直埋敷设供热管道受力计算及计算软件开发研究

论文摘要

供热管道直埋敷设已成为我国区域供热常用的一种敷设方式,该领域的设计人员迫切地需要一套理论联系实际,较系统地介绍直埋热力管道受力分析及计算方法的参考资料及相关的计算软件,本课题研究力求达到这一目的。本论文包括以下六部分内容:第一章介绍研究与开发直埋敷设供热管道受力计算软件的基本思路。简要阐述了国内外对于直埋供热管道设计计算理论研究的现状,课题的来源、研究内容以及本论文的主要研究方向和工作内容。第二章介绍供热管网水力计算的内容,需要计算的内容及计算公式,为开发软件水力计算模块,提供理论依据。第三章介绍管道应力计算及应力验算的基本原则和计算公式。对于不同的管道部件提出了相应的强度条件,确定了直管段及转角管段的应力验算方法。根据管道的滑动状态,将管道分为锚固段和滑动段,无补偿直埋最大摩擦长度的概念和计算方法。最后得出管道竖向稳定性的验算方法和最小埋深要求。第四章介绍对于直埋敷设供热管道的稳定性进行理论分析。将管段分为直管段的整体性稳定性分析和直埋局部稳定性分析。讨论了直埋热水供热管道的安定性并对直埋直管段进行了安定性分析。不考虑活荷载时直埋热水管道满足竖向稳定性的最小管顶覆土深度,并规定的管顶覆土深度下直管过渡段的最大布置长度。应用经典板壳稳定性理论,对直埋管道受横向外压和轴压作用下的局部失稳进行了深入分析,提出了判定直埋供热管道局部稳定性的验算条件。第五章介绍了直埋敷设供热管道的作用力形式,和管道变形特点,分析管道受力和位移的计算,根据受力和位移的计算公式得出了固定墩推力计算公式并以图表的形式列出。第六章介绍了直埋敷设供热管道支架受力计算的软件设计界面,以及如何实现的软件功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景、目的及意义
• 1.2 软件设计的基本思想
• 1.3 供热管道设计计算软件概述
• 1.3.1 软件的系统结构
• 1.4 直埋供热管网概述
• 1.4.1 直埋敷设管道技术发展现状
• 1.4.2 直埋管道敷设方式
• 1.4.3 有补偿和无补偿直埋敷设设计方法的主要区别
• 1.4.4 直埋敷设供热管道优点
• 1.5 国内外研究动态
• 1.6 课题与本文的主要工作简介
• 1.6.1 课题的主要研究内容
• 1.6.2 课题开发目的
• 1.6.3 本文研究的主要内容
• 1.6.4 本文研究方法
• 第二章 管网水力计算
• 2.1 计算目的
• 2.1.1 计算条件
• 2.1.2 计算流量
• 2.2 热力管网水力计算
• 2.2.1 管径计算
• 2.2.2 压降计算
• 2.2.3 热水热网水力计算
• 2.2.4 蒸汽温度降
• 第三章 管道应力分析与计算
• 3.1 计算原则
• 3.2 直埋热水管道安装方式
• 3.3 直埋热水管道无补偿冷安装方式在理论依据
• 3.4 直埋热水管道无补偿冷安装的特点
• 3.5 直埋供热管道的应力分析与应力验算
• 3.5.1 直埋供热管道的应力分析
• 3.5.2 直埋供热管道的应力验算
• 3.5.3 直埋供热管道的应力计算
• 3.6 直管段的轴向力和热伸长
• 3.7 转角管段的应力验算
• 3.8 直埋管道的热损失[16]
• 3.9 管道竖向稳定性验算
• 第四章 直埋敷设供热管道稳定性分析计算
• 4.1 直埋供热管道直管段的整体稳定性分析
• 4.1.1 管道的安定性
• 4.1.2 管道的竖向稳定性
• 4.1.3 直管段的整体稳定性分析
• 4.1.4 管道的竖向稳定性分析
• 4.2 直埋供热管道的局部稳定性分析
• 4.2.1 横向外压作用下直埋管道的局部稳定条件
• 4.2.2 直埋管道的椭圆变形稳定条件
• 4.2.3 温差轴向压力作用下直埋管道的局部稳定性
• 4.2.4 直埋供热管道轴压作用下的局部稳定条件
• 4.2.5 直埋供热管道局部失稳时的临界径厚比
• 第五章 受力计算
• 5.1 作用力的形式
• 5.1.1 内压轴向作用力
• 5.1.2 补偿器的弹性力
• 5.1.3 土壤的轴向摩擦力
• 5.2 直埋敷设供热管道的变形特点及基本概念
• 5.2.1 管道变形特点
• 5.2.2 滑动段和锚固段
• 5.3 管道的力和位移计算
• 5.3.1 管道的两端都为固定墩
• 5.3.2 一端固定墩一端补偿器
• 3.3.3 补偿量计算及强度分析
• 5.4 固定墩的推力计算
• 第六章 受力计算软件概述
• 6.1 软件界面
• 6.2 软件功能
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