6.2　构造设计

6.2.1　管道支、吊架应包括固定支架、滑动支架和导向支架，除应符合现行国家标准《工业金属管道设计规范》GB 50316的有关规定外，尚应符合下列规定：

1　管道支、吊架与管道之间应采用纤维增强塑料、热塑性塑料或橡胶材料的垫板，在确定支、吊架内径时应计入垫板的厚度。

2　管道固定支架应符合下列规定：

1）固定支架应设在管道改变方向处、靠近重要支管附近的主管处、管道与金属管道连接处、管内水锤导致管道移动处、敏感在线设备处或长距离直线管道的稳定处；

2）固定支架应与下部结构连接坚固，并应能承担载荷；

3）在直管上的固定支架（图6.2.1-1）可由管夹和管套组成，也可采用管道法兰连接固定（图6.2.1-2和图6.2.1-3）；

4）管道公称直径、支架和管夹的最小宽度应符合表6.2.1-1的规定。

3　管道滑动支架（图6.2.1-4）应符合下列规定：

1）支架宜采用两片钢制材料，将管道360°包围支撑，每片管夹与管道的接触角度宜为180°；当接触角小于180°或采用大口径管道时，应在接触位置加装支撑垫板，支撑垫板宜与管道粘接。

2）支架的最小宽度不应低于表6.2.1-1的规定。

3）支撑垫板的最小宽度不应低于表6.2.1-2的规定。

4）滑动支架与下部结构的接触材料应采用硬质材料。

4　管道导向支架（图6.2.1-5）应符合下列规定：

1）在两个固定支架之间、靠近膨胀节或环形管的进口处，宜设置导向支架；

2）导向支架的设计和安装应避免管线的侧向滑动，并应满足管线的自由轴向位移；

3）导向支架应在管道下部粘接180°的支撑垫板；

4）导向支架的固定应采用直径小于20mm的U形螺栓或U形钢带，固定件与管道外径之间应留有间隙。导向支架不得采用软性材料。

6.2.2　管道连接的构造和结构计算应符合下列规定：

1　管道的连接接头可分为柔性接头和刚性接头。

2　柔性接头可分为承插型接头（图6.2.2-1）和锁键承插型接头（图6.2.2-2）。承插型接头不可承受轴向载荷，锁键承插型接头可承受轴向载荷。

3　刚性接头可分为法兰型接头和粘接固定接头。刚性接头可承受轴向载荷；

4　接头的力学性能应符合下列规定：

1）环向承载力不应小于相同压力和刚度等级的纤维增强塑料直管；

2）端部承受载荷的接头，其环向、轴向、弯曲和扭转承载力均不应小于与其粘接的纤维增强塑料直管；

3）刚性接头双面的搭接剪切强度不应低于7.0MPa；

4）手糊对接接头（图6.2.2-3）其包覆长度不应低于下式计算值和1/2接头内径，且不应小于150mm：

式中：LOVL——计算包覆长度（mm）；

εd——许用应变，可按本规范第4.3.10条～第4.3.13条的规定取值；

τlap——搭接剪切强度（MPa），当采用玻璃纤维增强材料时，可按本规范表4.3.1-1的规定取值或按本规范附录L的规定检测获取；

FS——安全系数，管道的应变等级与安全系数可按表6.2.2的规定取值。

5）手糊对接接头宜在工厂制作，增强材料的设计用量应满足单元设计拉伸模量等于管体单元设计拉伸模量；在现场制作的增强材料的设计用量应按单元设计拉伸模量不得低于管体单元设计拉伸模量的1.25倍确定；

