吊架結構簡圖及其受力情況【淺談吊架受力計算】
發(fā)布時間:2020-02-15 來源: 短文摘抄 點擊:
結合現(xiàn)場施工,通過支架與膨脹螺絲受力情況分析能否滿足管道承重要求,為最終工程調試提供有效安全保障,確保施工后管道能安全實現(xiàn)其功能,預防支架達不到支撐管道重量而產生嚴重安全事故。
1.吊架制作材料
冷卻冷凍水主干管采用綜合吊架方式進行安裝,選用的材料有16#槽鋼(材質20優(yōu)質碳素結構鋼)、12mm厚的鋼板、M16X120的膨脹螺栓,焊條等
2. 支架結構型式
吊架總體結構型式如下圖:
3.吊架安裝方式
根據已批準的綜合管線圖對吊架安裝的水平位置進行放線定位,確定筋板的水平位置,再根據各吊架安裝處梁的高度來確定筋板的豎向位置,進行螺栓孔定位,再用配套的鉆頭進行鉆孔,鉆孔的深度應與膨脹螺栓的長度相配,鉆好孔后,裝入M16X120的膨脹螺栓,用開口扳手將螺母收緊,并使膨脹螺栓內部脹開,之后松下螺母,取下墊片及彈介,裝上筋板,再依次裝上墊片、彈介、螺母,再將螺母收緊。之后確定吊架的豎向長度,下料后焊接于已安裝完畢筋板上,豎向吊架焊接好后,根據綜合圖的標高確定橫亙的位置,下料后焊接,具體方式如下圖(管弄布置受力分析圖1-1),采用四顆M16X120的膨脹螺栓將δ=12mm厚的鋼板固定于梁側面,并將槽鋼焊接于鋼板上(全焊),這種吊架方式各部位均焊接,受力最薄弱部位便是膨脹螺栓,所以受力分析只計算膨脹螺栓的實際受力。
4.每米水管對吊架的受力計算:
說明:每米水管重量為G,產生的重力為Gz;管內注滿水的每米重力為Gs,水的密度為ρ水;管和水每米合重力為Gh。
Gz=g×G×1
Gs=g×(d2×π/4)×ρ水×1
Gh= Gz + Gs
分別計算出各種規(guī)格管道每米管的自重,水的重量、水和管合重分另列入下表(重量計算表1-1):
5.綜合支架豎向槽鋼實際受力計算
。1)對支架布置圖1的計算:
a、根據現(xiàn)場布置計算出最長管道長度Lmax:
LCX=(ax+bx)/2;通過計算得出支架受力最長管道長度為Lmax= 4.5m
b、由于支架上的兩條管的大小相同,材質相同,且的支架上均勻分布,每米管滿水時支架受的管道重力為2Gh,查上表此重力為8.54(KN/m)。根據管道長度Lmax,計算此處支架受到總靜荷載:
F=2Gh×Lmax=8.54×4.5=38.5 KN
c、同理,充?水的管道在每個支架槽鋼立柱受靜荷載:
Ft1=Ft1'=4.27(KN/m)×Lmax=4.27×4.5=19.22 KN
。2)對支架布置圖2的計算:
a、根據平面布置圖計算出最長管道長度Lmax:
同理求出支架受力最長管道長度為Lmax=LC1=4.975m
b、根據力矩平衡原理,計算出每米管(8條)裝滿水時的吊架受力:
Ft2(每米)=(G3×L1+ G2×L2+ G3×L3+G4×L4)/L
= [ (1.315+1.74)×1.945+(1.315+1.74)×1.35+(0.9+0.66)×0.81+(0.9+0.66)×0.32]/2.32
= (5.94+4.13+1.26+0.50) /2.32
= 5.10KN/m
c、同理可得:
Ft2'(每米)= (G3×L11+ G2×L21+ G31×L3+G4×L41)/L
= [ (1.315+1.74)×0.375+(1.315+1.74)×0.97+(0.9+0.66)×1.51+(0.9+0.66)×1.995]/2.32
= (1.15+2.97+2.36+3.11) /2.32
= 4.13KN/m
d、支架布置圖2中的左邊豎向槽鋼受力的最大靜載荷為:
Ft2= Ft2(每米)×Lmax =5.10×4.975=25.37KN
支架布置圖2中的右邊豎向槽鋼受力的最大靜載荷為:
Ft2'= Ft2'(每米)×Lmax=4.13×4.975=20.55 KN
6.受力分析
。1)梁承受支架靜拉力:
支架布置圖1情況下梁承受支架最大靜荷載:Ft1+Ft1'=38.43 KN
支架布置圖2情況下梁承受支架最大靜荷載:Ft2+Ft2'=45.92 KN
(2)膨脹螺栓受力分析:
根據綜合支架結構形式分析得知豎向槽鋼受力應由4顆膨脹螺栓同時受力,取膨脹螺栓同時受力系數(shù)K1=0.90;根據《實用五金手冊》查得M16膨脹螺栓抗剪承載力為13.730KN(見附表),則4顆膨脹螺栓能承受的載荷總和為:
F總=4×13.73×0.9 =49.32KN
。3)槽鋼受力分析:
根據附表查得:16#a型槽鋼截面面積=2195mm2(見附表);根據《實用五金手冊》查得材質20優(yōu)質碳素結構鋼:抗拉強度為410N/mm2(見附表)。
槽鋼允許承受最大拉力為:410×2195=900 KN
(4)實際可能發(fā)生最大受力分析:
考慮到裝滿水后,系統(tǒng)正常運行時有一個動載荷系數(shù)K2=1.1,同時取安全系數(shù)S=1.5,則可算出豎向槽鋼受力的最大實際值(按槽鋼受力的最大靜載荷Ft2計算):
F實= Ft2×K2×S=25.37×1.1×1.5
=41.86 KN
7.結語
。1)梁承受的實際靜荷載分別為:42.49KN和45.92KN。
(2)槽鋼受力:槽鋼允許承受最大拉力為900 KN,遠遠大于最大實際值41.86 KN;另外所有焊縫處采取滿焊、焊透,能保證等強焊接。因此槽鋼能滿足強度要求。
。3)4個膨脹螺栓能承受總力F總=49.32KN;綜合管道實際裝滿水后,運行過程中,實際最大受力F實=41.86 KN;實際受力小于膨脹螺栓能承受總力,膨脹螺栓滿足要求。
參考文獻
[1]《鋼結構》第二版. 武漢理工大學出版社.
。ㄗ髡邌挝唬簭V東省工業(yè)設備安裝公司第四分公司510080)
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