6.2　構造設計

6.2.1　管道支、吊架應包括固定支架、滑動支架和導向支架，除應符合現行國家標準《工業金屬管道設計規范》GB 50316的有關規定外，尚應符合下列規定：

1　管道支、吊架與管道之間應采用纖維增強塑料、熱塑性塑料或橡膠材料的墊板，在確定支、吊架內徑時應計入墊板的厚度。

2　管道固定支架應符合下列規定：

1）固定支架應設在管道改變方向處、靠近重要支管附近的主管處、管道與金屬管道連接處、管內水錘導致管道移動處、敏感在線設備處或長距離直線管道的穩定處；

2）固定支架應與下部結構連接堅固，并應能承擔載荷；

3）在直管上的固定支架（圖6.2.1-1）可由管夾和管套組成，也可采用管道法蘭連接固定（圖6.2.1-2和圖6.2.1-3）；

4）管道公稱直徑、支架和管夾的最小寬度應符合表6.2.1-1的規定。

3　管道滑動支架（圖6.2.1-4）應符合下列規定：

1）支架宜采用兩片鋼制材料，將管道360°包圍支撐，每片管夾與管道的接觸角度宜為180°；當接觸角小于180°或采用大口徑管道時，應在接觸位置加裝支撐墊板，支撐墊板宜與管道粘接。

2）支架的最小寬度不應低于表6.2.1-1的規定。

3）支撐墊板的最小寬度不應低于表6.2.1-2的規定。

4）滑動支架與下部結構的接觸材料應采用硬質材料。

4　管道導向支架（圖6.2.1-5）應符合下列規定：

1）在兩個固定支架之間、靠近膨脹節或環形管的進口處，宜設置導向支架；

2）導向支架的設計和安裝應避免管線的側向滑動，并應滿足管線的自由軸向位移；

3）導向支架應在管道下部粘接180°的支撐墊板；

4）導向支架的固定應采用直徑小于20mm的U形螺栓或U形鋼帶，固定件與管道外徑之間應留有間隙。導向支架不得采用軟性材料。

6.2.2　管道連接的構造和結構計算應符合下列規定：

1　管道的連接接頭可分為柔性接頭和剛性接頭。

2　柔性接頭可分為承插型接頭（圖6.2.2-1）和鎖鍵承插型接頭（圖6.2.2-2）。承插型接頭不可承受軸向載荷，鎖鍵承插型接頭可承受軸向載荷。

3　剛性接頭可分為法蘭型接頭和粘接固定接頭。剛性接頭可承受軸向載荷；

4　接頭的力學性能應符合下列規定：

1）環向承載力不應小于相同壓力和剛度等級的纖維增強塑料直管；

2）端部承受載荷的接頭，其環向、軸向、彎曲和扭轉承載力均不應小于與其粘接的纖維增強塑料直管；

3）剛性接頭雙面的搭接剪切強度不應低于7.0MPa；

4）手糊對接接頭（圖6.2.2-3）其包覆長度不應低于下式計算值和1/2接頭內徑，且不應小于150mm：

式中：LOVL——計算包覆長度（mm）；

εd——許用應變，可按本規范第4.3.10條～第4.3.13條的規定取值；

τlap——搭接剪切強度（MPa），當采用玻璃纖維增強材料時，可按本規范表4.3.1-1的規定取值或按本規范附錄L的規定檢測獲取；

FS——安全系數，管道的應變等級與安全系數可按表6.2.2的規定取值。

5）手糊對接接頭宜在工廠制作，增強材料的設計用量應滿足單元設計拉伸模量等于管體單元設計拉伸模量；在現場制作的增強材料的設計用量應按單元設計拉伸模量不得低于管體單元設計拉伸模量的1.25倍確定；

