管道支吊架强度校核理论方法及应用

1、一常见管道支、吊架形式二支吊架选用及校核计算要点三材料强度校核理论四几种校核计算方法、应用管道支吊架强度校核理论方法01常常见见管道支、吊架形式管道支、吊架形式1.1常常见见支、吊架形式支、吊架形式吊架支架立管支架生根于梁生根于梁生根于板生根于板生根于生根于墙墙、地面、地面生根于柱生根于柱1.2常常见见吊架形式吊架形式门门型吊架型吊架门门型吊架（吊杆加型吊架（吊杆加强强）门门型多型多层层吊架吊架多多层层吊架（吊架（变变形）形）墙墙面面+顶顶板生根吊架板生根吊架多多层层直角吊架直角吊架L型吊架型吊架圆环单圆环单管吊管吊卡箍卡箍单单管吊管吊顶顶箍箍单单管吊管吊1.3常常见见支架形式支架形式门门型支架型支架门门型支架（支杆加型支架（支杆加强强）门门型多型多层层支架支架多多层层直角支架直角支架悬悬臂支架臂支架横担支架横担支架三角支架三角支架斜撑支架斜撑支架1.4常常见见立管支架形式立管支架形式单单管管圆钢圆钢支架支架单单管角管角钢钢支架支架单单排排单单面支架面支架立管固定支架立管固定支架1.5特殊的支吊架形式特殊的支吊架形式抗震支架、防晃支架、成品支架、固定支架等抗震支架、防晃支架、成品支架、

2、固定支架等02支吊架支吊架选选用及校核用及校核计计算要点算要点2.1常常见见支吊架型材搭配支吊架型材搭配吊架型材吊架型材支架型材支架型材横担横担吊杆吊杆角角钢钢槽槽钢钢工字工字钢钢C型成品型成品钢钢横担横担支杆支杆角角钢钢槽槽钢钢工字工字钢钢方方钢钢矩形矩形钢钢圆钢角钢角钢槽钢槽钢工字钢工字钢钢管C型成品钢方钢矩形钢2.2支吊架校核理支吊架校核理论论基基础础（材料力学）（材料力学）连续均匀性假设假假定定物物体体在在其其占占有有的的空空间间内内毫毫无无空空隙隙地地充充满满了了物物质质，且且各各点点的的力力学学性性能能是是完完全全一一样样的的。物物体体在在变变形形前前是是连连续续的的，变变形形后后仍仍然然是是连连续续的的，既既不不产产生生新新的的空空隙隙，也也不不发发生生重重叠叠。由由于于构构件件的的宏宏观观尺尺寸寸远远大大于于物物质质的的基基本本粒粒子子间间的的间间隙隙，统统计计学学观观点点认为认为：这这些些间间隙的存在隙的存在对对物物质质的宏的宏观观性能的影响可以忽略不性能的影响可以忽略不计计。各向同性假设假假定定物物体体沿沿各各个个方方向向均均具具有有相相同同的的力力学学性性能能，这

3、这仅仅在在宏宏观观上上成成立立。例例如如，金金属属由由晶晶粒粒组组成成，沿沿各各个个方方向向的的晶晶粒粒具具有有不不同同的的力力学学性性能能，但但金金属属构构件件中中包包含含的的晶晶粒粒极极多多，而而且且在在排排列列上上又又是是随随机机的的，因因此此，在在宏宏观观尺尺度度上上，金金属属仍仍呈呈现现为为各各向向同同性性材材料料。工工程程中中也也有有各各向向异异性性材材料料，如如碳碳纤纤维维增增强强复复合合材材料料、木木材材等等。实实践践证证明明：在在连连续续均均匀匀、各各向向同同性性假假设设基基础础上上建建立立起起来来的的材材料料力力学学理理论论和和计计算算方方法法基本上符合真基本上符合真实实构件在外力作用下的表构件在外力作用下的表现现，因此，因此这这些假些假设设是成立的。是成立的。小变形假设假假设设构构件件在在外外力力作作用用下下几几何何尺尺寸寸的的改改变变量量与与原原始始尺尺寸寸相相比比非非常常小小。在在考考虑虑构构件件的的强强度度和和刚刚度度问问题题时时，往往往往忽忽略略变变形形的的影影响响，仍仍按按变变形形前前的的几几何何形形状状和和原原始始尺尺寸考寸考虑虑。这样这样不不仅简仅简

