在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí),，首先要考慮滿足工藝要求,，還要考慮設(shè)備、管道及其組成件的受力狀況,，以保證安全運(yùn)轉(zhuǎn),。管道應(yīng)力分析是涉及多學(xué)科的綜合技術(shù)，是管道設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),。在管道應(yīng)力分析過(guò)程中,，正確設(shè)置支吊架是一項(xiàng)重要的工作。支吊架選型得當(dāng),，布置合理,，所設(shè)計(jì)的管系不僅美觀，而且經(jīng)濟(jì)安全,。

１ 作用

管道支吊架主要有以下幾個(gè)方面的作用,。

(1)承受管道的重量荷載(包括管道自身載荷、隔熱或隔聲結(jié)構(gòu)載荷和介質(zhì)荷載等),。

(2)用于限制,、控制和約束管道在任一方向的變形。

(3)用于限制或緩和往復(fù)式機(jī)泵進(jìn)出口管道和由地震,、風(fēng)壓,、水擊、安全閥排出反力等引起的管道振動(dòng),。

２ 位置及類型

管道支吊架的位置及其類型對(duì)已定管系的受力狀態(tài)的影響很大,，主要有兩個(gè)方面,。

(1)對(duì)管系的應(yīng)力分布狀態(tài)、最大應(yīng)力值,、 管系的端點(diǎn)作用力和力矩有影響,，因?yàn)檫@種管系端點(diǎn)的荷載將會(huì)傳遞到與該管端相聯(lián)接的設(shè)備上。因此,，支吊架設(shè)置得當(dāng),，能改善管系中的應(yīng)力分布和端點(diǎn)受力以及力矩狀況。因此,，管系的柔性不但受到管系形狀的影響,，也受到所選定支吊架位置和類型的影響。

(2)支吊架的設(shè)置非常靈活,，可變化的范圍 較大,。支吊架的位置、數(shù)量和形式選擇往往因人而異,。對(duì)同一個(gè)管系存在著多種支吊架設(shè)置方案,，不同的設(shè)置形式將反映出不同的應(yīng)力分布，應(yīng)力值及端點(diǎn)受力,。因此,，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，為使管系具有足夠的柔性,，除了應(yīng)注意管系走向和形狀外,，支架位置和型式也是相當(dāng)重要的。

2.1間距

支吊架間距尤其是水平管道的承重支吊架間距不得超過(guò)管道的允許跨距,，以控制其撓度不超限,。一般連續(xù)敷設(shè)的管道允許跨距應(yīng)按三跨連續(xù)梁承受均布荷載時(shí)的剛度條件計(jì)算，按強(qiáng)度條件校驗(yàn),，取剛度條件決定的跨距和強(qiáng)度條件決定的跨距中兩者的小值,。

2.2 柔性

盡量利用管道的自支承作用,，少設(shè)置或不設(shè)置支架,。要利用管系的自然補(bǔ)償能力合理分配支 吊架點(diǎn)和選擇支吊架類型。

2.3 位移

有管托的管道縱向位移不得超過(guò)管托的長(zhǎng)度,；管托長(zhǎng)度應(yīng)留足余量,，并排敷設(shè)的管道橫向位移不得影響相鄰管道。

2.4 生根條件

必須具備生根條件的支吊架一般可生根在地面,、設(shè)備或建構(gòu)筑物上,。

2.5 類型

(1) 支吊架從限制性可分為3類：固定架、

導(dǎo)向架和支托架(或單向止推架),。

(2) 支吊架從力學(xué)性能又可分為剛性支架和 彈性支架,。

2.5.1剛性支架

從理論上說(shuō)，剛性支架的剛度為無(wú)窮大，在外力荷載的作用下沒(méi)有變形,，一般用在無(wú)垂直位移的地方,。

2.5.2彈性支架

彈簧支吊架分為兩大類：可變彈簧支吊架和恒力彈簧支吊架。

(1) 可變彈簧支吊架的特性是當(dāng)管系在垂直方向發(fā)生位移后彈簧壓縮或伸長(zhǎng),，支點(diǎn)受力發(fā)生變化,，管系在支點(diǎn)處的荷載將重新分配給附近支點(diǎn)，一般常指定其荷載變化率范圍為25%,。

