。

3.1 超前布局，改进切眼支护形式，为大吨位支架快速安装提供技术保证

近年来，随着开采深度的增加，矿压显现尤为突出，矿压加大，矿井工作面巷道布置受矿压影响变得非常有局限性，很难实现工作面大断面巷道布置，给大吨位支架安装带来严重影响。加之，切眼支护形式繁琐，严重制约大吨位支架安装效率，对矿井生产、经营带来影响。因此，改进大吨位支架安装技术，已成为矿井安装大吨位支架研究的重点方向，通过优化作业形式，改进大吨位支架安装技术，从而实现大吨位支架高效、快速安装。

根据矿井地质资料，结合现场实际，超前考虑，制定科学、合理的切眼支护形式。

受矿压影响，切眼顶板支护繁琐，采用双排工字钢梯形棚子支护。这种支护方式在井下作业当中没有科学的支护依据，凭借井下顶板情况和施工经验采取的支护形式，给大吨位支架安装造成工作劳动强度大、程序多，光是切眼安装时支护、回工字钢等作业就占据了大部分时间，且安全系数低，职工劳动强度大，安装进度缓慢。

3.1.1 切眼优化前支护形式及液压支架安装作业流程

这种工字钢梯形棚子式切眼支护，给大吨位支架快速安装进度带来了很大的影响，光是切眼安装时改临时支护、回工字钢等作业就占据了大部分时间，且安全系数低，职工劳动强度大，安装进度缓慢。

3.1.2 优化后切眼支护方式及液压支架安装流程

根据矿井地质资料，结合矿压、现场顶板实际情况，经队委及工程技术人员研究、分析，多措并举，科技攻关，优化切眼支护方式，提高大吨位支架安装效率。

优化后切眼支护示意图：

切眼优化后支架安装流程图：

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切眼支护方式优化后，①人员投入少，职工劳动强度小；②支架空间改设工序简单，操作方便；③回收的单体柱、木大梁少，人员抬运方便；④工作量小，减少了回收工字钢梁、腿的程序；⑤职工操作安全系数高；⑥很大程度上提高了改液压支架安装空间的时间，加快了液压支架安装进度。

3.2 以科技兴安作为指导，优化风巷运输系统，提升液压支架运输能力，加快液压支架安装进度

3.2.1 风巷优化前的运输系统

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3.2.2 风巷优化后的运输系统

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风巷优化前的运输系统复杂，车场布置多，使用多部绞车进行接力对拉，大大的增加了运输环节，多部绞车接力对拉安全隐患大，人员投入多，运输能力低下，不能实现安全、快速安装。通过引进矿用无极绳绞车大大提高运输效率及运输安全可靠性，可代替多部小绞车，回柱绞车接力对拉，简化了运输系统，减少了运输环节，消除了多部小绞车接力对拉所带来的安全隐患，可实现快速直达、减人提效和安全运输。无极绳绞车运输距离长，牵引重量大，运输效率高。实现长运距巷道无接力直达运输，提高运输效率及安全可靠性。

3.3 改进支架组装设施，提高支架组装进度

3.3.1 组装间优化前示意图：

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此组装间采用4.0m工字钢梁配合3.5m工字钢腿梯形棚子支护，组装间长7.2m，宽3.6m，高3.4m。梯形棚子架设需投入工程量大，职工作业安全系数低，且作业程序繁琐。组装间下使用3m木大梁配合3.15m单体柱打托棚加强支护。组装间设6台5T手动葫芦进行液压支架的组装工作。当液压支架前梁进入组装间后，使用手动葫芦将其起吊，待液压支架底座进入组装间，在进行液压支架的组装工作。待液压支架组装完成后，然后使用手动葫芦起吊，进行液压支架换车装车工作。

这种作业方式：①人员投入多，职工劳动强度大；②起吊、组装液压支架工序繁琐，起吊组装进度缓慢；③组装间投入工程量大，时间多；④职工作业安全系数低，手动起吊、换车时易出现安全事故。

3.3.2 组装间优化后示意图（如下图）：

此组装间采用两根7.2m工字钢梁配合锚杆支护，锚杆使用u型卡对工字钢梁进行连接，工字钢梁间距2.4m，每根工字钢梁下均匀打设8根3.15m单体柱进行加强支护。组装间设4台5T手动葫芦、4台液压千斤顶进行液压支架的组装工作。4台5T手动葫芦、4台液压千斤顶对称架设，间距均2.6m。

当液压支架前梁进入组装间后，使用5T手动葫芦将其起吊，待液压支架底座进入组装间，再进行液压支架的组装工作。待液压支架组装完成后，使用液压千斤顶对整体支架进行起吊，进行液压支架换车装车工作。

这种作业方式：①人员投入少，职工劳动强度降低； ②起吊、组装液压支架工序操作简单，杜绝了来回更换手动葫芦组装、起吊换车工作，减少了施工工序，很大程度的提高了安装效率；③组装间工程量小，施工简单，支护强度效果好，投入人员、时间少；④职工作业安全系数高，杜绝了人员在组装支架时在支架下方滞留时间过长的问题，不易出现安全事故。⑤该组装间技术操作方便，使用简单，技术性强，且又能安全快速对液压支架进行组装，具有很好的经济和社会效益。

3.4 优化劳动组织，科学分配，加快安装进度，提高工效

3.4.1 劳动组织优化前、后对照表（每班）

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3.4.2 优化劳动组织，及时调整工作岗位，人尽其能。对于优化后节省下的人员，根据每位职工的专长、特点等安排到合适的工作岗位中去，使每名职工都能够发挥最大作用。

4 取得的经济效益

该项目在己16.17-23010安装工作面的成功实施。作业形式优化前，工作面每班安装2架，计划31天完成，经过作业形式的优化，提高到每班6架，20天完成安装，比计划提前11天。该项目顺利实施为四矿每年共创造直接经济效益约2172.175万元。

5 结束语

该技术属于自主研发从未应用，该项目的实施，可填补该项技术在矿井同等条件下的安装技术空白。并取得在矿井同等条件下组装、安装大吨位支架每小班6架的好成绩，创全省在同等条件下的最高记录。

参考文献：

[1]李庆军.大倾角综采工作面快速安装工艺的研究应用[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011（11）.

[2]芦海涛，梁文超，郑军委.阶状断面和组合锚杆在开双切眼中的研究应用[J].价值工程，2013（22）.

成品支架安装技术 篇3

本文详细介绍成品支吊架及零配件,以及在电气、管道和暖通安装工程中的使用方法。

1 支吊架主材简介

1.1 槽钢

采用S250GD钝化镀锌标准生产,分为单面槽钢和双拼槽(见图1),具有以下特点:

1)卷边带有锯齿,有效抗剪,止滑,抗冲击;

2)表面刻有辅助标距;

3)双拼槽钢由相互冲压与激光焊接先进工艺制作;

4)外观美观;

5)条形安装孔,灵活方便。

1.2 托臂(架)

槽钢采用S250GD钝化镀锌标准生产,底片采用S235JR电镀锌标准生产,也分为单面托臂和双拼托臂,也具有以上5个特点。

和槽钢、托臂相匹配使用的零配件将在下面的电气、管道、暖通工程安装中详细介绍。

1.3 成品槽钢存放及切割要求

1)HILTI槽钢运输到场后,请尽量存放于室内。

2)存放于室内地面上时,要在地面上铺设一层防水薄膜,薄膜上垫置两排干燥木条,型钢均需积放在木条上;未经拆开的整捆型钢每一层之间也要用干燥木条衬垫。

3)如受场地制约不得不在室外摆放时,存放方式同室内一致,但是表面一定要覆盖一层防水层,如防水油布等,防止槽钢因天气原因腐蚀。

4)槽钢的堆叠高度要严格控制,最高不宜超过0.6m(2捆),并要有防倾覆措施和警示标牌,防止槽钢滑落伤人;严禁在堆放的槽钢上踩踏。

5)切割槽钢和螺杆时采用无齿锯或砂轮锯(如用砂轮锯需要在切割完后将切割形成的毛刺打磨干净),切割槽钢必须按照槽钢上标示的刻度(槽钢上有5cm和10cm的刻度)进行,以保证后续安装的精确度。