4、化了化了计计算算过过程，同程，同时时也能也能满满足工程足工程计计算的精度要求。算的精度要求。FF拉伸（拉伸（压缩压缩）变变形形MeMe扭扭转变转变形形F弯曲弯曲变变形形支吊架（材料）校核支吊架（材料）校核抗抗拉拉强强度度抗抗压压强强度度抗抗弯弯强强度度抗抗剪剪强强度度挠挠度度压压杆杆稳稳定性定性F剪切剪切变变形形F2.3需要校核点位需要校核点位吊杆吊杆强强度度横担横担强强度度焊缝焊缝强强度度局部承局部承压压强强度度螺栓螺栓/螺杆螺杆强强度度附着附着结结构构强强度度生根底板生根底板强强度度横担横担强强度度压压杆杆稳稳定性定性支杆支杆强强度度焊缝焊缝强强度度支架支架间间距距螺栓螺栓/螺杆螺杆强强度度管道数量管道数量管径管径单根管DN5002根成排管DN3503根成排管DN3004根成排管DN2505根以上成排管DN2001、设设有膨有膨胀节胀节（补偿补偿器器）及固及固定定支架。支架。2、大型、大型设备设备站房内的管站房内的管道道综综合合支支吊架。吊架。3、图图集集中中未未给给出具出具体做法体做法的的复复杂杂管道管道综综合支合支吊吊架。架。2.4强强度校核步度校核步骤骤选选取支吊架形式及参数

5、取支吊架形式及参数1确定支吊架的形确定支吊架的形式式结结构构2预预先先选选用支吊架用支吊架参参数数受力分析及求解：受力分析及求解：1分析分析计计算荷算荷载载（主主动动力）力）2分析分析约约束束类类型，型，假假设设被被动动受力受力3整体整体-局部作局部作受受力分力分析析，画，画出出受力受力图图4列平衡方程，解列平衡方程，解未未知力知力强强度分析及校核：度分析及校核：1对单对单独构件分析独构件分析，截面截面法法求解求解内内力及力及弯弯矩等矩等2画出画出轴轴力力图图、剪、剪力力图图、弯弯矩矩图图等等，寻寻找找最危最危险险面或点面或点3对应对应力、力、应变应变、稳稳定性定性等等指指标标进进行行计计算算校核校核4校核完成生成校校核完成生成校核核报报告告或或纪录纪录计计算算结结果符合果符合则则通通过过，不不符合符合则则调调整整支支吊架吊架参参数重数重新新校核。校核。2.5常常见见支吊架支吊架约约束束类类型（静力学）型（静力学）固定端固定端约约束束A xyx y yz z zA x限制各限制各个个方方向向的运的运动动（平平移移+转动转动）A yxz z单单平面平面简简化化力系分解力系分解空空间间力系

6、力系固定固定铰链铰链支座支座 y x可可绕销钉轴线转动绕销钉轴线转动2.6特殊受力件特殊受力件-二力杆二力杆二力体（二力构件）只在只在两力两力作用作用下下平衡平衡的的刚刚体体称称为为二力二力体体或二或二力力构件。构件。二力构件二力构件为为直直杆杆时时称称为为二二力杆力杆FFABFF识别识别二力杆二力杆快速画出受力快速画出受力图图AB二力杆的受力方向只沿二力杆的受力方向只沿杆杆件方向件方向PAEBDCGIHOCB识别识别二力杆二力杆A二二 力力 杆杆 受受 力力BCAB受力分析受力分析隔离分解隔离分解DIE yCCE杆件杆件PAEBDCGIHO y整体整体B x y销钉销钉B局部局部BDGIHOP yBO杆件杆件2.7载载荷的荷的计计算算集中力与分布集中力与分布载载荷荷AB 1+1+tT支架管道支架管道计计算算长长度度t=1+122水、油、蒸汽水、油、蒸汽碳碳钢钢、合金、合金钢钢、保温、管托、保温、管托、阀门阀门不不锈钢锈钢、塑料等、塑料等附属材料附属材料介介质质材料材料管道材料管道材料重重量量=：对应对应材料密度材料密度（kg/m）：对应对应材料截面材料截面积积（）（）或或重量重量=：

7、材料材料单单位位线质线质量量（kg/m）桥桥架等其他架等其他载载荷荷计计算同理算同理管道内介管道内介质质均按充均按充满计满计算算管道管道计计算重量算重量G=介介质质重量重量G1+材料自重材料自重G2+附属重量附属重量G32.8载载荷的荷的计计算算管道材管道材质质管材密度管材密度（kg/m）镀锌钢镀锌钢管管7850铜铜管管8960不不锈钢锈钢管管7930钢钢塑复合管塑复合管7850铝铝塑复合管塑复合管950UPVC管管1400PE管管950铸铁铸铁管管7400HDPE管管950无无缝钢缝钢管管7850保温材保温材质质材料密度材料密度（kg/m）闭闭孔橡塑泡沫孔橡塑泡沫80硬硬质质聚氨聚氨酯酯泡沫泡沫60离心玻璃棉制品离心玻璃棉制品64岩棉及岩棉及矿矿渣棉管壳渣棉管壳200憎水膨憎水膨胀胀珍珠岩制品珍珠岩制品220硅酸硅酸铝铝棉制品棉制品64*本表本表仅仅供参考。供参考。受工受工艺艺发发展及展及材料材料创创新影新影响响，校，校核核计计算以厂算以厂家家实际实际提供提供数据数据为为准准。镀锌钢镀锌钢管管类类铜铜管管类类GB/T18033-2017无无缝铜缝铜水管和水管和铜铜气管气管GB/T17