荷載變化率=|工作載荷-安裝載荷|×100≤25 %工作載荷

當(dāng)可變彈簧無(wú)法滿足荷載變化率≯25%之要求時(shí),，即可選用恒力彈簧支吊架。

(2)恒力彈簧支吊架是管系上下（垂直）位移時(shí),，其荷載不變,，即它的荷載變化率在理論上為零，此類支吊架適用于垂直位移量較大的管 系,，或者荷載變化率要求嚴(yán)格的場(chǎng)合,。

2.6 位置

確定管道支吊架位置有以下要點(diǎn)：

(1) 承重架距離應(yīng)不大于滿足管道剛度及撓度要求下的最大間距。

(2) 在管道垂直段彎頭附近,，或在垂直段重心以上做承重架,，垂直段長(zhǎng)時(shí)，可在下部增設(shè)導(dǎo)向架,。

(3) 在集中荷載大的管道組成件附近設(shè)承重架,，設(shè)在彎管和大直徑三通式分支管附近。

(4) 盡量使設(shè)備接口的受力減小,。如支架靠近接口,，對(duì)接口不會(huì)產(chǎn)生較大的熱脹彎矩。

(5) 支架的位置及類型應(yīng)盡量減小作用力對(duì) 被生根部件的不良影響,。

(6) 對(duì)于復(fù)雜的管道,，尤其是需要作詳細(xì)應(yīng)力計(jì)算的管道，還應(yīng)根據(jù)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果調(diào)整其支吊架的位置,。

(7) 在敏感的設(shè)備（泵,、壓縮機(jī)）附近，應(yīng)設(shè)置支架,，以防止設(shè)備口承受過(guò)大的管道荷載,。

(8) 往復(fù)式壓縮機(jī)的吸入或排出管道以及其他有強(qiáng)烈振動(dòng)的管道，宜單獨(dú)設(shè)置支架（支架生根于地面的管墩或管架上）,，以避免將振動(dòng)傳遞到建筑物上,。

(9) 安全泄壓裝置出口管道應(yīng)根據(jù)需要，考慮是否設(shè)置支架,。

(10) 除振動(dòng)管道外,，應(yīng)盡可能利用已有的建筑物構(gòu)筑物的梁柱作為支架的生根點(diǎn),，且應(yīng)考慮生根點(diǎn)所能承受的荷載，生根點(diǎn)的構(gòu)造應(yīng)能滿足生根件的要求,。

(11) 管道支吊架應(yīng)設(shè)在不妨礙管道與設(shè)備連接和檢修的部位,，考慮維修方便，使拆卸管段時(shí)最好不需要做臨時(shí)支架,。

3 選用原則

(1) 選用管道支吊架時(shí),，應(yīng)按照支承點(diǎn)所承 受的荷載大小和方向、管道的位移情況,、工作溫 度,、是否保溫或保冷以及管道的材質(zhì)等條件選用 合適的支吊架。

(2) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)管托,、管卡,、 管吊。焊接型的管托,、管吊比卡箍型的管托,、管吊節(jié)省鋼材且制作簡(jiǎn)單和施工方便。因此,，除下列情況外,，應(yīng)盡量采用焊接型的管托和管吊：

