6.1 管道对固定墩和固定支架的作用

6.1.1 管道对固定墩、固定支架的作用力应包括下列三个力：

1 管道热胀冷缩受到土壤约束产生的作用力；

2 内压产生的不平衡力；

3 活动端位移产生的作用力。

6.1.2 管道作用于固定墩、固定支架两侧作用力的合成应遵循下列原则：

1 合成力应是其两侧管道单侧作用力的矢量和；

2 根据两侧管段摩擦力下降造成的轴向力变化的差异，应按最不利情况进行合成；

3 两侧管段由热胀受约束引起的作用力和活动端作用力的合力相互抵消时，荷载较小方向力应乘以0.8的抵消系数；

4 当两侧管段均为锚固段时，抵消系数应取0.9；

5 两侧内压不平衡力的抵消系数应取1.0。

6.1.3 固定墩、固定支架承受的推力可按本规程附录D所列公式计算或采用计算不同摩擦力工况下两侧推力(考虑抵消系数)最大差值的方法确定。

6.1.4 当允许固定墩微量位移时，固定墩承受的推力减小值应按下列公式确定：

1 一端为锚固段，另一端为过渡段：

式中：T′——固定墩承受的推力减小值(kN)；

Δl′——固定墩微量位移量(m)，可取5mm～20mm；

F_min——单位长度最小摩擦力(N/m)；

E——钢材的弹性模量(MPa)；

A——工作管管壁的横截面积(m²)。

2 当两端均为过渡段：

条文说明

6.1.1 管道对固定点的作用力的解释如下：

1 管道热胀冷缩受土壤约束产生的作用力，指过渡段土壤对管道产生的摩擦力及锚固段的轴向力。

2 内压不平衡力指固定点两侧管道横截面不对称在内压作用力下产生的不平衡力，也包括波纹管补偿器端波环状计算截面上的内压作用力。内压不平衡力按计算压力值计算。

3 活动端位移产生的作用力指补偿器的弹性力或摩擦力，转角管段升温变形引起的侧向土壤压缩反力等轴向力。

6.1.2 本条明确固定点两侧管段作用力合成的原则。

1 基于固定点两侧管段的作用力的方向性。

2 固定点两侧管段长度不同时，摩擦力下降对各自管段轴向力的影响可能不同。例如两侧管道起初均为锚固状态，摩擦力随升温次数增加而下降，由于两侧管段长度不同，一侧先进入过渡段，造成两侧管道轴向力的差异，这时应按可能出现的最大差异计算固定点受力。

3 规定两侧管道作用力合成时，方向相反的力不能简单地抵消。对于热胀约束力和补偿器作用力只应抵消一部分(即抵消系数＜1)，而保留一部分安全裕量。这是因为计算存在误差(如土壤摩擦力及其下降规律不可能十分准确，因土壤的情况在沿线是有差别的)，同时，升、降温过程在管道上是以一定速率传播的，处于不同位置的管道在升、降温过程中同一瞬间可能处于不同的温度状态，造成计算作用力不同时出现。因此不同方向的计算作用力不能按完全抵消考虑。

抵消系数的数值是由经验确定的，对于管沟敷设管道，目前国内有的设计单位取0.7，有的取0.8。对直埋敷设管道，本规程规定在推力计算时，不考虑固定墩位移，但实际上不可能绝对不发生位移，一旦有微量的位移，其推力将有所降低，因此本规程对摩擦力或补偿器作用力抵消系数在取值上取高值(为0.8)，这样在工程上较经济，也较安全。

4 对于处在锚固段的固定墩，理论上说抵消系数应为1。考虑到两侧土壤状况、摩擦力的变化以及钢管的性能、制造精度不可能完全一致，本规程规定抵消系数取0.9，留有10％的安全裕量。

5 对于内压不平衡力的抵消，首先是计算管道横截面和压力值较准确，同时压力在管道中传递速度非常快，固定点两侧内压作用力同时发生，因此规程规定抵消系数按1.0取用。

6.1.3 本规程附录D列出了典型管道布置的固定墩、固定支架承受的推力计算公式，管道的其他布置形式和运行状态按照本规程第6.1.1条和6.1.2条的规定计算。

6.1.4 由于工程中按附录D计算得出的固定支墩、固定支架的推力很大，大直径的供热管道产生的推力高达上千吨，导致固定墩尺寸太大，不但施工困难，而且偏离了原有的计算模型。根据实践检验，固定墩的微量位移可以大大减小固定墩的合成推力。本规程固定墩减少的推力数值是管道摩擦力部分或全部反向的作用结果。事实上由于土壤是可压缩的非刚性体，在固定墩发生微量位移的情况下土壤的被动土压力增大，也抵消了一部分管道的轴向力。这部分力作为安全储备没有核减。

公式(6.1.4-1)的推导：

理论上在锚固段最大轴向力为：

N_a＝[α×E(t₁－t₀)－υσ_t]A

允许管道发生微量变形时，此时管锚固段受力为：

T＝[α×E(t₁－t₀)－υσ_t]A－T′

在管段内产生了轴向力的衰减T′＝F×L

当减少值大于合成推力时，应调小允许位移量。

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