8、791-2017空空调调与制冷与制冷设备设备用用铜铜及及铜铜合金无合金无缝缝管管GB/T1527-2017 铜铜及及铜铜合金拉制管合金拉制管不不锈钢锈钢管管类类钢钢塑复合管塑复合管类类无无缝钢缝钢管管类类GB/T12459-2017 钢钢制制对焊对焊管件管件类类型与参数型与参数GB/T29038-2012 薄壁不薄壁不锈钢锈钢管道技管道技术规术规范范GB/T19228.2-2011不不锈钢锈钢卡卡压压式管件式管件组组件件第第2部分：部分：连连接用薄壁接用薄壁不不锈钢锈钢管管CJ/T183-2008钢钢塑复合塑复合压压力管力管GB/T28897-2012钢钢塑复合管塑复合管HG/T2437-2006塑料塑料衬衬里复合里复合钢钢管和管件管和管件GB/T8162-2018 结结构用无构用无缝钢缝钢管管GB/T8163-2018 输输送流体用无送流体用无缝钢缝钢管管GB3087-2008低中低中压锅压锅炉用无炉用无缝钢缝钢管管GB/T5310-2017 高高压锅压锅炉用无炉用无缝钢缝钢管管部分管材涉及的国部分管材涉及的国标规标规范范GB/T3091-2015 低低压压流体流体输输送送焊焊接接钢

9、钢管管GB/T13793-2016直直缝电焊钢缝电焊钢管管GB/T21835-2008焊焊接接钢钢管尺寸及管尺寸及单单位位长长度重量度重量2.9力系的力系的简简化化FF假假设设一一对对力力AFCB形成力矩形成力矩FM=FtACBL型吊架型吊架FABCtFM=FtFFFt=M=Ft力偶：大小相等、方向力偶：大小相等、方向相相反、反、作作用用线线相相互平互平行行的的2个个力力叫做叫做力力偶。偶。对对刚刚体体：在作在作用平用平面内，面内，力力偶任偶任意平意平移、移、转转动动，作，作用效用效果均等果均等同同于力于力偶矩偶矩。力的平移定理：力的平移定理：作用于作用于刚刚体的力向其他体的力向其他点点平移平移时时，必，必须须增加增加1个个附加附加力力偶，偶，力力偶矩偶矩等等于原于原力力对对平平移移点之点之矩矩。均布均布载载荷可荷可简简化化为为合力，作用于均合力，作用于均布布载载荷荷中中点点ABAB抗抗拉拉强强度度抗抗弯弯强强度度挠挠度度=/抗抗弯弯强强度度抗抗剪剪强强度度挠挠度度F=q等效平移等效平移FABM=FtACtM=FtF2.10力系的平衡力系的平衡-平衡方程平衡方程123M空空间间力系平力

10、系平衡衡力系的主矢力系的主矢和和对对任意点任意点的主矩的主矩均等于均等于0=0 =6个独立方程，可求解个独立方程，可求解6个未知量个未知量平面力系平面力系简简化化y yAB=3个独立方程，可求解个独立方程，可求解3个未知量个未知量12341243524135876未知量太多，未知量太多，该该如何求解？如何求解？超静定超静定问题问题2.11超静定超静定问题问题超静定超静定问题问题：未知量的数目多于独立未知量的数目多于独立的的平衡平衡方方程数程数目目，仅仅通通过过静静力力学平学平衡衡方程方程不不能完能完全全确定确定这这些未些未知知量。量。解决方法：解决方法：（1）考考虑虑物体的微小物体的微小变变形，增加形，增加变变形几形几何何方程方程，增加增加独独立方立方程程数量数量求求解解1.根据静力学平衡条件列出根据静力学平衡条件列出所所有平有平衡衡方程。方程。2.根据根据变变形形协调协调条件列出条件列出变变形形几何几何方方程。程。3.根据力与根据力与变变形形间间的物理关的物理关系系将将变变形形几何几何方方程改程改写写成所成所需需的的补补充充方程。方程。（2）对问题进对问题进行行简简化，减少未知化，减

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