6)切割时应保证槽钢断面的垂直度,开口面朝下切割,最好使用金属锯条,注意切割温度不能太高,否则会引起切割截面变形。

7)切割结束应及时清除吸附在型钢表面及内侧的铁屑,并将切割端的毛刺打磨平滑。

2 安装准备工作

1)施工前各施工人员认真学习安装工程作业指导书。

2)施工前各施工人员熟悉掌握施工图纸及现场施工布置等情况。

3)施工前各施工人员熟悉掌握管道支架安装技术规范、操作规程、质量验收标准等有关规程。

4)支吊架制作:材料领用→支吊架管束配制及根部组合→支吊架制作→支吊架的安装。

5)材料必须检查清点,规格、数量应符合设计要求。

6)材料数量不符或有缺陷等情况,应作详细记录,并向技术人员反映情况。

7)认真做好施工各环节的测量、检验记录的准备工作。

3 支吊架安装步骤及工艺要求

1)吊架和支架安装应保持垂直,整齐牢固,无歪斜现象。

2)支吊架安装要根据管道位置,找正标高中心及水平中心,生根要牢固,与管子接合要稳固。

3)吊架安装要按施工图安装根部,要求吊杆无弯曲变形,螺纹完整且与螺母管束配合良好牢固。

4)在混凝土结构上,用膨胀螺栓固定支吊架时,膨胀螺栓的打入必须达到规定的深度值;如用HKD锚栓必须要用专用工具HSD安装,并且要达到HKD锚栓要求的安装标准。

5)管道的固定支架应严格按照设计图纸要求位置安装,如由于现场情况不能安装,应征求设计院设计师同意修改管架设计。

6)安装滑动支架的管道支座或其零件时,应考虑管道的热位移,一般应向管道膨胀相反方向偏移一定距离,其偏移值为该处全部热位移的1/2。导向支架和滑动支架的滑动面应洁净、平整,滚珠、滚轴、托滚等活动零件与其支撑件应接触良好,以保证管道能自由膨胀。

7)所有活动支架的活动部件均应裸露,不应被保温层敷盖。

8)有热位移的管道,在受热膨胀时,应及时对支吊架进行下列检查与调整:

(1)活动支架的位移方向,位移量及导向性能是否符合设计要求。

(2)管托有无脱落现象。

(3)固定支架是否牢固可靠。

9)恒作用力支吊架应按设计要求进行安装调整。

10)支架装配时应先整型后再上紧锁扣、螺栓,保证支架的整齐美观。

11)支吊架调整后,各连接件的螺杆丝扣必须带满,锁紧螺母应锁紧,防止松动。

12)支架间距应按设计要求正确设置。

13)支吊架安装工作应与管道的安装工作同步进行。

14)支吊架安装施工完毕后应将支架擦拭干净,所有暴露的槽钢端均需装上封盖。

4 电气工程支吊架安装及工艺要求

1)在电气工程安装中,主要使用的是托臂,根据桥架和母线的宽度和重量,托臂长度分别为300 mm,450 mm,600mm,800 mm,1000mm,分别对应桥架宽度200mm,300mm,400mm,600mm,800mm。在安装600mm和800mm的桥架时,还需要使用槽钢做吊架,长度分别为800mm,1000mm。所有托臂都需要使用斜撑,以加强托臂的承载力。

3.2在托臂和斜撑相连接时,就需要使用按钮式锁扣和连接件。按钮式锁扣和连接件,如图2所示。

安装方法如图3所示。

3)在安装托臂时,要首先准确测量好标高,用喜利得专用化学锚栓紧固。

5 管道及暖通工程支吊架安装及工艺要求

在管道工程安装中,主要应用到管束和扣垫,具有安装方便快捷、承载力强等特点。

5.1 管束扣垫(pipe ring saddle)

1)快速释放管束扣垫MQA-Q

安装方法如图4所示。

2)管束扣垫MQA

安装方法同上,只是没有塑料手动旋钮,而是在螺杆底部加一锁紧螺母,用扳手拧紧即可。

5.2 带调节齿牙的标准管束MPN-RC

1)初步紧固时,只有红色橡胶条接触管壁,此时可进行管道调节。

2)调节结束后,旋紧螺丝,所有橡胶部分与管道紧密接触,完成安装固定。

3)螺杆需牢固拧入管卡上部连接螺丝孔内,安装时要注意螺杆的拧入长度,一定要达到产品安装的技术要求。

5.3配件MQW-Q2

该配件自带两个锁扣,使用前先将其松开,然后同按钮式螺母(锁扣)安装方法基本相同,见图5。

在暖通工程中,主要使用槽钢在吊架,和垫片配合使用,既牢固,又美观。

6 安装注意事项

1)根据项目构造情况,公共支架间距S≤6000mm,各专业管道及桥架应按实际支架间距要求增设支架。

2)MQ C型槽钢按现场实际情况选取,图上尺寸仅为示意长度。

3)现场实际管道大小如与图上不符请以实际为准。

4)水平安装的喷淋主管在末端和转弯处要做防晃支架,以增强整体刚度,垂直安装的喷淋主管应在其始端和终端设防晃支架,由施工单位按设计院要求并结合现场实际情况自行安装。

5)立管间距不大于3m,安装1个固定件;立管底部的弯管处应设支墩或采取固定措施。

6)蒸汽或热力管道的固定支架由施工单位按设计院要求并结合现场实际情况自行安装。

7)支架安装时,需按照配件安装所要求的扭力进行安装。

8)管束选用和选配表见表1。

说明:1.当管道类型为蒸汽管道时,请加滚动支座,并要根据管道大小选取不同的滚动支座。2.当管道类型为空调冷冻水时,请采用保温管束,并要根据管道大小选取不同的保温管束。

6 结语

钢结构管道支架的优化设计 篇4

钢结构管道支架在我国工业建筑项目中应用广泛,也是管道工程设计的重要组成部分,管道介质主要有热力管道、煤气管道、水管、除尘风管、烟气管道、压缩空气管道、硫铵溶液输送管道等。根据结构特点可分为独立式管架和组合式管架。独立式管架包括固定支架、刚性管架、柔性管架、半铰接管架、双向活动管架(摇摆管架)。组合式管架包括桥架式、桁架式、悬臂式、悬索式及吊索式组合管道支架。本文仅讨论独立式钢结构管道支架,并以某大型煤气管道支架设计为例,用有限元方法计算了钢构件采用不同截面时的应力及自重,通过比较分析,总结出合理、经济的管道支架优化设计原则。

1 钢结构管道支架设计的一般原则

钢结构管道支架(以下简称管架或支架)设计应满足施工及正常使用状态下各种作用,偶然事故情况下结构维持必要的稳定。以可靠指标度量结构构件的可靠度,用含分项系数设计表达式进行计算,一般采用有限元或PKPM计算软件,通过对支架的受力模型及动力特的分析,抗震地区还应考虑支架的抗震性能分析,从而设计出合理的钢结构管道支架。支架设计的一般原则主要有以下几个方面:

