直埋敷设设计小谈（二）
一、直埋敷设的原理
（一）两种应力分析方法
现在国内直埋敷设主要有两种应力分析方法，
一种是弹性分析法，一种是弹塑性分析法又称安定
性分析法。现行《规程》采用的是后者。
1、金属材料的变形
金属材料的变形可分为弹性变形阶段和塑性变形阶段。
当管道受到较小的力的作用时，首先发生弹性变形，
弹性变形是指材料的变形量与所受到的引起变形的力
成正比，即符合虎克定律，并当该力消失后，材料可
以完全恢复到原来状态；
当应力继续增大，超过某一极限时，材料变形进入塑
性变形阶段，材料的变形和应力不再符合虎克定律，
该力消失后，材料也不能完全恢复到原来状态；
2、弹性分析法
弹性分析法的原理是控制系统的温差，使其引起
的温度应力小于某一值，使管道一直工作在弹性变形
阶段。保证管道安全运行。
现行《规程》没有采用该方法，这里只所以介绍，是
因为国内有些书籍或者规范谈到的无补偿直埋的最高
运行温度时明显考虑或参考了该方法。
所以就有了“无补偿直埋”的最高运行温度不超过80度
或者95度或者110度等等的说法。
我这里不是说这些说法不对，只是它们不是现行《规程》
的观点。
3、弹塑性分析法
弹塑性分析法认为：管道在升温热膨胀过程中，有限的
塑性变形不会使管道破坏，因此该方法允许管道在一定
程度内进入塑性变形。
也正因如此，弹塑性分析法允许的最高运行温度远大于
弹性分析法的允许值，使直埋热力系统的最高运行温度
可以达到140~150度。
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现行《规程》采用的正是弹塑性分析法。但是规程的弹塑
性分析法采用的系数跟理论弹塑性分析法略有差异，规程
的公式放的更宽一些。
下面的探讨主要以《规程》的弹塑性分析法为基础。

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-30 10:20 编辑 ]

（二）无补偿直埋敷设的基本原理
1、当循环温差小于应力分析的最大允许温差时，管道允许进行
无补偿直埋。
2、设有一直管段，一端为自由端（盲端，补偿器或者弯头），
一端无限长，如 图（1）
当系统温度升高时，管道向自由端膨胀，同时受到土壤摩擦
力的反向约束，温度应力与温度有关，温度一定时，为一定值。
最终，轴向力要和总摩擦力平衡，因此，有热伸长的膨胀的管
段不可能无限长，必是一有限值。
发生热膨胀伸长的管段称为 过渡段；
过渡段以外的管道由于土壤摩擦力的作用，其热伸长被完全
约束，称为 锚固段（也有资料称嵌固段）；
过渡段和锚固段的交点称为 锚固点。
在锚固段内，没有热伸长，此段内的分支沿干管轴向方向上
是安全的，可以不设置固定墩和补偿器。
注意：在锚固段设置补偿器，会使锚固段变成过渡段，可能
会使其上的三通产生危险。因此，不恰当的补偿器设置，可
能使原本安全的锚固段变成危险的膨胀段，应尤为注意！

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-30 10:17 编辑 ]

(三)无补偿敷设和有补偿敷设，无补偿管段和有补偿管段
我见到，论坛上有不少朋友发帖子问，什么样什么样条件
的直埋管网可不可以进行无补偿敷设。从帖子可以看出，很多
人认为，可以进行无补偿敷设，就意味着整个管网可以不设置
一个补偿器。
这是一个错误的观点。
《规程》的应力分析表明，多数管径的无补偿直埋的最大允许循
环温差可以达到140度，其最高循环温度可以达到150度。
但是，并不是说这些系统一定可以不设置一个补偿器。
所以，这里需要特别说明的是----
----循环温差小于最大循环温差意味着该管径管道允许进行无补
偿直埋敷设，只是说该管道进入锚固段的应力不会使直管段破坏，
长直管段可以无补偿直埋，但是并不是意味着所有的弯头和三通
都是安全的，某些弯头和三通依然可能存在危险，依然可能需要
局部设置补偿措施或者固定措施。
因此， 我个人不建议严格区分有补偿敷设和无补偿敷设，实际上如
果考虑到自然补偿的话，就 不存在绝对意义的无补偿直埋敷设，只
有一段段的 无补偿管段和 有补偿管段。（个人观点，如有不同，欢
迎探讨

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-30 10:22 编辑 ]

