5.5.1 彎頭的升溫彎矩及軸向力可采用有限元法計(jì)算或按本規(guī)程附錄C的規(guī)定計(jì)算。
5.5.2 彎頭工作管在彎矩作用下的最大環(huán)向應(yīng)力變化幅度應(yīng)按下列公式計(jì)算：
式中：σbt——彎頭在彎矩作用下最大環(huán)向應(yīng)力變化幅度(MPa)；
βb——彎頭平面彎曲環(huán)向應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)；
M——彎頭的彎矩變化范圍(N·m)；
rbo——彎頭工作管橫截面的外半徑(m)；
rbm——彎頭工作管橫截面的平均半徑(m)；
Ib——彎頭工作管橫截面的慣性矩(m4)；
λ——彎頭工作管的尺寸系數(shù)；
R——彎頭的曲率半徑(m)；
δb——彎頭工作管的公稱壁厚(m)。
5.5.3 彎頭工作管的強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)符合下列表達(dá)式：
式中：σbt——彎頭在彎矩作用下最大環(huán)向應(yīng)力變化幅度(MPa)；
σpt——彎頭在內(nèi)壓作用下的最大環(huán)向應(yīng)力(MPa)；
[σ]——鋼材的許用應(yīng)力(MPa)；
Pd——管道計(jì)算壓力(MPa)；
rbi——彎頭工作管橫截面的內(nèi)半徑(m)；
δb——彎頭工作管的公稱壁厚(m)。
5.5.4 三通等管件工作管應(yīng)根據(jù)內(nèi)壓和主管軸向荷載聯(lián)合作用進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，應(yīng)采用應(yīng)力測(cè)定或有限元法進(jìn)行疲勞分析，當(dāng)不能滿足應(yīng)力驗(yàn)算條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行加固。
5.5.5 三通工作管加固應(yīng)采取下列一項(xiàng)或幾項(xiàng)措施：
1 加大主管壁厚，提高三通總體強(qiáng)度(包括采用不等壁厚的鍛鋼三通)；
2 在開孔區(qū)采取加固措施(包括增加支管壁厚)，抑制三通開孔區(qū)的變形；
3 在開孔區(qū)周圍加設(shè)傳遞軸向荷載的結(jié)構(gòu)。
條文說明
5.5 管件應(yīng)力驗(yàn)算
5.5.1 埋地水平彎頭和豎向彎頭的彎矩及軸力目前較成熟的計(jì)算方法為有限元法和彈性抗彎鉸解析法。前者需利用專用軟件在計(jì)算機(jī)上完成；后者既可電算，又可用于手工計(jì)算完成。本規(guī)程附錄C是原規(guī)程附錄的內(nèi)容，計(jì)算公式是按彈性抗彎鉸解析法通過理論分析推導(dǎo)和適當(dāng)簡(jiǎn)化得出的，并經(jīng)過DN500管道的試驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)對(duì)管徑從DN600到DN1200彎管的有限元分析，對(duì)于管徑DN500以上的、轉(zhuǎn)角在80°～120°彎管，采用彈性抗彎鉸解析計(jì)算法仍然吻合得較好。按照5.5.3的彎頭強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果相比誤差小于5％，且偏于安全。
5.5.2 基于采用彈塑性理論進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，埋地彎頭溫度變化引起峰值應(yīng)力，其對(duì)管道安全的影響主要是正常的溫度循環(huán)范圍，對(duì)于安裝溫度低于循環(huán)最低溫度而產(chǎn)生的一次性較大應(yīng)力不會(huì)影響運(yùn)行安全。環(huán)向應(yīng)力放大系數(shù)βb不考慮內(nèi)壓的影響，同時(shí)彎頭的柔性系數(shù)亦不考慮內(nèi)壓的影響，可使計(jì)算簡(jiǎn)化，亦與《火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)程》DL/T 5366取得一致。其計(jì)算結(jié)果誤差＜10％，且偏安全。