1)管道支架设计使用年限为50年。安全等级取一级,结构重要性系数γ0取1.1。

2)所有结构构件均应进行承载力计算;有抗震设防要求的结构,尚应按规定进行结构构件抗震承载力验算。

3)管道支架横梁在垂直荷载及水平推力作用下,按照双向受弯构件计算。固定管道支架横梁的最大挠度不宜大于梁跨度的1/500;其他管道支架横梁的最大挠度不应大于梁跨度的1/250。竖向荷载(标准值)作用下的挠度容许值不大于L/400;管道水平推力(标准值)作用下的挠度容许值不大于L/400。沿管道横向风荷载标准值作用下的柱顶位移不大于H/400;固定管道支架沿管道纵向在管道水平推力作用下的柱顶位移为H/400;H为支架高度。

4)地震基本烈度为8度及8度以上地区的活动管道支架应采用刚性活动管道支架。

2 钢结构管道支架常用结构类型

独立式管架包括固定管架、刚性管架、柔性管架、半铰管架、双向活动管架(摇摆管架)。相对于固定管架,其他均属于活动管架。

1)固定管架上的管道一般采用固定管座,管架下端与基础固定,且多采用四柱式的双片支架。

2)刚性管架上的管道在管架上均采用滑动或滚动管座,管架下端与基础固定,一般采用双柱式单片支架。

3)柔性管架上的主动管道采用滑动或者铰接管座,其他管道可采用滑动管座,管架下端与基础固定,一般采用单柱式独立支架。

4)半铰接管架上的主动管道采用铰接管座,管架下端沿纵向为半铰接,沿横向为固定。

5)摇摆管架上的主动管道采用固定管座或螺栓连接的铰接管座,管架下端沿双向均采用铰接。

3 某大型煤气管道支架优化设计实例分析

3.1 有限元模型建立

采用SAP2000有限元软件计算,建立有限元模型时,煤气管道支架可视为空间钢支架,模型和设计中,所有梁柱、立面斜撑节点均设置为铰接节点。计算不同高度、相同荷载工况下的固定支架和半铰接支架,两种支架形式分别采用型钢和钢管截面(见图1,图2)。

3.2 管道支架截面设计分析

从表1可看出,当支架的高度为10 m时,钢支架分别采用型钢和圆钢管截面形式,在同等工况条件作用下,钢构件的应力比控制在20%~60%之间,长细比控制在150之内(长度系数取1.0)。固定钢支架采用圆钢管截面形式耗钢量是采用型钢截面形式的65%,可以节约35%的钢材量;半铰支架采用圆钢管截面形式耗钢量是采用型钢截面形式的64%,可以节约36%的钢材量。

从表2可看出,当支架的高度为14 m时,钢支架分别采用型钢和圆钢管截面形式,在同等工况条件作用下,钢构件的应力比控制在20%~60%之间,长细比控制在150之内(长度系数取1.0)。固定钢支架采用圆钢管截面形式耗钢量是采用型钢截面形式的76%,可以节约24%的钢材量;半铰支架采用型钢截面形式耗钢量是采用圆钢管截面形式的80%,可以节约20%的钢材量。

根据表1,表2的数据进行综合分析,固定支架采用圆钢管截面形式在耗钢量上占优势,可以优化设计,更为经济合理;半铰支架采用圆钢管截面形式时,主要受到平面外长细比的制约,支架越高,钢柱长细比越不容易满足规范要求,因此用钢量也会随着支架的高度而增大,耗钢量甚至会高于型钢截面形式,因此对于半铰支架的优化设计,应根据支架的高度情况综合分析,选择合理经济的截面形式。

4 结语

本文介绍了钢结构管道支架设计的一般原则,并对实际算例进行了有限元分析,计算了钢支架采用不同截面时的应力及自重,通过比较分析,在同等工况条件下,固定支架采用圆钢管截面形式更为经济合理,可以达到优化设计的目的。除固定支架外,当支架构件采用圆钢管截面形式时,由于支架钢柱受到长细比的影响,对于高度较小的支架,采用圆形钢管截面形式更为经济合理;对于高度较大的支架,可能要根据实际情况进行综合分析判断,选择更为经济合理的截面形式,达到优化设计的目的。

在实际工程中,圆形钢管在外型上简洁美观,在一定的条件下更为经济合理,达到优化设计的目的,但是圆形钢管的加工制作比较复杂,人工成本费用偏高,在钢支架设计时,不仅在结构计算上需要进行优化设计,在钢材加工及施工方面,也需要进行优化,才能达到整体优化设计的目的,还需要进行进一步的研究和探讨。

摘要：介绍了钢结构管道支架的一般设计原则及常用结构类型,以某钢厂大型煤气管道支架设计为例,用有限元方法计算了钢构件采用不同截面时的应力及自重,通过比较分析,总结出合理、经济的管道支架优化设计原则,以达到优化设计的目的。

关键词：管道支架,有限元模型,优化设计

参考文献

[1]GB 50017-2003,钢结构设计规范[S].

[2]《钢结构设计手册》编写组.钢结构设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]《管道支架设计手册》编写组.管道支架设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1996.

钢结构架空管道支架的设计 篇5

管道支架属于特种结构,在冶金、化工和石油等工程中广泛应用。架空管道支架一般由管座、管架柱、管架梁(或桁架)和基础组成,是管道支架的主要形式,它便于施工、操作、检查、维修、较为经济。管架和管道两者形成一个空间体系而共同工作,柱顶相当于支承在一个有限变位的弹性支座上,管道在柱顶起支承作用,多管共架时相互之间具有牵制作用。设计前资料准备:规划部门提供的近期及远期发展规划;业主提出的使用要求;地勘部门提供的建筑区域水文地质资料;总图专业提供的地形图及总平面布置图;工艺设备专业提供的资料有图纸和荷载(或位移)。图纸有:支架平面布置图,立面图,横断面图,明确支架顶底标高、固定支架的位置、活动支架的类型、支架允许间距、补偿器的类型方向及位置等。荷载(或位移)有:垂直荷载——计算所有支架用;管道补偿器的反弹力、管道不平衡内压力、柔性管架位移反弹力——计算固定支架的水平推力(柔性管架的位移——计算柔性管架位移反弹力,刚性管架的管道摩擦力由结构专业计算);半铰接管架的主动管层位移——判别半铰接管架是否承受水平推力;摇摆管架主动管沿纵向和横向变形值——控制摇摆管架的倾斜度;柔性管架主动管变形值——计算柔性管架纵向水平力。

2 管架结构特征及选型

管架按支承管道的方式不同主要分为:独立式管架、纵梁式管架、组合式管架,另外还有墙架、托架、吊架。

1)独立式管架之间没有任何连接构件,管道直接敷设于支架上。按其用途分为固定管架、活动管架。活动管架变形方向分为单向、双向活动(摇摆管架、双向滑动)管架;按其作用、受力和结构形式的不同分为刚性管架、柔性管架、半铰接管架、摇摆管架、导向管架。管架承受水平推力由大至小依次为固定管架、刚性管架、柔性管架、半铰接管架。管架适应管道的热变形能力与前者相反。地震区不宜采用摇摆管架,设防烈度为8度、9度的地震区不宜采用半铰接管架。