6）當連接兩個不同厚度或承載力的管道時，接頭應按薄壁厚或低承載力管道的要求設計；

7）當采用手糊對接接頭時，管道制造商應提供管道現場接頭的工藝文件，其內容應包括鋪層的數量、順序和增強材料類型及輔助夾具、二次粘接工藝評定報告；

8）手糊對接接頭宜進行內縫包覆，包覆鋪層應采用不低于1.2kg/m2的短切原絲氈和表面氈，內縫包覆層的纖維不應計入接頭的單元拉伸模量的計算；

9）承插粘接接頭（圖6.2.2-4）應包括直筒或錐度粘接接頭，其插入長度不應低于按下列公式的計算值，且不應小于25mm：

式中：LS——計算插入長度（mm）。

10）當采用承插粘接接頭時，管道制造商應提供粘接劑對管道應用環境的適用證明，并應規定粘接劑固化的溫度和濕度要求、粘接工藝、裝配方法等；

11）承插粘接接頭宜進行內縫粘接，粘接鋪層應采用不低于0.9kg/m2的短切原絲氈，并應采用表面氈和樹脂封面；

12）法蘭接頭的計算應符合本規范附錄D的規定。

6.2.3　三通構造和管件尺寸應符合下列規定：

1　三通管件應包括整體三通管件（圖6.2.3-1）和拼接三通管件（圖6.2.3-2）。

2　管線系統的平端接口管件（圖6.2.3-3）尺寸應符合表6.2.3-1的規定，法蘭接口管件（圖6.2.3-4）尺寸應符合表6.2.3-2的規定。

6.2.4　當管道受熱膨脹，采用半約束管線系統時，膨脹節的構造可采用L形膨脹節、∏形膨脹節和接頭式膨脹節。

6.2.5　L形膨脹節（圖6.2.5）的單臂長度和面內彎矩應按下列公式計算：

式中：Lleg——L形膨脹節單臂長度（mm）；

m——系數，可取3；

Δl——L形膨脹節吸收的熱膨脹（mm）；

Elamx——軸向拉伸模量（MPa）；

De——管道外徑（mm）；

Di——管道內徑（mm）；

tt——管道總厚度（mm）；

σi——許用軸向彎曲應力（MPa）；

σdx——許用軸向應力（MPa），可按本規范第4.3.9條的規定計算；

σxp——設計壓力引起的軸向應力（MPa），可按本規范式（6.4.6-2）和式（6.4.6-3）計算；

Mi——L形膨脹節的面內彎矩（N·mm）；

I——管道軸向慣性矩（mm4）。

6.2.6　∏形膨脹節（圖6.2.6）的長度和面內彎矩應按下列公式計算：

式中：H——∏形膨脹節懸臂長度（mm）；

m——系數，可按1.5取值；

Δl——∏形膨脹節兩側管線熱膨脹變化量（Δl1、Δl2）之和；

B——∏形膨脹節平行長度（mm）；

Mi——L形膨脹節的面內彎矩（N·mm）；

I——管道軸向慣性矩（mm4）。

6.2.7　接頭式膨脹節（圖6.2.7）計算應符合下列規定：

1　接頭式膨脹節的最大伸縮量不應低于其所在兩個固定支架間管道的計算熱膨脹量的1.5倍，該膨脹節的啟動力應小于采用本規范式（6.2.8-1）計算的固定支架承受的軸向載荷Fr的25%，并應小于下式計算的臨界壓縮載荷：

式中：P——臨界壓縮載荷（N）；

I——管道軸向慣性矩（mm4）；

Lmax——導向支架與相鄰導向支架或與固定支架間的最大距離（mm）。

2　接頭式膨脹節在安裝時的初始伸縮位置應按最大熱膨脹和收縮設定，并應按下列公式計算：

式中：S——距接頭式膨脹節全壓縮位置的距離（m）；

LJ——膨脹節最大伸縮量（m）；

ξ——系數，應按式（6.2.7-3）計算；

Ti——接頭式膨脹節所在兩個固定支架間管道安裝閉合溫度（℃）；

Tmax——管線最高設計溫度（℃）；

Tmin——管線最低設計溫度（℃）。

6.2.8　當管道受熱膨脹，采用全約束管線系統時，管道計算應包括下列內容：

1　固定支架承受的軸向載荷Fr和受壓縮直管段的最大長度L應按下列公式計算：

式中：Fr——管端約束或壓縮載荷（N）；

α1——管道軸向熱膨脹系數（mm/mm/℃）；

I——管道軸向慣性矩（mm4）。

2　管道軸向壓縮應力引起的環向應變和內壓引起的環向應變之和不得大于下列許用應變：

1）采用Ⅰ型和Ⅱ型層合板時應符合下式規定：

2）采用Ⅲ型層合板時應符合下式規定：

3　最大軸向壓縮應變應符合下式規定：