5.5.3 埋地彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算采用簡(jiǎn)化的疲勞分析。驗(yàn)算公式形式雖與安定分析一致，但彎頭環(huán)向應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)采用真實(shí)應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)之半(即(5.5.2-2)式中的βb＝0.9(1/λ)2/3為真實(shí)應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)βb＝1.9(1/λ)2/3的一半)，計(jì)算出的應(yīng)力為應(yīng)力變化幅度，所以實(shí)質(zhì)上是按疲勞分析進(jìn)行彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算。彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算點(diǎn)在彎頭最大彎矩截面的頂部和底部(指彎頭平面水平放置)，此點(diǎn)熱脹應(yīng)力最大，為環(huán)向應(yīng)力；同時(shí)該點(diǎn)處還存在內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力，其值與直管相同，因驗(yàn)算點(diǎn)的熱脹應(yīng)力為應(yīng)力變化幅度(即應(yīng)力變化范圍之半)，所以內(nèi)壓應(yīng)力也采用變化范圍之半，即0.5σpt，許用應(yīng)力為3[σ](見5.1.1條)，故驗(yàn)算式為σbt＋0.5σpt≤3[σ]。
5.5.4 三通加固方案是否可行應(yīng)有足夠的依據(jù)，或?qū)嶋H進(jìn)行應(yīng)力測(cè)定，或用有限元法進(jìn)行計(jì)算。有限元法計(jì)算的關(guān)鍵是單元的劃分，高應(yīng)力區(qū)要?jiǎng)澐值妮^小，以使計(jì)算出的應(yīng)力分布有足夠的精確度。經(jīng)驗(yàn)證明在單元?jiǎng)澐趾侠淼那闆r下計(jì)算結(jié)果與實(shí)際應(yīng)力測(cè)定十分吻合。
5.5.5 本條提供了大軸力荷載三通加固的原則性措施，供加固設(shè)計(jì)者參考。
式中：σbt——彎頭在彎矩作用下最大環(huán)向應(yīng)力變化幅度(MPa)；
βb——彎頭平面彎曲環(huán)向應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)；
M——彎頭的彎矩變化范圍(N·m)；
rbo——彎頭工作管橫截面的外半徑(m)；
rbm——彎頭工作管橫截面的平均半徑(m)；
Ib——彎頭工作管橫截面的慣性矩(m4)；
λ——彎頭工作管的尺寸系數(shù)；
R——彎頭的曲率半徑(m)；
δb——彎頭工作管的公稱壁厚(m)。
5.5.3 彎頭工作管的強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)符合下列表達(dá)式：
式中：σbt——彎頭在彎矩作用下最大環(huán)向應(yīng)力變化幅度(MPa)；
σpt——彎頭在內(nèi)壓作用下的最大環(huán)向應(yīng)力(MPa)；
[σ]——鋼材的許用應(yīng)力(MPa)；
Pd——管道計(jì)算壓力(MPa)；
rbi——彎頭工作管橫截面的內(nèi)半徑(m)；
δb——彎頭工作管的公稱壁厚(m)。
5.5.4 三通等管件工作管應(yīng)根據(jù)內(nèi)壓和主管軸向荷載聯(lián)合作用進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，應(yīng)采用應(yīng)力測(cè)定或有限元法進(jìn)行疲勞分析，當(dāng)不能滿足應(yīng)力驗(yàn)算條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行加固。
5.5.5 三通工作管加固應(yīng)采取下列一項(xiàng)或幾項(xiàng)措施：
1 加大主管壁厚，提高三通總體強(qiáng)度(包括采用不等壁厚的鍛鋼三通)；