①管內(nèi)介質(zhì)溫度≥400℃的碳素鋼管道；

②低溫管道,；

③合金鋼材質(zhì)的管道,；

④生產(chǎn)中需要經(jīng)常拆卸檢修的管道；

⑤架空敷設(shè)且不易施工焊接的管道,；

⑥非金屬襯里管道,。

(3) 防止管道過(guò)大的橫向位移和可能承受的沖擊荷載，以保證管道只沿著軸向位移一般在下列條件的管道上設(shè)置導(dǎo)向管托：

①安全閥出口的高速放空管道和可能產(chǎn)生振動(dòng)的兩相流管道,；

②橫向位移過(guò)大影響鄰近管道,；

③固定支架之間的距離過(guò)長(zhǎng)，可能產(chǎn)生橫向不穩(wěn)定時(shí),；

④為防止法蘭和活接頭泄漏而要求不宜發(fā)生過(guò)大橫向位移的管道,。

(4) 熱脹量超過(guò)100 mm的架空敷設(shè)管道應(yīng) 選用加長(zhǎng)管托，以免管托落到管橋梁下,。

(5) 支架生根在鋼質(zhì)設(shè)備上,，若設(shè)備需熱處理時(shí)，應(yīng)給設(shè)備專業(yè)提供墊板委托,。當(dāng)設(shè)備為合金材質(zhì)，墊板材料應(yīng)與設(shè)備材質(zhì)相同,。

(6) 生根在設(shè)備或土建平臺(tái)上荷載較大的支架位置,、標(biāo)高和荷載應(yīng)事先與相關(guān)專業(yè)聯(lián)系,。

(7) 凡需要限制管道位移量時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置限位架,。

(8) 當(dāng)垂直方向有位移時(shí),，可選彈簧支吊架；彈簧根據(jù)具體情況可用于并聯(lián)和串聯(lián),。

(9) 當(dāng)管道在支承點(diǎn)有垂直位移且要求支承 力的變化范圍在6%以內(nèi)時(shí),，管系應(yīng)采用恒力彈簧支吊架。

(10) 在管道支吊架通用圖中無(wú)法選出合適的支吊架時(shí),，可采取其它特殊形式支吊架,。

(11) 在確保安全使用的前提下，優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)管架和定型元件,，以減少管架類型和非標(biāo)準(zhǔn)管架,。

(12) 支吊架形式應(yīng)能適應(yīng)管道或生根設(shè)備材料及熱處理的要求。

(13) 支吊架形式應(yīng)便于管道的拆卸檢修,，有利于施工,，并不妨礙操作及通行。當(dāng)支吊架位于操作人員可能通過(guò)的地方且位置又較低時(shí),，應(yīng)考慮取消三角支承或改為吊架,。當(dāng)管道經(jīng)常拆卸時(shí)，應(yīng)避免采用焊接結(jié)構(gòu),。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,，在整個(gè)管道工程的投資中，雖然支吊架系統(tǒng)所占的比例很少,，但支吊架對(duì)整個(gè)管系的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用,；管道支吊架的設(shè)計(jì)與管系的應(yīng)力密切相關(guān)，可以借助設(shè)置支吊架來(lái)限制某個(gè)方向的力或位移,，從而使管系處于安全狀態(tài),。從某種意義上來(lái)說(shuō)管道的規(guī)劃過(guò)程 實(shí)際上是規(guī)劃管道支吊架。由此可見(jiàn),，管道支吊架的設(shè)計(jì)在管道設(shè)計(jì)中起著非常重要的作用,。

參考文獻(xiàn)：

1. 周明衡、常德功,，《管路附件設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》化學(xué)工業(yè)出版社,。

2. 中華人民共和國(guó)原化學(xué)工業(yè)部，《工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范》 中國(guó)計(jì)劃出版社,。

3. 中國(guó)石化集團(tuán)上海工程有限公司,，《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版 化學(xué)工業(yè)出版社。

4. 蔡爾輔,，《石油化工管線設(shè)計(jì)》 化學(xué)工業(yè)出版社,。

5. 李國(guó)成,，《管道手冊(cè)》中國(guó)石化出版社。

6. 宋岢岢,，《壓力管道設(shè)計(jì)及工程實(shí)例》 化學(xué)工業(yè)出,。