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１、作用

管道支吊架主要有以下幾個方面的作用：

(1)承受管道的重量荷載(包括管道自身載荷、隔熱或隔聲結(jié)構(gòu)載荷和介質(zhì)荷載等)。

(2)用于限制、控制和約束管道在任一方向的變形。

(3)用于限制或緩和往復(fù)式機泵進出口管道和由地震、風(fēng)壓、水擊、安全閥排出反力等引起的管道振動。

２、位置及類型

管道支吊架的位置及其類型對已定管系的受力狀態(tài)的影響很大，主要有兩個方面：

(1)對管系的應(yīng)力分布狀態(tài)、最大應(yīng)力值、 管系的端點作用力和力矩有影響，因為這種管系端點的荷載將會傳遞到與該管端相連接的設(shè)備上。因此，支吊架設(shè)置得當(dāng)，能改善管系中的應(yīng)力分布和端點受力以及力矩狀況。因此，管系的柔性不但受到管系形狀的影響，也受到所選定支吊架位置和類型的影響。

(2)支吊架的設(shè)置非常靈活，可變化的范圍 較大。支吊架的位置、數(shù)量和形式選擇往往因人而異。對同一個管系存在著多種支吊架設(shè)置方案，不同的設(shè)置形式將反映出不同的應(yīng)力分布，應(yīng)力值及端點受力。因此，在進行管道設(shè)計時，為使管系具有足夠的柔性，除了應(yīng)注意管系走向和形狀外，支架位置和型式也是相當(dāng)重要的。

    2.1 間距

    支吊架間距尤其是水平管道的承重支吊架間距不得超過管道的允許跨距，以控制其撓度不超限。一般連續(xù)敷設(shè)的管道允許跨距應(yīng)按三跨連續(xù)梁承受均布荷載時的剛度條件計算，按強度條件校驗，取剛度條件決定的跨距和強度條件決定的跨距中兩者的小值。

    2.2 柔性

    盡量利用管道的自支承作用，少設(shè)置或不設(shè)置支架。要利用管系的自然補償能力合理分配支 吊架點和選擇支吊架類型。

    2.3 位移

    有管托的管道縱向位移不得超過管托的長度；管托長度應(yīng)留足余量，并排敷設(shè)的管道橫向位移不得影響相鄰管道。

    2.4 生根條件

    必須具備生根條件的支吊架一般可生根在地面、設(shè)備或建構(gòu)筑物上。

    2.5 類型

    (1) 支吊架從限制性可分為3類：固定架、導(dǎo)向架和支托架(或單向止推架)。

    (2) 支吊架從力學(xué)性能又可分為剛性支架和 彈性支架。

        2.5.1 剛性支架

           從理論上說，剛性支架的剛度為無窮大，在外力荷載的作用下沒有變形，一般用在無垂直位移的地方。

        2.5.2 彈性支架

            彈簧支吊架分為兩大類：可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架：

            (1) 可變彈簧支吊架的特性是當(dāng)管系在垂直方向發(fā)生位移后彈簧壓縮或伸長，支點受力發(fā)生變化，管系在支點處的荷載將重新分配給附近支點，一般常指定其荷載變化率范圍為25%。

            荷載變化率=|工作載荷-安裝載荷|×100≤25 %工作載荷

            當(dāng)可變彈簧無法滿足荷載變化率≯25%之要求時，即可選用恒力彈簧支吊架。

            (2)恒力彈簧支吊架是管系上下（垂直）位移時，其荷載不變，即它的荷載變化率在理論上為零，此類支吊架適用于垂直位移量較大的管 系，或者荷載變化率要求嚴(yán)格的場合。

    2.6 位置

    確定管道支吊架位置有以下要點：

    (1) 承重架距離應(yīng)不大于滿足管道剛度及撓度要求下的最大間距。

    (2) 在管道垂直段彎頭附近，或在垂直段重心以上做承重架，垂直段長時，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架。

    (3) 在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架，設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近。

    (4) 盡量使設(shè)備接口的受力減小。如支架靠近接口，對接口不會產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。

    (5) 支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對被生根部件的不良影響。

    (6) 對于復(fù)雜的管道，尤其是需要作詳細(xì)應(yīng)力計算的管道，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計算結(jié)果調(diào)整其支吊架的位置。

