槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及槽钢计算方法技术

本发明专利技术涉及一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及槽钢计算方法，固定墩特征是供、回水固定节通过在所述供、回水环形板沿管道纵向两侧分别横跨焊接在供回水连接管顶部和底部的四根槽钢固连为一体；各槽钢以其一侧槽壁贴靠供环形板或回水环形板的侧面且其槽底贴靠供水连接管或回水连接管的管体置位；在槽钢之间增设用作肋筋的竖直槽钢；槽钢规格计算方法步骤为：⑴按“城镇供热直埋热水管道技术规程”CJJ/T81‑2013算出供回水管道的固定节推力；⑵计算供水固定节在槽钢焊接点承受的推力对回水固定节槽钢焊接点产生的弯矩；⑶按《钢结构设计规范》GB50017‑2003确定槽钢规格；验证槽钢整体稳定要求和局部稳定要求。

【技术实现步骤摘要】
槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及槽钢计算方法
本专利技术涉及一种直埋供热管道用固定墩，尤其涉及一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及槽钢计算方法。
技术介绍
直埋供热管道在敷设中，为保持结构牢靠、定位稳固、不变形，相隔一定距离就要设置固定墩。固定墩一般采用钢筋混凝土结构，如图1所示，钢筋混凝土固定墩A0是将分别连接供、回水供热管道的两平行设置的供、回水固定节浇筑在钢筋混凝土墩体中形成。供、回水固定节埋在固定墩墩体中的结构型式是供、回水固定节B1、B2为外侧中部分别带有供、回水环形板21、22且两端分别横穿伸出固定墩前后侧面的供、回水连接管11、12，供、回连接管11、12作为管道连接件其两端分别与敷设的供水管道、回水管道焊接连接。由于固定墩约束着管道变形，在实际应用中要承受供热管道很大的作用力，这种作用力是通过固定节传递到混凝土墩体，再由混凝土墩体传递到周围土体来承受这种作用。现有固定墩结构的主要缺陷是，由于供热管道的作用力完全通过固定节传递给固定墩再由周围土体来抵消，因此固定墩的尺寸往往很大。在工程施工中，受场地条件限制、往往不能按正常尺寸制作符合要求的固定墩。另外，一般工程的程序，是按图纸提前订购管件，所以固定节可及时提供使用，但地下场地条件的不可预测性，只能在施工过程中解决，致使常规的混凝土结构的固定墩不能正常施工；尤其，由于受工期等限制，往往混凝土也达不到养护期，直接影响固定墩的性能质量，最终导致影响供热管道的牢固与稳定。如何改进固定墩结构，在与现有固定墩完成同等作用的前提下进一步减小体积，从而解决制作中尺寸不符合要求及混凝土达不到养护期的问题，成为业界关注的焦点。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对上述问题，提供一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及槽钢计算方法，通过合理设置槽钢结构实现去除钢筋混凝土的固定墩，既简化结构，消除质量隐患，又提高施工效率，提高固定墩整体强度，从而保证供热管道的牢固与稳定。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩，包括两平行设置的供、回水固定节，所述供、回水固定节为外侧中央分别带有供、回水环形板的供水连接管和回水连接管，其特征在于所述供、回水固定节通过在所述供、回水环形板的沿管道纵向两侧分别横跨焊接在供、回水连接管顶部和底部的四根槽钢固连为一体；所述各槽钢以其一侧槽壁贴靠供水环形板或回水环形板的侧面且其槽底贴靠供水连接管或回水连接管的管体置位。在横跨焊接在供回水连接管顶部和底部的槽钢之间增设贴靠管体固连的肋筋。一种上述槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩的槽钢规格的计算方法，其特征在于包括如下步骤：⑴.按照《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013计算出供回水管道的固定节推力；(1.1)按照第5.1.3-1式，计算管道每延米受摩擦力式中：K0是土壤静压力系数，Dc是管道外径；m,σv是管道中心线处土壤应力；Pa,G是管道重量；N/mρ是土壤密度；kg/m3μ是土壤摩擦系数；按照第5.1.3-2式，式中：为土壤内摩擦角；按照第5.1.4-1式，σv＝ρgD，式中：g重力加速度，m/s2；D—管道中心深度，m；(1.2)按照第6.1节，计算供水固定节推力T1＝F(L1-0.7*L2)式中：L1、L2是固定节至两侧补偿器中心或管道转弯点的距离，m；L1≥L2；⑵.计算供水固定节在槽钢焊接点承受的推力对回水固定节槽钢焊接点产生的弯矩；MB＝T1/2*dMB是弯矩，KNm；T1是供水固定节推力，KN；d为供回水管道槽钢焊接点间的距离，m；⑶.按照《钢结构设计规范》GB50017-2003，确定槽钢规格；(3.1)按照《钢结构设计规范》GB50017-2003的4.1节的要求，确定槽钢的承受强度是否满足抗弯强度的要求，(3.1.1)依据公式M/(γ*w)≤f计算W；式中：f——钢材的抗弯强度设计值，N/mm2；γ——截面塑性发展系数；W——和弯矩方向对应的净截面模量，mm3；M——构件承受的弯矩，Nmm；M＝MB；由槽钢的f、γ及步骤⑵的MB计算出W；(3.1.2)采用试算法，按需要的W值确定槽钢规格，再按照《钢结构设计规范》GB50017-2003进行验算：按照2根槽钢及其间距形成的复合截面选槽钢规格，依据《钢结构设计手册》获得单根槽钢截面惯性矩IX1、截面面积A1、截面高度h1及肢宽b1的数值，再代入下述公式验算；截面惯性矩：IX＝2[IX1+A1*(h1/2+t/2)2]；t为供、回水环形板的厚度；回转半径ix＝(IX/2A1)1/2；抵抗矩WX＝IX/ix；如抵抗矩WX>W则说明选用槽钢规格正确，否则重新试算；(3.2)确定选用槽钢是否符合《钢结构设计规范》4.2节的整体稳定要求，计算比值l1/b1，所述比值若小于等于规范给定值，即符合要求；所述比值若大于所述规范给定值，则在槽钢中间增设贴靠管体固连的肋筋；其中：l1是受压翼缘的自由长度＝供回水管道中心距d，mm；b1是受压翼缘的宽度＝槽钢肢宽，mm；(3.3)确定选用槽钢是否符合所述《钢结构设计规范》4.3节的局部稳定要求，由于槽钢属型钢，符合局部稳定要求；(3.4)确定选用槽钢的长度；依据供回水管道直径、中心距及便于施工的两端延伸长度，确定槽钢的长度。本专利技术的有益效果是：提供出一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩及其槽钢计算方法，由于增设了槽钢连接件将供、回水固定节连为一体，由此将两管道对混凝土的作用转化为管道之间的作用。这种结构是在供水管道已达高温时，对该处固定墩已产生作用，而回水管道还在常温状态，此时固定墩受力状态是供水固定节沿管道纵向产生推力，以槽钢为力臂，以回水固定节为支点达到平衡状态。同样原理，回水固定节沿管道纵向产生推力，以槽钢为力臂，以供水固定节为支点达到平衡状态。针对不同供热管道，采用本专利技术提供的槽钢计算方法，计算选用合适规格的槽钢，即可实现采用去除钢筋混凝土的钢结构固定墩，直接埋在土壤中，可将供热管道的作用力完全由固定节通过钢结构相互传递，实现了供回水热作用力相互的平衡。既简化结构，又提高施工效率，完全避免原钢筋混凝土在施工中尺寸不符合要求及混凝土达不到养护期的问题，消除质量隐患，并提高固定墩整体强度，从而保证供热管道的牢固与稳定。附图说明图1是现有直埋供热管道用固定墩整体结构示意图；图2是本专利技术提供的钢结构固定墩的结构示意图；图3是图2的左视图；图4是本专利技术提供的带肋筋钢结构固定墩的结构示意图；图5是本专利技术的固定节受力分析示意图；图6是槽钢复合截面的结构示意图；图7是本专利技术在供热管路中应用的管线布置简图；图8是本专利技术提供的带肋筋钢结构固定墩的结构尺寸示意图。图中：A0现有钢筋混凝土固定墩，A1钢结构固定墩，A2带肋筋钢结构固定墩，B1供水固定节，B2回水固定节，C槽钢，C1肋筋，t供回水环形板厚度,d供回水连接管中心线间距离，G供水管,H回水管；11供水连接管，12回水连接管，21供水环形板，22回水环形板，3补偿器。以下结合附图和实施例对本专利技术详细说明。具体实施方式图2-3示出一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩A1，包括两平行设置的供、回水固定节B1、B2，所述供、回水固定节为外侧中央分别带有供、回水环形板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩，包括两平行设置的供、回水固定节，所述供、回水固定节为外侧中央分别带有供、回水环形板的供水连接管和回水连接管，其特征在于所述供、回水固定节通过在所述供、回水环形板的沿管道纵向两侧分别横跨焊接在供、回水连接管顶部和底部的四根槽钢固连为一体；所述各槽钢以其一侧槽壁贴靠供水环形板或回水环形板的侧面且其槽底贴靠供水连接管或回水连接管的管体置位。

