5.6.1 管道的剛度應(yīng)滿足鋼管運輸、管道施工和運行時的要求。鋼管的外直徑與壁厚的比值不宜大于100。
5.6.2 穿越公路的無套管管段、穿越用的套管，以及埋深較大的管段，均應(yīng)按無內(nèi)壓狀態(tài)驗算在外力作用下的變形，其水平方向直徑的變形量不應(yīng)大于鋼管外徑的3％。變形量應(yīng)按本規(guī)范附錄J的規(guī)定計算確定。
5.6.3 加熱輸送的埋地管道應(yīng)驗算其軸向穩(wěn)定性，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 加熱輸送的埋地管道軸向力應(yīng)按下式計算：
式中：N——由溫差和內(nèi)壓力產(chǎn)生的軸向力(MN)；A——鋼管橫截面積(m2)；
E——鋼材的彈性模量，可取2.05×105MPa；
σ——鋼材的線膨脹系數(shù)，可取1.2×10-5℃-1；
t1——管道安裝閉合時的環(huán)境溫度(℃)；
t2——管道內(nèi)被輸送介質(zhì)的溫度(℃)；
μ——泊桑比，宜取0.3；
σh——由內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力(MPa)；
2 當(dāng)N為正值時，表示N為軸向壓縮力，應(yīng)按下式驗算軸向穩(wěn)定性：
式中：Ncr——管道開始失穩(wěn)時的臨界軸向力(MN)，應(yīng)按本規(guī)范附錄K的規(guī)定計算確定；n——安全系數(shù)，公稱直徑大于500mm的鋼管宜取1.33；公稱直徑小于或等于500mm的鋼管宜取1.11。
3 當(dāng)N為負(fù)值時，表示N為軸向拉力，可不驗算軸向穩(wěn)定性。
5.6.4 地上管道的軸向穩(wěn)定應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《油氣輸送管道跨越工程設(shè)計規(guī)范》GB 50459的有關(guān)規(guī)定。
條文說明
5.6 管道的剛度和穩(wěn)定
5.6.1 為了防止鋼管在運輸、施工過程中和運行期間，由于外部壓力過大產(chǎn)生屈曲，要求鋼管具有一定剛度，為此，國外不少規(guī)范對鋼管外直徑(D)同壁厚(δ)之比以及允許最小壁厚都作了規(guī)定。如美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.4-2012規(guī)定當(dāng)D／t比大于100時，在施工和運輸中需考慮特殊的保護(hù)措施，加拿大標(biāo)準(zhǔn)CAN／CSA-Z622-11規(guī)定此值為120。結(jié)合國外最新標(biāo)準(zhǔn)要求，同時考慮到國內(nèi)管道以往D／t值均沒有超過100的實際情況，故規(guī)定鋼管外直徑同壁厚之比一般不應(yīng)大于100。
5.6.2 當(dāng)作用在管道上的外壓超過內(nèi)壓時，鋼管將產(chǎn)生徑向變形，如變形超過一定限度，鋼管將喪失承受外部荷載的能力。由于柔性管道能夠利用其周圍土壤的載荷能力，當(dāng)變形達(dá)到鋼管外直徑的20％時，才發(fā)生整體結(jié)構(gòu)破壞，當(dāng)變形達(dá)到鋼管外直徑的5％時，管壁開始出現(xiàn)屈服。為保證管道安全，本規(guī)范規(guī)定允許最大變形量不得超過鋼管外直徑的3％。
埋地管道在正常埋深且無車輛荷載或其他動荷載作用時，可不必驗算管道變形，如埋深較大，則應(yīng)按本規(guī)范附錄J的公式計算管道變形，但管道在外荷載作用下的變形量的大小，同鋼管的剛度、管道敷設(shè)條件和土壤性質(zhì)有關(guān)，難以具體規(guī)定埋深多少時應(yīng)驗算管道變形。一般講，如鋼管外直徑同壁厚之比小于或等于100，埋深在5m以內(nèi)，且土壤條件并非十分不利時，可不必驗算管道變形。
5.6.3 管道因升溫而產(chǎn)生過大的軸向壓力，往往使管道喪失軸向穩(wěn)定而造成破壞或拱出地面，故在設(shè)計運行時溫升較高的管道，應(yīng)驗算管道的軸向穩(wěn)定。關(guān)于管道失穩(wěn)臨界力，蘇聯(lián)曾進(jìn)行長期研究，附錄K中所列的計算管道失穩(wěn)臨界力的公式，是取自蘇聯(lián)的《干線管道設(shè)計手冊》和《干線管道強(qiáng)度及穩(wěn)定性計算》。
鐵路工程設(shè)計防火規(guī)范
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