(1)固定管架:用来承受管道热胀冷缩时所产生的水平推力,支架及基础刚度足够大,以保证管道系统稳定,可分为重载和减载两类。重载固定管架设在管道末端,他所承受的水平推力是单方向的;减载固定支架设置在两个补偿器(或自然弯管)之间的中间固定管架,他所承受的水平推力是两个方向相反的力。固定管架的间距直接影响到管网的经济性,合理布置固定管架位置,在允许间距范围内增大间距,以减少管架数量。布置固定管架时最大间距必须满足下列条件:管道的热伸长量小于补偿器的允许补偿量;管道因膨胀产生的推力小于固定管架所能承受的水平推力;不宜使管道产生纵向弯曲。固定管架的允许最大间距与管道直径、管道敷设方式、管道内介质及温度、补偿器型号等有关。固定管架一般采用四柱管架,在直接支承管道横梁处设水平支撑,其余沿柱高每隔≤6m设一道。纵向及横向均为管道的固定支点。管道采用固定管托敷设在管架上。适用于任何管线上管道固定点处。

(2)刚性管架:柱刚度较大,管道变形时管架顶不能适应管道变形要求而共同变形,出现相对位移,两者为非整体工作。Pm<Pt。Pm为管道摩擦力,Pt为位移反弹力。刚性管架纵向为管道的可移动支点,横向为管道的固定支点。管架承受的水平推力为管道滑动摩擦力。管道采用滑动或滚动管托敷设在管架上。适用于管道重量较小、管道变形较大和高度较低的管线。

(3)柔性管架:柱刚度较小,管道变形时管架顶能适应管道变形要求而共同变形,不出现相对位移,两者为整体工作。Pm≥Pt。柔性管架纵向为管道的可移动支点,横向为管道的固定支点。管架承受的水平推力为管架位移反弹力。主动管道采用滑动或铰接管托敷设在管架上,其他管道采用滑动或滚动管托敷设在管架上。适用于管道重量较大、管道变形较小和高度较高的管线。

(4)半铰接管架:纵向为管道的可移动支点,横向为管道的固定支点。管架以支柱的倾斜适应管线的变形要求为准,不出现相对位移,且主动管层的管架倾斜≤2%,管架承受的水平推力忽略不计。非主动管层承受的水平荷载为管道摩擦力。主动管采用铰接管托,其他管道采用滑动或滚动管托敷设在管架上。适用于管道重量较大、主动管道变形倾斜≤2%的管线。

(5)摇摆管架:管道沿平面内可任意方向位移,摇摆管架的倾斜度≤3%,主动管采用固定管托或螺栓连接的铰接管托,其他管道采用滑动管托。管架下端沿双向均采用铰接,管架不承受水平荷载。适用于单根管或管道根数不多的管路上。一般布置在管道的拐弯处。

(6)双向滑动管架:即一般刚性管架,只是管架上管道的管托采用双向可滑动式。适用于管道沿横向和纵向均有较大变形的单层或多层管线上。一般布置在管道的拐弯处。

(7)导向支架:当管道需要考虑风荷载、地震、温度变形引起的横向位移,或避免不平衡内压、热胀推力及支承点摩擦力造成管段轴向失稳时,应设置导向支架,并控制垂直管段导向间距和水平管段的导向支架最大间距。

(8)振动管架:凡管架上敷设的振动管线重量占全部管线重量的30%以上时,按振动管架设计。选择适当部位设置有效减振措施。管架上敷设有单根振动管线时,管架应采用格构式管架,并按柔性管架设计。管架上敷设有多根振动管线时,一般采用纵梁式组合管架,中间管架采用刚性管架。

2)纵梁式管架:由独立式管架、纵梁、横梁、柱间支撑组成。可以用刚性管架、柔性管架或半铰接管架,一般不设中间固定管架,在直线带末端设柱间支撑,与纵梁相同均成双布置。管道固定点设在横梁上。纵梁伸缩缝间距为120m,梁端设椭圆形孔,用螺栓固定。纵梁式支架之间用纵梁或桁架等水平构件连接并架设管道。适用于管径较小、支线多、管道根数较多的管路。

3)组合式支架:有管道桁架、悬索支架、吊索支架、拱管支架等,常用桁架式管架。桁架式管架由桁架、高管架、低管架组成,伸缩缝设置同纵梁式管架。适用于管道跨距比较大,支承立式补偿器管路、或管径较小避免设立管架过多的管路。

3 管架荷载分类

管架荷载有垂直荷载、水平荷载(含风荷载)、特殊荷载。

1)垂直荷载包括永久荷载和可变荷载。永久荷载:管道内衬保温层重、管道附件重、管道内介质重、管架自重。可变荷载:管内沉积物、试压水重、积灰荷载(管径大于300mm时需考虑,一般不超过0.3k N/m2)、冰雪荷载、平台及走道板上活荷载。

2)水平荷载包括纵向荷载和横向荷载(作用)。纵向荷载:管道补偿器反弹力、管道不平衡内压力(如波形补偿器、套管补偿器产生的力)、刚性活动管架的管道摩擦力;柔性活动管架的位移反弹力。横向荷载:风荷载、管道横向位移的摩擦力、拐弯管道或支管传来的水平推力。

3)特殊荷载:事故水、地震作用。

4 管架荷载计算

1)垂直荷载:首先确定某管架相邻两个支架的位置,再根据两支点间管道的形状,算出支点承受的基本荷载,再乘以1.2~1.4的经验系数得出计算荷载。

2)固定管架水平推力:一般由管道补偿器的反弹力Pb、管道不平衡内压力Pn、柔性活动管架通过管道传来的位移反弹力、刚性活动管架通过管道传来的管道摩擦力。固定管架水平推力与固定管架类型、固定管架之间的距离、中间的活动管架类型、管径大小是否变径、管道布置的走向长短是否有弯折支管、固定一侧是否有盲板、阀门开关状态、管道内介质及温度压力、补偿器的类型方向及反弹力摩擦力等有关。

3)管道摩擦力:刚性活动管架,刚度大,不能适应管道变形的要求,管道因变形与管架出现相对位移,而产生摩擦力Pm。Pm=KqGμ。式中,Kq为牵制系数,与管道层数、管道根数、主动管(对管架工作状态起控制作用的管道)与全部管重的比值有关,管架柱和管架梁的摩擦力分别计算;G为管道垂直荷载;μ为摩擦系数。

4)位移反弹力:柔性活动管架,刚度较小,能适应管道变形的要求而共同位移,管架柱承受柱位移产生的弹性力Pf。Pf=3EcIΔ/H3。式中,EcI为管架刚度;Ec为混凝土弹性模量;I为惯性矩,钢筋混凝土柱取0.85EcI;Δ为管架位移,Δ=KqΔc。Δc为主动管变形值,由工艺专业提供。H为管架高度,主动管托底面至基础顶面的距离。

5)风荷载:包括管道风荷载和管架风荷载

(1)单层多管风荷载:wk=μzw0L∑μsiDi。式中,wk为风荷载标准值;μz为风压高度变化系数;w0为基本风压;L为管道跨度(若管架两侧跨度不等时取平均值);μsi为风荷载体型系数,管径相同时,任意管取0.6,管径不相同时,最大管取0.6,其余各管顺风向按Si/Di值查表,当密排多管时(6根以上且S≤0.5D),取1.4。Si为前后管之间净距;Di为管道保温后外径。

(2)多层多管风荷载:wki=μs'wk。式中,μs'为上下层管之间影响系数,按Si'/Di'查表,中间层管道影响系数等于上下层管道影响系数之和减去1.0;Si'为上下层最大管之间净距。Di'为管道保温后外径。

(3)管架风荷载:wkj=μzμsw0b。式中,μs为管架风荷载体形系数,每根梁柱可近似取1.3;b为迎风面管架宽度。按柱节点上下柱高之和的一半计算集中风荷载,分别作用在柱节点上。