【技术特征摘要】
1.一种槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩，包括两平行设置的供、回水固定节，所述供、回水固定节为外侧中央分别带有供、回水环形板的供水连接管和回水连接管，其特征在于所述供、回水固定节通过在所述供、回水环形板的沿管道纵向两侧分别横跨焊接在供、回水连接管顶部和底部的四根槽钢固连为一体；所述各槽钢以其一侧槽壁贴靠供水环形板或回水环形板的侧面且其槽底贴靠供水连接管或回水连接管的管体置位。2.根据权利要求1所述的槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩，其特征在于在横跨焊接在供回水连接管顶部和底部的槽钢之间增设贴靠管体固连的肋筋。3.一种如权利要求2所述的槽钢连接供回水固定节的钢结构固定墩的槽钢规格的计算方法，其特征在于包括如下步骤：⑴.按照《城镇供热直埋热水管道技术规程》CJJ/T81-2013计算出供回水管道的固定节推力；(1.1)按照第5.1.3-1式，计算管道每延米受摩擦力式中：K0是土壤静压力系数，Dc是管道外径；m,σv是管道中心线处土壤应力；Pa,G是管道重量；N/mρ是土壤密度；kg/m3μ是土壤摩擦系数；按照第5.1.3-2式，式中：为土壤内摩擦角；按照第5.1.4-1式，σv＝ρgD，式中：g重力加速度，m/s2；D—管道中心深度，m；(1.2)按照第6.1节，计算供水固定节推力T1＝F(L1-0.7*L2)式中：L1、L2是固定节至两侧补偿器中心或管道转弯点的距离，m；L1≥L2；⑵.计算供水固定节在槽钢焊接点承受的推力对回水固定节槽钢焊接点产生的弯矩；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅明，李文宗，
申请(专利权)人：天津市热电设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12