第４０卷第５期 ２ ０ １ ４年２月 文章编号：１００９—６８２５（２０１４）０５－００４１－０２ 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．５ Ｆｅｂ． ２０１４ ・４１・ 直埋热力管道固定墩优化设计 张 鹏 （太原市热力公司，山西太原０３００１２） 摘要：为保护直埋供热管道系统内的薄弱环节，对直埋热力管道固定墩的优化设计进行了探讨，介绍了固定墩的类型与形状，归 纳总结了减小固定墩造价的措施，以花费最低的成本，确保直埋热力管道的安全运行。 关键词：固定墩，设计，管道，稳定性 中图分类号：ＴＵ３１８ 目前有两种固定墩的做法来平衡管道对固定墩的推力，一种 是利用固定墩与土壤之间的摩擦力来抵抗供热管道的推力，即靠 固定墩的自重，固定墩的被动土压力作为安全储备；另一种是利 用固定墩的被动土压力来抵抗供热管道的推力，即增加固定墩尺 寸，固定墩的摩擦力作为安全储备 ．２ Ｊ。无论哪种做法，使固定墩 的推力动辄几百吨，占地大、投资大、耗工时等问题一直困扰着工 程设计人员。 １ 固定支墩的类型 按照是否承受介质内压产生的轴向推力分为主固定支墩和 次固定支墩…。管段承受回填土摩擦力、补偿器变形的弹性力或 摩擦力等，同时也承受介质内压轴向推力的固定支墩成为主固定 支墩。仅承受回填土摩擦力、补偿器位移力等，而不受管道介质 内压推力作用的固定支墩称为次固定支墩。 主固定支墩：当管道中布置普通套筒补偿器、普通波纹补偿 器时，管道介质的轴向内压力不能平衡抵消，只有利用主固定支 架来强制固定。管道介质的轴向内压力发生在管道的盲端、变径 管、转弯、三通、分段阀关闭、分支阀等处。当管道中布置方形补 偿器、无推力套筒补偿器、无推力波纹补偿器时，发生在管道的转 弯等处的介质轴向内压力被平衡抵消，不需要布置主固定支架来 强制固定，此时或者使用次固定支架或者虚拟固定，如图１所示。 因主固定支架 回普通套筒补偿器或波纹补偿器 图１普通轴向补偿器和固定支墩示意图 ２固定墩形状 固定墩形状通常采用长方体、Ｔ形体、箱式等。其中箱式固定 墩和管道阀门小室、补偿小室、泄水排气小室等合用，以降低土建 造价。固定墩常用形式见图２。 号审骨丑 壁旦营－晷－Ｓｄ．．．．．４ｑｌ￣－ 晷 Ｔ形固定墩 箱式固定墩 图２ 直埋固定墩的常用形式 ３固定墩设计 收稿日期：２０１３—１１－２２ 作者简介：张鹏（１９７９．），男，工程师 文献标识码：Ａ １）固定墩稳定性验算 ］。 以矩形固定墩为例，见图３。 图３固定墩受力简图 下面介绍固定墩的设计计算。 抗滑移条件： ＝ 蔓±Ｅ ＋Ｔ ± ± ≥１．３ （１） 抗倾覆条件： ＝ 扎５ （２） 土壤承载条件： ≤１．２ｆ （３） 其中： ＝如ｇｂｈ（ｈ１＋Ｈ）ｔｇ ｆ４５。＋罟１ （４） Ｅ。＝如ｇｂｈ（ｈ１＋日）ｔｇ ｆ ４５。一孚１ （５） 其中， 为抗滑移系数； 为抗倾覆系数； 为固定墩被动土 压力折减系数，可取０．４～０．７一 分别为固定墩底面、侧面 和顶面与土壤的摩擦力，Ｎ；Ｅ。为主动土压力，Ｎ，当固定墩前后均 为粘性土时Ｅ 可以略去；Ｅ 为被动土压力，Ｎ；Ｔ为直埋管道对固 定墩的最大推力。应分别计算水压试验推力，运行状态推力，设 计固定墩承受单根还是双管推力，从中选取最大值；置为主动土 压力Ｅ。作用点至固定墩地面的距离，ｍ； 为被动土压力Ｅ 作 用点至固定墩地面的距离，ｍ；Ｇ为固定墩自重，Ｎ；Ｇ，为固定墩上 部覆土重，Ｎ；６，ｄ，ｈ均为固定墩几何尺寸，对于矩形为宽、厚、高， ｍ； ，ｈ ，Ｈ分别为固定墩顶面、管道中心和固定墩底面至地表面 距离，ｍ 为地基承载力设计值，Ｐａ； …为固定墩底面对土壤的 最大压应力，Ｐａ；￣ｂ为回填土的内摩擦角，砂土取３０。。 ２）回填土与固定墩的摩擦系数（见表Ｉ）。在计算固定墩底 面、侧面和顶面与土壤的摩擦力时，摩擦系数按表１选取¨］。 ４减小固定墩造价的措施 １）固定墩的位移可以减小管道所产生的主动力，同时还能增 ・４２・ 第４０卷第５期 ２ ０ １ ４年２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．５ Ｆｅｂ． ２０１４ 文章编号：１００９—６８２５（２０１４）０５—００４２—０２ 结构抗震概念设计在房屋建筑中的应用分析 段摘媛 ０３００２４） （山西省化工设计院，山西太原要：介绍了结构设计的组成，阐述了概念设计的重要性，对结构抗震概念设计及其应用进行了研究，并对建筑抗震的影响因素 加以分析，为房屋建筑抗震设计提供理论依据。 关键词：房屋建筑，结构抗震，概念设计 中图分类号：ＴＵ３５２ 文献标识码：Ａ １ 什么是结构设计 大量无法计算的问题，更加合理的完成了建筑的结构设计。２）结 需要借助计算机来完成。 结构设计由两部分组成：概念设计和理论设计。概念设计指 构设计过程需要进行大量的数学计算，需 的是设计过程中不需要经过较精细的、较理性的分析，也不需要 而在方案的初级设计阶段不能使用计算机来辅助计算。