6)地震作用:主要同设防烈度、管道敷设方式和管道与管架在地震时的工作状态有关。8度和9度地区,应考虑地震作用;一般在7度及以下地区可不做抗震验算,但应满足抗震构造要求。

5 管架内力分析

1)固定管架:通常采用四柱式结构,梁柱连接为刚接(柱间不设斜撑)或铰接(柱间设斜撑),柱与基础连接为固接。四柱式固定管架通常按单片平面框架进行内力分析。管架柱横向框架,按垂直荷载及风荷载作用下进行内力分析;纵向框架,按水平推力作用下进行内力分析;管架柱按双向偏心受压(拉)构件进行承载力计算,或横向按偏心受压,纵向按受弯构件近似计算。管架梁计算水平推力作用下的平面外扭矩时按两端固定计算;计算水平推力作用下的平面外弯矩时按两端简支计算。管架顶部横梁按双向受弯构件进行承载力计算,对设固定点的横梁尚应验算受扭曲承载力。基础按双向偏心受压构件进行承载力计算。

2)刚性管架:按单片平面管架进行内力分析,梁柱连接为刚接或铰接,柱与基础连接为固接。管架柱平面内按平面框架进行内力分析;平面外按上端自由、下端固定的受弯构件进行内力分析。管架柱按双向偏心受压构件进行承载力计算。管架梁计算水平推力作用下的平面外扭矩时按两端固定计算;计算水平推力作用下的平面外弯矩时按两端简支计算。管架顶部横梁按双向受弯构件进行承载力计算。基础按双向偏心受压构件进行承载力计算。

3)柔性管架:按单片平面管架进行内力分析,梁柱连接为刚接或铰接,柱与基础连接为固接。管架柱平面内按平面框架进行内力分析;平面外按主动管层及非主动管层联合作用下的管架位移Δ进行内力分析。管架柱按双向偏心受压构件进行承载力计算。管架梁计算水平推力作用下的平面外扭矩时按两端固定计算;计算水平推力作用下的平面外弯矩时按两端简支计算。管架顶部横梁按双向受弯构件进行承载力计算。基础按双向偏心受压构件进行承载力计算。

4)半铰接管架:按单片平面管架进行内力分析,梁柱连接为刚接或铰接,柱与基础纵向连接为半铰接,横向连接为固接。管架柱平面内按平面框架进行内力分析;平面外主动管层按中心受压计算内力,非主动管层按简支梁计算内力。管架柱按双向偏心受压构件进行承载力计算。管架梁计算水平推力作用下的平面外弯矩时按两端简支计算(非主动管层)。管架顶部横梁按单向受弯构件进行承载力计算。基础按单向偏心受压构件进行承载力计算。

5)摇摆管架:管架柱下端与基础沿双向均采用铰接。

6)双向滑动管架:与一般刚性管架相同,仅柱顶设双向滑动管托。

7)振动管架:设置有效减振措施时,垂直荷载和水平荷载均应乘以动力系数1.2;未设置有效减振措施时,垂直荷载和水平荷载均应乘以动力系数1.5。

8)纵梁式管架:纵梁与柱的连接一般为不动铰;纵梁与横梁按简支连接。管线的水平推力通过横梁传给纵梁承受,纵梁的不平衡推力由柱间支撑承受,柱不承受管线水平推力。一般柱按单向偏心受压构件计算,横梁按双向受弯构件计算,如梁上设固定点,还要计算扭矩。纵梁承受横梁传来的反力和管线水平推力,按拉弯或压弯构件计算。柱间支撑主要承受纵梁总的不平衡水平力,按中心受压构件计算。

9)桁架式管架:管架顶水平推力由桁架承受,管架柱可不考虑水平推力。桁架两端与管架柱连接均为铰接(或滚动支承)。高管架和低管架的垂直荷载和水平推力均应乘以放大系数1.5,按上述相应管架进行设计。

6 管架的计算长度(系数)及允许长细比

1)单层管架:当梁柱节点为刚接,管架柱横向计算长度H0=μH。式中,μ为计算长度系数,根据梁柱刚度比以及柱与基础连接情况确定;H为柱高度(基础顶面至柱顶)。管架柱纵向计算长度系数μ见表1。

2)多层管架:当梁柱节点为刚接,管架顶层柱沿横向计算长度取1.5Hs,Hs为顶层柱高;管架其余层柱沿横向计算长度系数按单层管架方法处理。管架上层柱纵向计算长度系数取1.25Hs,其余层柱纵向计算长度系数μ见表1。

3)柱间支撑:单角钢斜撑计算长度系数:平面内外均为1.0;交叉支撑计算长度系数:平面外1.0,平面内0.5。单角钢最小回转半径i,平面内采用最小回转半径,平面外采用与角钢肢相平行轴的回转半径。

4)允许长细比:建议固定管架柱150;一般管架柱200;柱间支撑200(受压),300(受拉);柱间支撑上的横杆150。

7 管托

按功能分为固定管托(挡板式管托)、滑动管托、滚动管托、铰接管托、导向管托、双向滑动管托、挡板管托。管托扇形角θ一般取90°,当管道直径≥1000mm时取120°。当管径<462mm时,可采用槽钢制作简易管托。管托与管道或管架的连接见表2。

8 管架基础

管架应按上部结构要求合理选择基础形式。地基基础设计等级可按丙级考虑,可不作变形计算。管架基础一般为双偏心受压构件,按受力大小和作用不同分为无筋扩展基础(素混凝土或毛石混凝土)和钢筋混凝土扩展基础。半铰接管架和摇摆管架可采用无筋扩展基础;固定管架、刚性管架、柔性管架宜采用钢筋混凝土扩展基础。由于垂直荷载较小,水平荷载较大,基础偏心距往往超出基础核心范围,基础与地基之间出现部分脱离(零应力区),所以应控制基础的偏心距。固定管架基础偏心距≤1/5;其他管架基础偏心距≤1/4。一般固定、刚性、柔性管架基础底面受压图形为五边形;一般半铰接管架基础底面受压图形为四边形。当基础偏心距不超出基础核心范围时,基础底面受压图形为基础全面积。

9 结语

总之,各专业管道(线)要统一布置,集中敷设,与总图布置及其他管线协调一致,力求缩短管路。管托类型、管架类型及基础形式三者要相互匹配。管架结构形式应力求实现管廊化、标准化、系列化,做到技术经济安全合理,施工维修方便。凡利用已有建构筑物设置托架吊架支架等固定时,应对已有建构筑物进行强度和稳定性验算。