    (7) 在敏感的設(shè)備（泵、壓縮機）附近，應(yīng)設(shè)置支架，以防止設(shè)備口承受過大的管道荷載。

    (8) 往復(fù)式壓縮機的吸入或排出管道以及其他有強烈振動的管道，宜單獨設(shè)置支架（支架生根于地面的管墩或管架上），以避免將振動傳遞到建筑物上。

    (9) 安全泄壓裝置出口管道應(yīng)根據(jù)需要，考慮是否設(shè)置支架。

    (10) 除振動管道外，應(yīng)盡可能利用已有的建筑物構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點，且應(yīng)考慮生根點所能承受的荷載，生根點的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求。

    (11) 管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備連接和檢修的部位，考慮維修方便，使拆卸管段時最好不需要做臨時支架。

3、選用原則

(1) 選用管道支吊架時，應(yīng)按照支承點所承 受的荷載大小和方向、管道的位移情況、工作溫 度、是否保溫或保冷以及管道的材質(zhì)等條件選用 合適的支吊架。

(2) 設(shè)計時應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管托、管卡、 管吊。焊接型的管托、管吊比卡箍型的管托、管吊節(jié)省鋼材且制作簡單和施工方便。因此，除下列情況外，應(yīng)盡量采用焊接型的管托和管吊：

        ①管內(nèi)介質(zhì)溫度≥400℃的碳素鋼管道；

        ②低溫管道；

        ③合金鋼材質(zhì)的管道；

        ④生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；

        ⑤架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道；

        ⑥非金屬襯里管道。

(3) 防止管道過大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移一般在下列條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托：

        ①安全閥出口的高速放空管道和可能產(chǎn)生振動的兩相流管道；

        ②橫向位移過大影響鄰近管道；

        ③固定支架之間的距離過長，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時；

        ④為防止法蘭和活接頭泄漏而要求不宜發(fā)生過大橫向位移的管道。

(4) 熱脹量超過100 mm的架空敷設(shè)管道應(yīng) 選用加長管托，以免管托落到管橋梁下。

(5) 支架生根在鋼質(zhì)設(shè)備上，若設(shè)備需熱處理時，應(yīng)給設(shè)備專業(yè)提供墊板委托。當(dāng)設(shè)備為合金材質(zhì)，墊板材料應(yīng)與設(shè)備材質(zhì)相同。

(6) 生根在設(shè)備或土建平臺上荷載較大的支架位置、標(biāo)高和荷載應(yīng)事先與相關(guān)專業(yè)聯(lián)系。

(7) 凡需要限制管道位移量時，應(yīng)考慮設(shè)置限位架。

(8) 當(dāng)垂直方向有位移時，可選彈簧支吊架；彈簧根據(jù)具體情況可用于并聯(lián)和串聯(lián)。

(9) 當(dāng)管道在支承點有垂直位移且要求支承 力的變化范圍在6%以內(nèi)時，管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。

(10) 在管道支吊架通用圖中無法選出合適的支吊架時，可采取其它特殊形式支吊架。

(11) 在確保安全使用的前提下，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)管架和定型元件，以減少管架類型和非標(biāo)準(zhǔn)管架。

(12) 支吊架形式應(yīng)能適應(yīng)管道或生根設(shè)備材料及熱處理的要求。

(13) 支吊架形式應(yīng)便于管道的拆卸檢修，有利于施工，并不妨礙操作及通行。當(dāng)支吊架位于操作人員可能通過的地方且位置又較低時，應(yīng)考慮取消三角支承或改為吊架。當(dāng)管道經(jīng)常拆卸時，應(yīng)避免采用焊接結(jié)構(gòu)。

4、總結(jié)

綜上所述，在整個管道工程的投資中，雖然支吊架系統(tǒng)所占的比例很少，但支吊架對整個管系的安全運行起著至關(guān)重要的作用；管道支吊架的設(shè)計與管系的應(yīng)力密切相關(guān)，可以借助設(shè)置支吊架來限制某個方向的力或位移，從而使管系處于安全狀態(tài)。從某種意義上來說管道的規(guī)劃過程 實際上是規(guī)劃管道支吊架。由此可見，管道支吊架的設(shè)計在管道設(shè)計中起著非常重要的作用。