2 在開孔區(qū)采取加固措施(包括增加支管壁厚)，抑制三通開孔區(qū)的變形；
3 在開孔區(qū)周圍加設(shè)傳遞軸向荷載的結(jié)構(gòu)。
條文說明
5.5 管件應(yīng)力驗(yàn)算
5.5.1 埋地水平彎頭和豎向彎頭的彎矩及軸力目前較成熟的計(jì)算方法為有限元法和彈性抗彎鉸解析法。前者需利用專用軟件在計(jì)算機(jī)上完成；后者既可電算，又可用于手工計(jì)算完成。本規(guī)程附錄C是原規(guī)程附錄的內(nèi)容，計(jì)算公式是按彈性抗彎鉸解析法通過理論分析推導(dǎo)和適當(dāng)簡(jiǎn)化得出的，并經(jīng)過DN500管道的試驗(yàn)驗(yàn)證。根據(jù)對(duì)管徑從DN600到DN1200彎管的有限元分析，對(duì)于管徑DN500以上的、轉(zhuǎn)角在80°～120°彎管，采用彈性抗彎鉸解析計(jì)算法仍然吻合得較好。按照5.5.3的彎頭強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果和有限元分析結(jié)果相比誤差小于5％，且偏于安全。
5.5.2 基于采用彈塑性理論進(jìn)行管道設(shè)計(jì)，埋地彎頭溫度變化引起峰值應(yīng)力，其對(duì)管道安全的影響主要是正常的溫度循環(huán)范圍，對(duì)于安裝溫度低于循環(huán)最低溫度而產(chǎn)生的一次性較大應(yīng)力不會(huì)影響運(yùn)行安全。環(huán)向應(yīng)力放大系數(shù)βb不考慮內(nèi)壓的影響，同時(shí)彎頭的柔性系數(shù)亦不考慮內(nèi)壓的影響，可使計(jì)算簡(jiǎn)化，亦與《火力發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計(jì)算技術(shù)規(guī)程》DL/T 5366取得一致。其計(jì)算結(jié)果誤差＜10％，且偏安全。
5.5.3 埋地彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算采用簡(jiǎn)化的疲勞分析。驗(yàn)算公式形式雖與安定分析一致，但彎頭環(huán)向應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)采用真實(shí)應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)之半(即(5.5.2-2)式中的βb＝0.9(1/λ)2/3為真實(shí)應(yīng)力加強(qiáng)系數(shù)βb＝1.9(1/λ)2/3的一半)，計(jì)算出的應(yīng)力為應(yīng)力變化幅度，所以實(shí)質(zhì)上是按疲勞分析進(jìn)行彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算。彎頭的強(qiáng)度驗(yàn)算點(diǎn)在彎頭最大彎矩截面的頂部和底部(指彎頭平面水平放置)，此點(diǎn)熱脹應(yīng)力最大，為環(huán)向應(yīng)力；同時(shí)該點(diǎn)處還存在內(nèi)壓環(huán)向應(yīng)力，其值與直管相同，因驗(yàn)算點(diǎn)的熱脹應(yīng)力為應(yīng)力變化幅度(即應(yīng)力變化范圍之半)，所以內(nèi)壓應(yīng)力也采用變化范圍之半，即0.5σpt，許用應(yīng)力為3[σ](見5.1.1條)，故驗(yàn)算式為σbt＋0.5σpt≤3[σ]。
5.5.4 三通加固方案是否可行應(yīng)有足夠的依據(jù)，或?qū)嶋H進(jìn)行應(yīng)力測(cè)定，或用有限元法進(jìn)行計(jì)算。有限元法計(jì)算的關(guān)鍵是單元的劃分，高應(yīng)力區(qū)要?jiǎng)澐值妮^小，以使計(jì)算出的應(yīng)力分布有足夠的精確度。經(jīng)驗(yàn)證明在單元?jiǎng)澐趾侠淼那闆r下計(jì)算結(jié)果與實(shí)際應(yīng)力測(cè)定十分吻合。
5.5.5 本條提供了大軸力荷載三通加固的原則性措施，供加固設(shè)計(jì)者參考。
采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)工
