城镇供热直埋热水管道技术规程 CJJ/T81-2013 >

4.2 管道敷设

4.2.1 管道的敷设坡度不宜小于2‰，进入建筑物的管道宜坡向干管。管道的高处宜设放气阀，低处宜设放水阀。直接埋地的放气管、放水管与管道有相对位移处应采取保护措施。
4.2.2 管道应利用转角自然补偿。
4.2.3 转角管段的臂长应大于或等于弯头变形段长度。弯头变形段长度应按下列公式计算：
式中：le——弯头变形段长度(m)；
      k——与土壤特性和管道刚度有关的参数(1/m)；
      Dc——外护管外径(m)；
      C——土壤横向压缩反力系数(N/m³)；
      E——钢材的弹性模量(MPa)；
      Ip——直管工作管横截面的惯性矩(m4)。
4.2.4 “Z”形、“П”形补偿管段可分割成两个转角管段，每个转角管段的臂长均应大于或等于管道的弯头变形段长度(图4.2.4)。
转角管段布置示意图
图4.2.4 转角管段布置示意图
4.2.5 管道小角度折角不大于表4.2.5的规定时，可视为直管段。
表4.2.5 可视为直管段的最大折角
可视为直管段的最大折角
4.2.6 管道的折角β大于本规程表4.2.5的规定时，可采取下列处理措施：
    1 采用弯管(图4.2.6-a)；
管道的转角处理示意图
 
图4.2.6 管道的转角处理示意图
    2 将大折角β分解为几个小折角α(图4.2.6-b)；
    3 串联2个弯头，将大折角β转化为“Z”形管段(图4.2.6-c)；
    4 串联4个弯头，将大折角β转化为“П”形管段(图4.2.6-d)；
    5 一个小折角α串联一个弯头，取代大折角β(图4.2.6-e)；
    6 串联3个弯头，将大折角β分解为2个“L”形管段(图4.2.6-f)；
    7 串联4个弯头，将大折角β分解为“Z”形和“L”形管段(图4.2.6-g)。
4.2.7 直埋管道分支点干管的轴向热位移量不宜大于50mm。
4.2.8 公称直径小于或等于500mm的支管可从干管直接引出，在支管上应设固定墩或轴向补偿器或弯管补偿器，并应符合下列规定：
    1 分支点至支管上固定墩的距离不宜大于9m；
    2 分支点至支管上轴向补偿器或弯管的距离不宜大于20m；
    3 分支点至支管上固定墩或弯管补偿器的距离不应小于支管的弯头变形段长度；
    4 分支点至支管上轴向补偿器的距离不应小于12m。
4.2.9 轴向补偿器和管道轴线应一致，轴向补偿器与分支点、转角、变坡点的距离不应小于管道弯头变形段长度的1.5倍，且不应小于12m。
 
条文说明
 
4.2 管道敷设
4.2.1 热水管道要布置一定的坡度，在设计时确定放气、排水设施的位置和规格，满足管道充水和放水要求。设在过渡段的直埋放气、放水管与管道位移不一致时容易破坏，连接处的设置要防止开口处受力过大。
4.2.2 直埋管道敷设线路经常需要转弯，有些设计通过设置固定墩、补偿器减小弯头处的应力，不但增加工程投资，也增加了管道的安全风险。本条规定应利用转角自然补偿，需要设计单位进行设计计算，并采用适合自然补偿的管件，不推荐在每个管道转弯处都加固定墩的设计方法。
4.2.3 直埋管道升温时弯头附近会产生侧向变形，以补偿管道热伸长。转角管段布置时两侧的臂长要大于管道侧向变形段的长度，在此范围内不应再布置三通、折角、弯头、阀门、补偿器、固定墩、检查室等附件。本规程附录C弹性抗弯铰解析法在公式推导过程中作了kl≥3的假定，使公式大为简化，形成了现在应用的简明近似式。为使该公式的应用范围略有扩大，在kl≥2.3(即大于变形段长度)时即可应用该法，而计算误差不致过大。不符合此项规定时，应采用有限元法计算。本条用此条件将转角管段的臂长限定为le＝2.3/k。
4.2.4 “Z”形和“П”形管段是最常见的管段布置形式。“Z”形管段分割时以垂直臂上的驻点将管段分为两个“L”形管段，对于两侧转角相同的“Z”形管段，驻点可取垂直臂中点。“П”形管段自外伸臂的顶点起将两个外伸臂连同两侧的直管段分为两个“L”形管段，“П”形两外伸臂顶点间的管段一般很短，对分割为两个“L”形管段无大影响。
4.2.5 本条保留了原规程3.2.3条可视为直管段的折角范围，增加了DN500以上管径及常用循环温差范围下的最大折角。循环工作温差140℃最大平面折角比修订前降低了。事实上当循环温差达到140℃，在设计压力2.5MPa的条件下，只有少量小直径管道能通过安定性分析验算。
    为了探索和分析水平转角管段满足强度条件之最大折角的变化规律，分别按照强度条件、疲劳分析、局部屈曲分析等3种方法进行了计算。
    从计算结果看：
    1 安装温差对转角强度的影响可以忽略不计。
    2 循环工作温差对折角的影响是显著的。随着循环温差的减小，该折角可显著增大。
    3 径厚比的影响也是明显的，随着径厚比的增大，在其他条件相同的情况下，该折角减小。
    4 土壤横向约束反力系数C对折角的大小有影响。以取值范围1×106N/m³～10×106N/m³为例进行计算，结果表明：随着C增大，折角可增大，增加的幅度，小管比大管的小。因此折角周向严禁垫泡沫垫。
    5 随着埋深的增加，折角增加，但幅度不大。
    6 从限制折角大小的严格程度排序，依次为强度条件、局部不会屈曲、疲劳分析法。
    对于DN500以下的管道，坡度变化仍采用小于2％；对于DN600～DN1200的管道，坡度变化不大于1％。考虑到竖向变坡是不可避免的，所以竖向折角按照第四强度理论和经典疲劳分析，坡度变化放大到0.01，即折角放大到0.6度，即使是循环温差120℃，DN500～DN1200的管道，尚有6％的余度。
4.2.6 本条给出了一些处理折角的方式，在没有条件提前订购预制弯管时，可以用“L”形或“П”形管段代替折角。
    在管道敷设中推行采用弯管，具有诸多优点：
    1 管道布置可按更自然的方式沿街道或地形进行，减少了管线的长度；
    2 可以避免使用小角度折角、“L”形和“Z”形管段；
    3 可以减少管道接头数量；
    4 管道锚固段较长，位移量较少。
4.2.7 直埋管道引出分支时，分支点要选在干线位移小的部位，以免三通干管与支管变形无法协调而破坏。
4.2.8 直埋管道设分支时，分支管上的附件要与三通留有一定距离，保持三通附近管道的柔性。当分支管径小于或等于DN500时，管道的弯头变形段长度为2m～8m，仍采用原规程条文引出分支的技术措施。当管径超过DN500后，弯头变形段长度超过9m，如在支线上设固定墩和补偿器，会导致支线对三通的作用危险增大，应采取其他技术措施。
4.2.9 轴向补偿器附近不应布置分支、转角、变坡点等会造成管道侧向位移的附件，保持管道伸长方向与补偿器轴线一致，避免补偿器损坏。

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