PC1500N-1 露天式压力钢管直管段强度计算程序
N-1 露天式压力钢管直管段强度计算程序


一、程序功能
本程序按《水电站压力钢管设计规范（试行）SD144-85》原则编制。采用结构力学计算方法，侧支承型式。计算出：1.跨中断面；2.支承环旁，膜应力区边缘；3.加轻环及其旁管壁；4.支承及其旁管壁，四个部位的断面应力。通过对钢管管壁厚度、支承环、刚性环截面尺寸的几次拟定，选出较合理的钢管布置方式与各部位最佳尺寸，从而得到满意的设计成果。

二、结构设计原则
　　1.断面轴向力
（1）钢管自重分力
　　①跨中断面
A2＝（QML2）SINAF
②支承环断面
A1＝（QML1）SINAF
　　③加劲环断面
A4＝（QML5）SINAF
　　QM—单位管长钢管自重（kg/cm）已考虑锈蚀厚度数2毫米；
L1、L2、L5—分别为伸缩节至支承环、跨中、加劲环断面距离（厘米）；
　　AF—管道轴线与水平线夹角，（度）。
　（2）伸缩节端部内水压力

　　　　D2—套管式伸缩节内套管外径（厘米）；
　　D1—套管式伸缩节内套管内径（厘米）；
　　P—伸缩节处管道中心水压强度（公斤／厘米）
　（3）温度变化时伸缩节止水填料的摩擦力
A5＝π×V×D2×P×L
　　V－伸缩节止水盘根与钢管的摩擦系数；
　　L4－伸缩节止水盘根沿钢管轴向长度（厘米）。
（4）温度变化时支座对钢管的摩擦力在以下各断面中产生的轴向力
　　①跨中断面
A6＝（QM＋QB）×L2×F×cosAF
　　②支承环断面
A7＝（QM＋QB）×L1×F×cosAF
　　③加劲环断面
AB＝（QM＋QB）×L5×F×cosAF

　　QB—单位管长管的摩擦系数。
　　F—支座对管壁的摩擦系数。



















　　断面轴向力为以上各力代表和，当温度上升时，以上各力方向相同，故取温升为控制情况。因而各断面轴力之和为：
跨中断面： A9＝A2＋A3＋A5＋A5
　　支承环断面： A8＝A1＋A3＋A5＋A7
　　加劲环断面： AC＝A3＋A4＋A5＋AB
　　2．跨中断面θ＝0°处管壁外缘应力：CE
　　（1）环向正应力

　 R1—管壁平均半径（厘米）
　　（2）轴向正应力

　　M—管重与水平作用下，连续梁跨中弯矩，当计算断面距伸缩节三跨以上时，可按两端固结梁计算，此时
M＝0.04167QL3cosF
Q=(QM+QB)×L3
（3）断面应力
3.支承环旁膜应力区边缘θ=180o管璧外缘应力：CF
　　（1）环向正应力

　　　H5—支承环截面处管道中心水柱高度
　　（2）轴向正应力

　　　M—管道重与水重作用下连续梁支座处弯矩，当计算断面距伸缩节三跨以上时，可按两端结梁计算，此时M＝－0.08333QL3cosAF

4.加劲环及其旁管壁θ＝180°管壁外缘应力CH
　　（1）环向正应力
　　　　　　　　　　 CD＝［（P3×R1）（1－B5）］／E
　　　B5—反映加劲环相对刚性的一个参数
　　（2）轴向正应力

　　　弯矩值M近似用支承环处M值代替
CI＝（－1.816P3×R1×B5）/E
（3）断面应力

　　5．支承环及其旁管壁
　　计算沿管壁六个点即θ＝0°，60°，90°－，90°＋，120°，180°管壁和外缘应力CG与CF。
　　（1）环向正应力
C7＝［（P2×R1）（1—B2）］/E
C8=NR/F0
F0—支承环有效截面积，包括管壁等效翼缘，（厘米2）
NR—支承环横截面上的轴力
NR=Q×cosAF(K1+B1K2)



MR—支承环横截面上的弯矩；
R—支承环有效断面重心轴半径（厘米）；
Z—计算点对支承环重心轴距离（厘米）；
J—支承环有效截面对重心轴的惯性矩；
K，K，K，K—支承环侧支承型式与此同时有关的轴力和弯矩计算系数。
（2）轴向正应力

因支承环与支承环旁膜应力边缘断面相隔距离很近，设此两断面上P、L、A和M值均相等。
CB=（1.816×P2×B2×R1）/E
CC=(-1.816×P2×B2×R1)/E
τ2=V×sinθ/πR1E
V—支座处剪力； V=0.5QcosAF
（3）断面应力


（4）支承环腹板剪应力
此值在θ=90°处最大，其值为

TR—支承环横截面上的剪力
TR=QcosAF(K5+CK6)

SR—环有效截面上，计算点以外部分截面对重