参考文献

管道支架安装 篇6

夹、悬索及各独立式管架组合成一体, 共同作用承受管道荷载。如图4-1。3施工工艺流程3.1梁夹制作梁夹尺寸要符合屋架钢结构的实际下悬杆尺寸, 然后根据设计图纸精细加工。梁夹作为悬索管架的生根部件, 用量大, 通用性强, 为方便使用, 实现工厂化生产, 必须进行标准化。梁夹构件标准规格见图1。3.1.1梁夹加工尺寸。梁夹作为悬索管架的生根部件, 用量大, 通用性强, 为方便使用, 实现工厂化生产, 必须进行标准化。梁夹构件标准规格见图3、表1及表2。3.2悬索制作3.2.1悬索一般采用抗拉强度较大的镀锌钢绞线 (一般钢丝绳的一种) , 跨度不大时可采用镀锌圆钢制作。选用材料规格之前需要进行荷载的验算, 要求制作悬索的镀锌钢绞线和镀锌圆钢最小直径不得小于10mm。3.2.2悬索制作前, 应先按设计要求的悬索垂度、悬索跨距计算出悬索弧形长度, 再加上接口搭接长度、末端弯曲长度等, 并留取适当余量, 得到悬索的实际下料尺寸, 避免材料浪费。3.2.3镀锌钢绞线质量应符合YB/T5004-2001《镀锌钢绞线》的要求。3.2.4钢丝绳夹质量应符合GB/T5976-2006《钢丝绳夹》的要求。3.2.5钢丝绳普通镀锌套环质量应符合GB/T5974.1-2006《钢丝绳用普通套环》的要求。3.2.6镀锌花篮螺栓质量应符合GB/T3818-1999《索具螺旋扣》的要求。3.3吊 (支) 架制作悬索管架中吊 (支) 架主要形式有:固定支架、刚性吊架、钢筋吊架三种。3.1.2耳板。耳板标准规格尺寸见图3及表3。1-梁夹;2-UT型夹具 (花篮螺栓) ;3-悬索;4-钢筋吊架;5-刚性吊架;6-固定支架123456图1悬索管架1-梁夹扁钢;2-六角头螺栓;3-螺母;4-垫圈;5-螺栓孔图2梁夹示意图图4耳板标准规格图b a a h e t图3梁夹标准规格图梁夹梁夹展开图序号1234名称梁夹扁钢型号75×690×8110×10110×12件数2222六角头螺栓规格M16×60M20×70M24×90M24×90个数3333螺母规格M16M20M24M24个数6666垫圈规格16.520.524.524.5个数3333表1梁夹标准规格表序号1234Md16202424t681012F3446a37.5455555b40455555c55708080L梁外框半周长-3~4mm表2梁夹尺寸表序号123456规格40×52×650×65×650×65×763×82×863×82×1085×105×10b405050636385h324040505065e202525323240a66881010t66881010表3耳板尺寸表大跨度轻钢结构中管道悬索支架的应用

3.2悬索制作3.2.1悬索一般采用抗拉强度较大的镀锌钢绞线 (一般钢丝绳的一种) , 跨度不大时可采用镀锌圆钢制作。选用材料规格之前需要进行荷载的验算, 要求制作悬索的镀锌钢绞线和镀锌圆钢最小直径不得小于10mm。3.2.2悬索制作前, 应先按设计要求的悬索垂度、悬索跨距计算出悬索弧形长度, 再加上接口搭接长度、末端弯曲长度等, 并留取适当余量, 得到悬索的实际下料尺寸, 避免材料浪费。3.2.3镀锌钢绞线质量应符合YB/T5004-2001《镀锌钢绞线》的要求。3.2.4钢丝绳夹质量应符合GB/T5976-2006《钢丝绳夹》的要求。3.2.5钢丝绳普通镀锌套环质量应符合GB/T5974.1-2006《钢丝绳用普通套环》的要求。3.2.6镀锌花篮螺栓质量应符合GB/T3818-1999《索具螺旋扣》的要求。3.3吊 (支) 架制作悬索管架中吊 (支) 架主要形式有:固定支架、刚性吊架、钢筋吊架三种。刚性吊架:由角钢组成, 用在悬索两端头, 防止管线横向摇摆, 如图5。固定支架:由型钢组成, 防止管道纵向和横向移动, 只能设在管线与结构梁交叉重叠处, 固定支架横梁结构如图6。钢筋吊架:用在悬索中的其他部位, 保证设备管道与结构的有效连接, 如图7。3.4管道安装3.4.1管道安装前应对支吊架, 尤其是固定支架、刚性吊架走向、标高、位置、数量进行核查, 确保无误。3.4.2管道安装完成, 悬索吊架完全受载后, 应校核管道标高、坡度, 通过调节钢筋吊架花篮螺栓进行垂度调整, 以消除悬索受载下垂对管道的影响。3.5刷油、防腐3.5.1所有非镀锌铁件应在表面去污除锈后刷两道红丹油性防锈底漆, 再刷两道油性调和漆。3.5.2对镀锌铁件, 应在去除表面污垢后, 按设计要求涂刷面漆。3.5.3所有焊缝部位在去除焊渣后, 涂刷防腐漆, 对热影响区域镀锌部件应按设计要求二次镀锌或采取其他防腐措施。3.5.4若设计有防火要求, 应按要求涂刷防火涂料。4质量控制4.1验收标准消防喷淋管线的安装质量应该满足《自动喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-2005要求;同时梁夹和悬索的安装要满足下列要求:梁夹及耳板的构造尺寸应符合表4的规定。4.2悬索安装验收标准悬索安装的允许偏差应符合表5的相关规定。4.3质量保证措施4.3.1对于安装支架部位的建筑结构的承载能力, 图7钢筋吊架示意图1-钢筋悬索;2-吊钩 (U形吊环) ;3-双头闭口环眼钢筋吊杆;4-花篮螺栓;5-闭口环眼单头螺纹吊杆 (U形吊环) ;6-型钢梁 (管卡) 123456图5固定支架横梁示意图1-角钢吊杆;2-钢绞线 (圆钢) ;3-扁钢;4-硬垫木;5-管箍图6刚性吊架示意图3 2415

应由设计专业进行核算, 确保结构安全性。4.3.2管架部件所用钢材全部采用Q235-B钢, 电焊条全部采用E4300~4313号。4.3.3梁夹、镀锌钢绞线、镀锌圆钢等构配件应贮存在通风、干燥的场所, 避免阳光直射, 热气烘烤和接触酸、碱等具有腐蚀性的物质, 镀锌钢绞线应分类缠绕放置在垫板上, 严禁混杂存放。4.3.4悬索管架不得与电焊导线或其他电线接触。4.3.5镀锌钢绞线不得与棱角及锋利物体接触, 捆绑时应垫以圆滑物件保护。4.3.6镀锌钢绞线不得成锐角折曲、扭结。4.3.7绳夹应无裂纹及表面创伤。4.3.8套环表面应光滑平整, 不得有任何损害钢绞线的裂纹、锐边和表面粗糙不平等缺陷, 套环尖端处应自由贴合, 尖端部位应截短至凹槽深的一半。4.3.9钢筋吊架吊杆长度应根据吊架安装位置及悬索垂度要求, 进行准确计算, 尽量保证初次安装时花篮螺栓伸长量位于中间部位, 以利于调整管道标高及坡度。4.3.10电焊工必须持证上岗, 焊接作业时应采取防风、防雨雪措施, 当焊件温度低于0℃时, 所有钢材焊缝应在始焊处100mm范围内预热到15℃以上。4.3.11焊接双面焊件时应清理并检查焊缝根部背面, 消除缺陷后方可施焊背面焊缝。4.3.12焊缝高度不得低于母材表面, 焊缝与母材应圆滑过渡, 焊缝及热影响区域应无裂纹、未融合、未焊透、夹渣、孔坑和气孔等缺陷。5安全措施5.1悬索管架多用于高大空间内, 施工过程中必须采取可靠的安全措施。5.2如需搭设移动式脚手架, 必须编制专项施工方案, 报请监理单位审批后方能施工。5.3移动式脚手架脚轮必须具备刹车功能。严禁载人移动脚手架。5.4高空作业必须佩戴安全带, 穿软底防滑鞋。严禁将安全带系在脚手架上。5.5管架及管道可采用手动或电动葫芦吊至安装位置, 起吊时应稍作停顿再缓慢加速, 在吊运的过程中应匀速上升, 上升过程中严禁摆动。吊装作业下方及周围不得站人和行走。5.6管架上安装管子时, 先把管子固定好再接口, 防止管子脱落砸伤人。5.7使用电气设备前, 应检查有无漏电, 如有故障, 必须经电工修理好后方可使用。5.8焊接作业时须戴好防护面罩及手套。5.9操作转动设备时, 严禁戴手套, 并应将袖口扎紧。5.10不得将电焊导线或其他电线与管架或管道接触。6结语梁夹、悬索、支架结构简单, 标准化程度高, 可根据设计要求在工厂集中加工生产。管架配件尽量采用成品, 现场组装, 减少现场制作量, 提高工作效率, 极大地缩短工期。较常规支架做法节约2/3钢材用量, 经济性好, 同时节省了能耗, 环境效益好。管道安装标高、坡度更易控制, 提高了管道安装合格率, 减少了返工现象出现。避免与原有钢结构焊接作业, 确保结构安全性, 提高了工程质量。以某研究所试验大厅为例, 共使用悬索管架安装管道500m, 节约支架钢材约2t, 未提高钢屋架结构的钢材规格即满足安装要求, 从而节省钢材18t, 缩短工期10天, 取得直接经济效益10万余元, 同时还提高了管道安装合格率。项次1234项目坐标标高悬索垂度偏差悬索横向偏差允许偏差 (mm) 15±15取+30mm与+L/500之小值每米≤1mm全长≤25mm检验方法用水准仪 (水平尺) 、直尺、拉线和尺量检查表5悬索安装的允许偏差项次1234567891011项目梁夹耳板梁夹扁钢宽度梁夹扁钢长度栓孔位置栓孔间距栓孔尺寸梁夹扁钢表面不平度偏差宽度长度栓孔位置栓孔尺寸表面不平度偏差允许偏差±3mm±5mm±2mm±2mm±0.5mm≤2mm±2mm±2mm±2mm±0.5mm≤0.5mm检验方法尺量检查卡尺检查塞尺检查尺量检查卡尺检查塞尺检查表4梁夹及耳板构造尺寸允许偏差