6）当连接两个不同厚度或承载力的管道时，接头应按薄壁厚或低承载力管道的要求设计；

7）当采用手糊对接接头时，管道制造商应提供管道现场接头的工艺文件，其内容应包括铺层的数量、顺序和增强材料类型及辅助夹具、二次粘接工艺评定报告；

8）手糊对接接头宜进行内缝包覆，包覆铺层应采用不低于1.2kg/m2的短切原丝毡和表面毡，内缝包覆层的纤维不应计入接头的单元拉伸模量的计算；

9）承插粘接接头（图6.2.2-4）应包括直筒或锥度粘接接头，其插入长度不应低于按下列公式的计算值，且不应小于25mm：

式中：LS——计算插入长度（mm）。

10）当采用承插粘接接头时，管道制造商应提供粘接剂对管道应用环境的适用证明，并应规定粘接剂固化的温度和湿度要求、粘接工艺、装配方法等；

11）承插粘接接头宜进行内缝粘接，粘接铺层应采用不低于0.9kg/m2的短切原丝毡，并应采用表面毡和树脂封面；

12）法兰接头的计算应符合本规范附录D的规定。

6.2.3　三通构造和管件尺寸应符合下列规定：

1　三通管件应包括整体三通管件（图6.2.3-1）和拼接三通管件（图6.2.3-2）。

2　管线系统的平端接口管件（图6.2.3-3）尺寸应符合表6.2.3-1的规定，法兰接口管件（图6.2.3-4）尺寸应符合表6.2.3-2的规定。

6.2.4　当管道受热膨胀，采用半约束管线系统时，膨胀节的构造可采用L形膨胀节、∏形膨胀节和接头式膨胀节。

6.2.5　L形膨胀节（图6.2.5）的单臂长度和面内弯矩应按下列公式计算：

式中：Lleg——L形膨胀节单臂长度（mm）；

m——系数，可取3；

Δl——L形膨胀节吸收的热膨胀（mm）；

Elamx——轴向拉伸模量（MPa）；

De——管道外径（mm）；

Di——管道内径（mm）；

tt——管道总厚度（mm）；

σi——许用轴向弯曲应力（MPa）；

σdx——许用轴向应力（MPa），可按本规范第4.3.9条的规定计算；

σxp——设计压力引起的轴向应力（MPa），可按本规范式（6.4.6-2）和式（6.4.6-3）计算；

Mi——L形膨胀节的面内弯矩（N·mm）；

I——管道轴向惯性矩（mm4）。

6.2.6　∏形膨胀节（图6.2.6）的长度和面内弯矩应按下列公式计算：

式中：H——∏形膨胀节悬臂长度（mm）；

m——系数，可按1.5取值；

Δl——∏形膨胀节两侧管线热膨胀变化量（Δl1、Δl2）之和；

B——∏形膨胀节平行长度（mm）；

Mi——L形膨胀节的面内弯矩（N·mm）；

I——管道轴向惯性矩（mm4）。

6.2.7　接头式膨胀节（图6.2.7）计算应符合下列规定：

1　接头式膨胀节的最大伸缩量不应低于其所在两个固定支架间管道的计算热膨胀量的1.5倍，该膨胀节的启动力应小于采用本规范式（6.2.8-1）计算的固定支架承受的轴向载荷Fr的25%，并应小于下式计算的临界压缩载荷：

式中：P——临界压缩载荷（N）；

I——管道轴向惯性矩（mm4）；

Lmax——导向支架与相邻导向支架或与固定支架间的最大距离（mm）。

2　接头式膨胀节在安装时的初始伸缩位置应按最大热膨胀和收缩设定，并应按下列公式计算：

式中：S——距接头式膨胀节全压缩位置的距离（m）；

LJ——膨胀节最大伸缩量（m）；

ξ——系数，应按式（6.2.7-3）计算；

Ti——接头式膨胀节所在两个固定支架间管道安装闭合温度（℃）；

Tmax——管线最高设计温度（℃）；

Tmin——管线最低设计温度（℃）。

6.2.8　当管道受热膨胀，采用全约束管线系统时，管道计算应包括下列内容：

1　固定支架承受的轴向载荷Fr和受压缩直管段的最大长度L应按下列公式计算：

式中：Fr——管端约束或压缩载荷（N）；

α1——管道轴向热膨胀系数（mm/mm/℃）；

I——管道轴向惯性矩（mm4）。

2　管道轴向压缩应力引起的环向应变和内压引起的环向应变之和不得大于下列许用应变：

1）采用Ⅰ型和Ⅱ型层合板时应符合下式规定：

2）采用Ⅲ型层合板时应符合下式规定：

3　最大轴向压缩应变应符合下式规定：