因此，处理规范中难以界定的问题，只需要根据从结构体系整体与部分 要熟练掌握结构概念的结构工程师根据自己的合理计算和准确 低造价的结构设计方案。３）对于结构设计的 间的力学关系、工作经验、地震灾害以及实验现象中总结的设计 的判断来筛选高效、往往需要借助计算机完成。而结 原则和理念，从而确定建筑结构的设计和细部的设计构造过程。 工程中存在的大量繁琐的计算，这样会降低工作人员对设计数据 而理论设计则是工程人员对设计好的结构模型进行计算和应力 构设计人员也过分依赖计算机，对于计算中存在的数据错误和运算方法不合理问题不 假定前提下，依据设计规范和计算原理计算出结果，再根据结果 的敏感性，能辨别和纠正，从而使结构设计存在诸多问题，并给建筑结构留 进行合理的设计。 ２概念设计的意义 概念设计的应用范围广泛，包含了极多的结构设计，从中可 下很多安全隐患。由以上分析可知，概念结构设计对建筑结构设 计有相当重要的影响，其地位是不可取代的。 以知道概念设计的作用越来越重要。概念设计的重要性主要有 ３抗震的概念设计 依据地震灾害造成的严重损害和工程设计经验形成的基本 以下几点：１）如今的计算理论及结构设计理论有待完善，存在着 各种各样的缺陷以及不可计算性。所以，概念设计的应用则不仅 设计思想及原则，对建筑结构整体进行设计和制定其各部分构造 解决了计算理论的缺点，还解决了在结构设计中实际存在的那些 的工程叫做抗震概念设计。加固定墩所受的土壤压缩反力 Ｊ。提高回填土的密实度，例如回 静摩擦力和被动土压力，其体积大、消耗材料多、施工难度大，因 填压缩系数高的中砂或者砂砾，也可以增加固定墩所受的土壤 而成本较高。对于很多固定墩从理论到工程实践都证明不需要 反力。２）管道产生的主动力随着管道单长摩擦力的增加而减小， 锚死，允许一定量的轴向位移，可以提高土壤的压缩反力、释放固 随着最冷天供水温度的升高以及冻土地耐力的增加，管道最大主 定墩前端的一部分管道内力，增加固定墩后背的一部分管道内力 动力削减，固定墩抵抗力提高，故特别是严寒地区，要充分利用冻 和摩擦力，降低固定墩的受力。 土层的耐力减小固定墩的造价 Ｊ。 表１ 回填土与固定墩的摩擦系数 土壤类别 可塑性 粘性土 硬性 坚硬性 参考文献： ［１］ 王 飞，张建伟．直埋供热管道工程设计［Ｍ］．北京：中国建 摩擦系数 Ｏ．２５～０．３０ ０．３０～０．３５ Ｏ．３５～０．４５ 筑工业出版社．２００７：９２－９７． ［２］ 冯永申，穆树芳．直埋供热管道固定墩用于保护弯头时的优 化设计方法［Ｊ］．区域供热，２０００（６）：１－５． 粉土 中砂、粗砂、砾砂 碎石土 土壤饱和度＜０．５ ０．３Ｏ一０．４０ ０．４０～０．５０ ０．６０ ［３］ＣＥＣＳ １５：９０，埋地输油输气钢管道结构设计规范［ｓ］． ［４］ 崔孝秉．锚固墩的推力和位移分析［Ｊ］．华东石油学院学报， １９７９，３（２）：７４—８１． ５结语 目前固定墩的设计都是按锚死设计的，靠墩子与土壤之间的 ［５］ 刘 敏．供热管道固定支墩的设计［Ｊ］．煤气与热力，２００４， ２４（２）：９１－９３． Ｏｎ ｆｉｘｅｄ ｐｉｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｕｒｉｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ＺＨＡＮＧ Ｐｅｎｇ （Ｔａｉｙｕａｎ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｔｅｃｔ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｓｔｅｐｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｕｒｉｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｌｏｒｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｏｒ ｔｆｈｅ ｄｉ— ｒｅｃｔｌｙ ｂｕｆｆｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ’Ｓ ｆｉｘｅｄ ｐｉｅｒ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｉｘｅｄ ｐｉｅｒ ｆａｎｄ ｓｈａｐｅ，ａｎｄ ｓｕｍｓ ｕｐ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｘｅｄ ｐｉｅｒ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｕｒｉｅｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｘｅｄ ｐｉｅｒ，ｄｅｓｉｇｎ，ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ 收稿日期：２０１３—１１－２５ 作者简介：段媛（１９８２一），女，工程师