摘要：钢屋架、网架结构越来越多用于厂房、体育场等公用建筑, 本文结合某科研楼试验大厅的消防等管线的悬索固定方法阐述在大跨度轻钢架结构中管道悬索固定的施工技术。

大型充填液压支架的安装技术 篇7

煤矸石充填采煤技术可实现矸石的井下处理, 改变矿区生态环境质量, 并且可有效控制岩层移动, 保证地面建筑物安全使用, 最大限度回收建筑物下压煤。自夯式充填开采液压支架是综合机械化充填开采工作面主要装备之一, 由于充填支架增加1套后部运矸系统和矸石夯实系统, 造成支架总长度和总质量增大, 给安装带来一定困难。现以平煤股份十二矿己15-13080充填综采工作面所使用的ZZC8800/20/38自夯式充填液压支架安装为例, 详细介绍充填液压支架安装方法。

1 自夯式充填液压支架参数及性能要求

(1) 参数。

ZZC8800/20/38型充填式液压支架全长8 020 mm, 最小支撑高度2 000 mm, 最大支撑高度3 800 mm, 工作阻力8 800 kN, 总质量30 t。该支架主要由前梁、顶梁、后顶梁、四连杆、摆梁 (夯实机构) 、底座、推移框架和千斤顶等组成。充填液压支架结构如图1所示。

(2) 性能要求。

①自夯式充填液压支架后部必须提供可供充填机构工作所需的空间。②自夯式充填开采液压支架尾梁必须有足够的支护强度。③需要安设可调整充填开采输送机高度的设备。④需要在支架尾梁下部设计滑道。⑤需要设计夯实机构将充填料推压夯实。

2 安装切眼支护

切眼长96.7 m, 净宽6.2 m, 净高3.0 m。采用锚网索支护, 锚杆为Ø22 mm×2 200 mm的左旋无纵筋锚杆, 顶锚杆间排距为750 mm×700 mm, 帮锚杆间排距均为700 mm;锚索采用Ø17.8 mm的低松弛钢绞线加工制作, 长7 500mm, 间排距为1 500 mm×1 400 mm。顶板使用M型钢带梁, 帮部使用Ø16 mm圆钢加工的钢筋梯子梁, 帮顶均使用菱形孔钢网, 网孔规格40 mm×40 mm。切眼全部扩修结束后, 中间打1排木点柱加强支护, 切眼中间木点柱间距350 mm (图2) 。

3 安装前的准备工作

(1) 在井上把部分支架的前后部设备以及采煤机、输送机等全部组装后进行调试, 在检验“三机”配套状况的同时, 根据工作面长度准确计算出需要安装支架的数量以及支架和前后部输送机、进回风巷之间的相对位置关系等。

(2) 在支架安装前, 分别在机头、机尾把支架的安装位置标注清楚;安装后, 确保前部刮板输送机机尾部与机尾1#连接后不影响后部充填刮板输送机与转载胶带的合理搭接, 同时确保后部输送机机头部与煤墙下帮留有合理的空间, 不影响安装及生产过程中的正常作业。

(3) 工作面长96.7 m, 两巷均宽4.6 m, 共计安装66组支架。前部输送机机头及过渡槽上面共计安装3组支架, 其中机头第1架伸出煤墙1.4 m, 前部输送机机头伸出机头第1架1.2 m, 后部输送机机头伸出第1架2.2 m, 后部输送机机头距离巷道下帮1.0 m;前部输送机机尾及过渡槽上面共计安装4组支架, 机尾第66架伸出煤墙0.9 m, 前部输送机机尾缩进第66架0.3 m, 后部输送机机尾伸出第66架2.2 m, 后部输送机机尾距离巷道上帮1.5 m。机头第1组支架基本上立在巷道内, 在有效增加巷道支护强度的同时, 尽可能把后部输送机机头伸向巷道。这样后部输送机能够把矸石直接运到巷道中间, 减少人工充填的作业量。机尾第66组支架安装后, 支架与转载胶带之间留有1 m的行人通道, 转载胶带距离上帮有1.5 m的空间, 便于人员工作及检修时进入。充填液压支架安装如图3所示。

4 支架组装

4.1 前部设备安装

前部设备分为两次组装:①在井下西大巷组装间组装底座、4根立柱以及四连杆3部分;②组装完毕的部件再和支架顶梁、前梁一起输送至己15-13080工作面组装间, 再组装护帮板、前顶梁、中顶梁。在切眼里面进行正常的支架安装工作。

4.2 后顶梁、后部输送机、夯实机构安装

由于切眼断面宽仅6 200 mm, 而支架前梁及中顶梁长5 170 mm, 后顶梁长2 850 mm, 支架总长度达到8 020 mm, 安装完支架的前梁及中顶梁后, 后部用于安装后顶梁的距离剩余1 030 mm。由于空间受到限制无法组装后部设备, 需要工作面向前推进2 400 mm之后, 支架后部空间达到3 430 mm后方可安装后顶梁、后部充填输送机及夯实机构。

4.2.1 后顶梁安装

(1) 前后2组支架超前架拉完后, 将机尾侧已安装好后顶梁的支架后顶梁降下, 以便安装后顶梁挂手拉葫芦。然后稍降本组支架, 高度降低至2.3 m, 便于连接中、后顶梁铰接销子。

(2) 在支架中顶梁与后顶梁之间安装铰接销子位置上方, 选择合适位置在顶板锚杆上吊挂2台5 t手拉葫芦, 在后顶梁尾部的顶板锚杆上吊挂2台5 t手拉葫芦, 用于起吊后顶梁。

