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管道荷载与支架垂直荷载计算

分解安装 / 操作 / 充水试验三种工况的单位长度重量,计入阀门与法兰集中荷载并按简支梁分配,给出中间 / 端部 / 立管支架的垂直荷载与荷载组合 · 对应《管道应力分析与工程应用》第六章荷载计算

1. 管子规格 密度随材料自动取值

管材
公称直径
外径 Do
mm
壁厚 t
mm
钢材密度 ρs
kg/m³
碳钢 7850,奥氏体不锈钢约 7930~8000;切换材料时自动填入

2. 介质、保温与附加 三工况重量对比

管内介质
水压试验工况按充水(1000 kg/m³)另算,与操作介质无关
介质密度 ρf
kg/m³
保温材料
保温厚度 δ
mm
保温密度 ρi
kg/m³
外护层
金属护壳按外表面积计重,常被漏算;大口径厚保温时可达数 kg/m
其他附加
kg/m
伴热管、电缆桥架、平台附加、积灰等;无则填 0

3. 集中荷载 阀门 / 法兰按 DN 查典型值

阀门型式
典型重量按 PN16 铸钢闸阀基准,其他型式按系数折算
阀门数量
个
单阀重量
kg
法兰对数
对
单对重量
kg
其他集中荷载
kg
距本支架 a
m
a 为集中荷载中心到本支架的距离:a = 0 表示荷载就在支架上方(全额承担),a = L 表示全落在相邻支架
表中重量为典型值量级,用于估算与方案比较;正式设计按阀门 / 法兰厂家样本与管件实际重量统计。

4. 支架布置与工况

支架类型
中间支架承担两侧各半跨;端部支架承担半跨 + 悬臂段;立管底部承重架承担整段立管
跨距 L
m
悬臂 / 立管高
m
计算工况
弹簧支吊架需按安装(冷态)与操作(热态)两个工况分别给值
雪载 / 积灰
kg/m
平台活载
kg/m
偶然荷载
kN
地震、风、水锤、安全阀排放反力等,按集中力计入;无则填 0

5. 计算结果

—
请输入参数

单位长度重量分解(三工况对比)

项目符号安装(空管)操作充水试验

支架垂直荷载

项目符号质量 kg作用力 kN说明

荷载组合

组合公式数值用途

过程量

项目符号数值说明

支架选型提示

部位取值说明
全规格重量速查表(按当前介质 / 保温 / 外护层条件)
速查表按当前输入的介质、保温厚度与密度、外护层统一计算;切换条件后自动刷新。
公式与适用条件(点开核对)

① 管子自重 mp = π/4·(Do²−Di²)·ρs,kg/m。Di = Do − 2t。

② 介质重量 mf = π/4·Di²·ρf,kg/m。充水试验按 ρf = 1000 kg/m³ 另算。

③ 保温重量 mi = π/4·[(Do+2δ)²−Do²]·ρi,kg/m。

④ 外护层重量 mj = π·(Do+2δ)/1000 · σj,kg/m。σj 为护壳面密度(镀锌铁皮 0.5 mm 约 4.0 kg/m²,铝皮 0.8 mm 约 2.7 kg/m²)。

⑤ 三种工况 安装(空管)= mp + mi + mj + 附加;操作 = mp + mf + mi + mj + 附加;充水试验 = mp + 充水 + mi + mj + 附加。

⑥ 集中荷载 P = nv·W阀 + nf·W法兰对 + P其他,kg。阀门典型重量按 PN16 铸钢闸阀基准,蝶阀约 0.35 倍、球阀约 0.7 倍、截止阀约 0.95 倍、止回阀约 0.85 倍。

⑦ 简支梁分配 集中荷载距本支架 a 时,本支架承担 R_P = P·(L−a)/L。a = 0 全额承担;a = L/2 承担一半;a ≥ L 时全部落到相邻支架。阀门两侧就近设架时按 a ≈ 0 计。

⑧ 均布荷载份额 中间支架 R_q = q·L(两侧各半跨,等跨时);端部支架 R_q = q·(L/2 + Lc);立管底部承重架 R_q = q·H(H 为立管高度)。

⑨ 支架垂直荷载 R = 9.81·(R_q + R_P)/1000 kN。不等跨时按 (L₁+L₂)/2 取代 L。

⑩ 荷载组合 持久 G = 管道自重 + 介质 + 保温 + 附加 + 集中荷载;可变 Q = 雪载 / 积灰 + 平台活载;偶然 A = 地震 / 风 / 水锤 / 安全阀反力。标准组合 G+Q,基本组合 1.2G+1.4Q(用于支架与结构设计),偶然组合 G+Q+A(用于抗震与偶然工况验算)。

本页只算垂直静力荷载:未计热位移引起的荷载转移(弹簧支架须按冷 / 热态分别取值)、膨胀节弹性力与压力推力(见工具 3)、摩擦与导向架水平力、风载与地震的分区系数、动载与冲击系数。阀门与法兰重量为典型值量级,正式设计按厂家样本统计。公式为行业通用口径,非某本具体书籍原文抄录;请按 GB 50316 / GB/T 20801 / SH/T 3073 / HG/T 21629 复核。