二、直埋敷设的设计原则
1、补偿器，不得已而用之
非直埋补偿器应设置检修井，固定墩是个大大的钢筋混凝土墩，他
们大大增加工程造价，补偿器处还大大增加了漏水的几率。
因此，我的意见是：补偿器，不得已而用之；只要验算通过，就不要
设置补偿器和固定墩。
尤其需要重申上面的话：不恰当的补偿器设置，可能使原本安全的锚
固段变成危险的膨胀段，应尤为注意！
（个人观点，如有不同，欢迎探讨）
2、通不过验算时，如果可能，优先采用自然补偿
自然补偿可以降低工程造价，并减少漏水点，相对于补偿器补偿，应
优先采用。
如：当三通的主管轴向位移小于50mm,可采用平行引分支的方法代替
设置补偿器的方法，补偿分支对三通的位移，保护三通。
3、不要想当然，应对直管段和所有弯头和三通进行验算！
工程实践表明，即使是60度的热水管道直埋，依然可能在局部地方
存在危险，需要做局部处理，因此一定要应对直管段和所有弯头和
三通进行验算！
（这几点原则是个人总结的，欢迎大家添加其它必要的原则）

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-30 17:45 编辑 ]

解释的非常不错，上面提到的资料正好手头都有
有几个问题
1、三通怎样进行验算？规程介绍的4.5.1楼主是怎样计算的？
2、Z型管道楼主是按照《直埋管道工程设计》考虑的吗？
3、实际施工中，经常出现弯头对接等情况，楼主是怎样考虑的
谢谢

< <规程> >4.5.1
直埋供热管道的焊制三通应根据内压和主管轴向荷载联合作用进行强度验算.......
当不能满足上述条件时应进行加固.
4.5.1条只说应做强度验算
但是没有提供具体的验算公式
在工程设计中
我是按照王飞教授在< <直埋供热管道工程设计> >一书中介绍的方法做的
就是该书P89~91页
介绍的很详细,
你可以看看.
另外,我想说说自己的一点理解
我觉得:
1.引起直管段破坏的主要原因:是温升引起的应力
但是由于最大允许循环温差很高
实际上,直管段一般是不会破坏的
2.而引起弯头,三通等局部构件破坏的主要原因:则是管道热位移引起的应力集中
弯头的验算,规程中有具体的方法,国标图籍中有计算好的结果,不必多叙
三通,由于缺少具体验算公式
定性的考虑,我觉得,保证三通的安全
主要是减小三通的应力的应力集中
途径是减小三通的位移
具体措施,则是< <直埋供热管道工程设计> >一书介绍的措施
(我在5楼说的"应对所有三通进行验算",指的主要是计算三通处的位移
再根据位移不同选择不同的处理措施)
另外,再按国标图籍进行三通加固
国标图籍中的三通保护措施只有"平行引分支"的方法
比王飞的书中少的多

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-30 17:50 编辑 ]

"Z"型管道,我在实际工程中没有遇见过
Z的中间段很长的很长的情况见过
我就按两个弯头处理了
比较小的话
可以参考< <直埋供热管道工程设计> >P77页
和05R410，55页的做法，很详细
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<实际施工中，经常出现弯头对接等情况，楼主是怎样考虑的?>
不太明白你说的弯头对接情况是什么意思

[ 本帖最后由 flier_01 于 2008-7-31 00:02 编辑 ]

谢谢答复
在设计图纸上的直管段，可能在实际施工中因为碰道障碍而调整，比如直埋管道前出现大口径障碍物，管道不能左右拐弯，只能上下拐弯,这时经常会出现弯头对接或切割弯头连接的做法,此时是否还认为该加弯头的管道还是直管段呢?
另外，关于保温厚度，一般推荐经济厚度，在没有相关资料情况下，怎样确定保温厚度是否合格?比如同样的DN500管道，管内介质温度70℃或150℃,楼主选择的保温厚度是否相同呢?还是有其他方法验算?

< <规程> >上有明确可以被作为直管段的条件
楼上朋友的说的这种情况肯定不可以作为直管段看的
如果该拱位于轴向力较小的自由段,问题还不大
如果位于轴向力较大的锚固段,则可能有危险

保温厚度的问题
我没有具体算过
都是直接用的直埋预制保温管
这个管生产时
执行一个国家标准
对保温厚度是有要求的
我对100度以下的管网简单校核过
它的壁厚完全可以满足要求
再考虑土壤的热阻的话
它的散热量远小于架空敷设的散热量
150度的就不清楚了
王飞的书中也没有提过这个问题
而且05R410中给出的直埋管的规格
其壁厚都是确定的
根本没有给我们选择的余地
所以估计那个标准要求的保温厚度考虑了温度可以达到150度
但是不敢确定
我一直没有找到那个标准
估计那个标准对这个问题有答案