(3) 后顶梁车到位置后, 利用支架中顶梁顶板锚杆上吊挂的2台5 t手拉葫芦和后顶梁牢固连接在一起, 然后缓慢起吊后顶梁, 到达连接位置后, 安装铰接销子。

(4) 利用中部顶梁上方起吊孔吊挂的2台5 t手拉葫芦, 把后顶梁立柱缓慢起吊。

(5) 利用5 t手拉葫芦把2根后立柱安放在立柱窝内之后, 恢复后立柱的供回液管路, 操纵控制阀使立柱进行伸缩动作, 待达到合适位置后安装托块及销子, 最后将支架重新升起。

(6) 后顶梁自机尾至机头方向依次进行安装。

4.2.2 后部输送机安装

(1) 支架后顶梁全部安装完毕后, 开始安装后部输送机。

(2) 将机尾10节溜槽整体在后顶梁下面进行组装, 刮板及链子铺设完好。

(3) 将机尾第1组支架的高度降低至2.5 m, 在支架后顶梁上面的吊挂环上安装三环链, 然后在每节溜槽上面分别吊挂2台5 t手拉葫芦起吊溜槽, 使溜槽整体呈一斜线。

(4) 起吊到合适高度后, 把机尾吊挂在机尾一架上面, 然后在10节溜槽之前继续进行铺设, 并把手拉葫芦逐架向前挪移, 再起吊和吊挂溜槽, 直到输送机机头安装完毕。

后部输送机自机尾至机头方向依次进行安装。

4.2.3 夯实机构安装

(1) 支架后顶梁及输送机全部安装完毕后, 开始安装夯实机构, 根据铺设轨道的长度, 待夯实机构安装4～6架后分段拆除轨道。

(2) 利用2台手拉葫芦配合作业, 将夯实机构与支架底座平行摆放, 利用后立柱上面吊挂的2台5 t手拉葫芦使夯实机构与支架底座之间的铰接孔对接之后, 安装铰接销子。

(3) 安装2根用于调整夯实机构角度的千斤顶并恢复千斤顶的供回液管路, 操纵控制阀使千斤顶进行伸缩动作, 待达到合适位置后安装销子, 安装完毕后把夯实机构降低至最低位置。

(4) 恢复两级夯实机构千斤顶的供回液管路后, 调试操纵控制阀使千斤顶进行伸缩动作, 动作无误后使两级千斤顶全部处于收缩状态。

(5) 夯实机构自机尾至机头方向依次进行安装。

5 结语

(1) 由于工作面两巷需要人工充填, 为了在今后生产过程中减少人工充填工作量, 支架安装数量、位置确定很关键, 原则上应确保后部输送机机头、机尾便于拉移, 并尽可能多安装支架, 减少人工充填作业量。

(2) 由于切眼空间不能满足支架一次安装到位, 将支架的前后部设备分为两次安装。在不增加扩切眼宽度的前提下, 向前回采2 400 mm后再安装后部所有配套设备 (包括充填输送机及夯实机构) , 实现了小空间安装大支架。

摘要：平煤股份十二矿充填开采使用ZZC8800-20/38自夯式充填液压支架, 在不增加切眼宽度的前提下, 向前回采2 400 mm再安装后部所有配套设备, 包括后顶梁、充填输送机及夯实机构, 实现了小空间内大型支架的成功安装。

某型安装支架的疲劳寿命分析 篇8

1 几何模型和有限元模型

通用有限元计算软件具有完整的建模、计算和数据后处理功能,但是对复杂结构的建模非常繁琐,因此使用Catia软件对该设备结构建立几何模型,采用U G对支架建立几何模型。该设备的装配几何模型及坐标系如图1所示。据图1对设备和安装支架进行有限元网格划分,得到有限元模型如图2所示。图中底部绿色部分表示安装支架。

2 有限元计算

根据图2所示有限元模型,采用阻尼法计算其振动模态及共振频率,采用模态叠加法计算随机振动的动应力,采用应变寿命法计算其疲劳寿命。

2.1 模态分析

在各种随机振动频率的激励下,计算该设备及其安装支架的振动模态和共振频率。图3和图4是支架侧壁厚度为6 m m时,设备及其安装支架的共振模态。由图可看出,第6阶共振频率为2 6 4 H z,因此振动失效的主要分析频段在1 k H z以内。

2.2 等效应力计算

根据第四强度理论(形状改变比能理论),在复杂应力状态下,材料达到危险状态的标志是形状改变比能vd达到简单拉伸或压缩时形状比能的极限值vd0[3]。Von Mise应力就是复杂应力状态下材料内部的等效应力。

首先计算最大等效应力的分布位置,如Z向随机振动的最大应力发生部位如图5所示。在各方向最大应力发生部位处,计算Von Mise应力功率谱密度,如图6所示。

由图6可见,Z向应力峰值最大,因而也是研究的重点。实际故障现象也反映Z轴应力最大部位最易发生断裂。选用强度高,密度较低的铝合金Z L 1 0 1为支架材料,其强度极限为245MPa,屈服强度为169Mpa[4]。按随机响应的Von mise应力均方根值3倍计算峰值应力。对于侧壁厚度分别为6 m m和7 m m的支架,其峰值应力分别为表1所示。

由表可看出,侧壁厚度对Z向峰值应力影响较小。Z向的应力峰值超出了材料屈服强度,有可能导致材料失效,而X和Y向的应力峰值都在安全范围之内。图7为壁厚为6到10mm时,Z向峰值应力变化情况(以6 m m壁厚为参考值)。曲线表明,增加壁厚并不能显著降低结构内部Z向峰值应力。

从结构上看,最大应力处有应力集中现象,因此Z向应力破坏与倒圆角有重要关系[5]。

2.3 疲劳寿命计算

由载荷时间历程和材料应变寿命曲线计算结构危险点处疲劳损伤和寿命,如图8~10所示。

对应时刻T=26.21秒,计算出该时间长度下Z向振动的故障率Damage3=1.069×10-3,据此计算出疲劳寿命为L i f e=T/(3 6 0 0×Damage)=6.8h,该时间即出现工程裂纹的估计时间。用同样的方法计算出X向振动的故障率为2.4 3 8×1 0-8,疲劳寿命3×1 0 5h;Y向振动的故障率6.323×10-7,疲劳寿命1.1 5×1 0 4h。由计算结果也可以看出安装支架的寿命主要受到Z向振动的疲劳寿命影响。

3 结论

本文通过对某设备及其安装支架建立有限元模型,对其随机振动应力分布进行有限元计算,根据计算结果对安装支架疲劳寿命进行了预测。计算和实践均表明,支架内部最大应力发生在Z方向,断裂处发生了应力集中现象,增加支架侧壁厚度并不能有效降低Z向应力水平。本文的分析也表明,改善支架圆倒角,对结构进行总体优化设计,是提高该设备安装支架寿命的有效途径。

摘要：某设备通过安装支架固定在飞机座舱中,在飞机大幅度、长时间的剧烈振动下,支架结构在薄弱点处发生断裂。采用Catia和UG对该设备及其安装支架建立三维模型,对设备装配的振动模态、安装支架的应力分布及安装支架尺寸对疲劳寿命的影响进行了分析和计算。计算结果表明,侧壁厚度对支架寿命影响很小,Z向振动是导致安装支架断裂的主要原因,断裂发生在Z向应力集中处。计算结果与故障现象一致。

关键词：安装支架,应力,疲劳寿命

参考文献

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[2]邱法聚,王洋定.基于局部应力应变法的大型港口起重机疲劳寿命估算[J].起重运输机械.2009,2

[3]干光瑜,秦惠民.材料力学[M].北京:高等教育出版社.2004

[4]陆明炯.实用机械工程材料手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社.2004