管道结构设计范文精选

1、工程概况

大伙房水库输水应急入连工程是由大伙房水库向大连市输水的一项大型输水工程,输水管线由大伙房水库输水(二期)工程之鞍山加压泵站引出,年输水量为3×108m3。

本工程由两部分组成:碧流河水库北段工程和碧流河水库南段工程。

碧流河水库北段工程输水线路全长163.26km,其中;

鞍山加压泵站。隧洞前输水管线长121.37kin,管线管材主要采用预应力钢套筒混凝土管(以下简称PCCP),管线穿越高速公路、省国道、铁路、大中型河流等采用钢管,管径为DN2800。

输水隧洞长14.12km,为城门洞型断面,隧洞断面尺寸(B×H)为3.2m×3.48m,

隧洞后输水管线末端输水管线长27.77km,管线管材主要采用预应力钢套筒混凝土管(以下简称PCCP),管线穿越省国道、大中型河流等采用钢管,管径为DN2400。

对该工程采用的PCCP管材设计应用了美国供水工程协会ANSI/AWWA C304-99标准配套的设计程序“VDP”进行了结构设计计算。

1管架

(1)能源站的主要热力设备是内燃机、溴化锂余热机、直燃机。通过散热设备完成冷却系统的循环。散热设备需要布置于室外，而室外地坪主要用于绿化，因此散热设备只能放置于相邻的楼宇C、D座屋面。C、D座高约50米，冷却水管从地下负三层侧墙穿出，通过C、D座竖井直通屋面小间，管路出小间后分配到各个散热设备。管道竖井为框架结构，管道支撑点通过H型钢梁简支在竖井框架梁上，竖井总高约65m，管道支撑点分别设在0、5、9.2、13.2、17.2、21.2、25.2、29.2、33.2、37.2、41.2、45.2m等地方，单根钢梁最大总荷载为36t。通过计算H型钢梁的强度和稳定，截面定为HM550X300。(2)冷却水管出了屋面小间，通过屋面管架输送到各个散热设备。管架之间的距离是由管道的最小支撑点距离所决定的。管架选用门型支架，管道支撑点直接设在支架梁上。门架两柱基础相连做成一个整体性、刚度较好的整体条形基础，在柱顶用通长钢梁连接，加强了管架上部结构的整体刚度。型钢选用轧制H型钢，因为轧制H型钢质量向翼缘分布，在同等用钢量的情况下，比工字钢具有更大的抗弯模量。(3)管架宜采用1-2层的低层支架，主要原因为：①散热设备回水靠重力自流，管路标高直接决定散热设备的基础设计高度，过高的管架会造成散热设备的基础加高，不仅增加基础土建工程量，且加大了屋面荷载，势必造成结构设计的浪费。②相同数量、相同管径的管路，低层管架相对高层管架，受风荷载与地震荷载的影响小，按2层布置管架，与按5层布置管架传到屋面板最大荷载对比如表1所示。

2屋面设备基础

屋面散热设备及管道总荷载达到约650t，屋面梁采用井字梁结构，梁间距3m，屋面板厚为200mm。考虑冷塔等散热设备属于带转动振动设备，为提高楼顶住户的舒适度，设计时增加了散热设备基础的刚度和配重，采用条形基础，若设备设计安装标高大于条基高度，采用钢筋混凝土短柱支撑设备地脚。

3结语

从本工程建设实践总结出来的认识和经验有以下几点。（1）由于热机系统设计往往稍晚于结构设计，结构工程师大都按常规经验值进行荷载预留，因此屋面设备、管道及烟道竖井荷载提资应在相应的建筑物结构设计前提出，避免出现结构局部大荷载超标。（2）屋面散热设备条基可以优化条基高度，以减轻屋面荷载，条基布置形式应采用单向布置，不让基础形成封闭的凹槽，防止屋面积水。（3）屋面管架可以采用全钢结构形式，降低屋面荷载。（4）屋面散热设备的废水应采用屋面管道有组织排水，而不是利用屋面自身的散水方式排水。

作者：蒙雪俏 单位：华电分布式能源工程技术有限公司

【摘要】自来水管道在日常的生产、生活中无处不在，所有的生活用水输送都离不开各种自来水管道的控制，给人们的生产、生活带来了极大的方便。但是，在冬季输送生活用水的过程中，如果自来水管道保温措施不利，常常会因气候寒冷、管道水凝同、膨胀而胀破自来水管道，而且这种现象非常普遍，以至管道报废，造成经济损失，使水失去控制，大量泄漏，影响正常的生产、生活，甚至造成水灾，威胁人们生命、财产安全。本文将就自来水管道设备的防冻裂结构设计进行讨论。

【关键字】自来水管道设备防冻裂结构设计

中图分类号： TU81 文献标识码： A 文章编号：

一、水龙头防冻裂结构的防冻裂原理分析

因外接结构与水龙头的防冻裂结构和原理相同 下面仅以水龙头的防冻裂结构为例来阐述它们的防冻裂原理

1、常温下防冻裂结构的密封与调节

如图1 所示 常温下 亦指气温处于水的冰点以上温度 管道内的水处于液体状态 我们此时可根据管道内的水压来调节弹力调节压块12 的松紧 当拧紧弹力调节压块12 时 弹力调节压块12 将压缩弹簧10 通过弹簧10 的弹力作用实现作用力向顶针11 的传递 当弹簧10对顶针11 和橡皮密封垫9 的作用力大于或远远大于水龙头体内的水对顶针11 和橡皮密封垫9 的作用力的时候 橡皮密封垫9 便会被压紧在防冻裂结构的出水口平台上 从而实现水龙头防冻裂结构的常温常闭密封状态需要注意的是 当在拧紧弹力调节压块12 的时候要注意弹簧的弹力大小要适度O 在刚好密封的前提下,可根据弹簧的刚度大小适当再拧紧一点就可以了, 不宜太紧,否则,时间一长,弹簧容易因疲劳而失去弹力作用,从而直接影响防冻裂结构的密封效果。

2、低温下防冻裂结构的防冻裂原理

摘要:在对市政给排水管道工程进行规划设计的过程中，不仅要满足相关规范的要求，密切注意设计控制要点，还要根据工程的实际情况，做到因地制宜，这就需要能动性与实践经验的有效结合。本篇论文主要结合实际工程对市政给排水管道工程中的结构设计进行了分析与探讨。

关键词:市政；给排水管道工程；结构设计

随着社会的发展与经济的进步，城市的工业及人口规模不断扩大，需水量呈现出日益增长的趋势。在供水需求不断增长的趋势下，供水水源不断向外拓展，因此市政给排水管道的输水距离逐渐加长。在这样的形势下，市政给排水管道工程结构设计面临着更严峻的考验。

1工程概况

山西省朔州市神头电厂泉水置换供水管线工程位于朔州市东北约2km处耿庄水库至神头电厂段。属于国家战略引黄北线工程的重要部分，对解决晋西北地区长期的缺水状况有重要的意义。本地区属海河流域桑干河水系桑干河上游，区内属干旱半干旱气候，四季分明，夏季干热，春秋刚多风沙。本工程由万家寨引黄工程北干线耿庄水库取水，经供水管道供水至水厂，再由水厂供水至神头电厂。拟采用PCCP供水管，管直径1.0～1.5m，管线长11.85km

2工程地质条件

为准确反应给排水管道沿线的水文地质情况、地形地貌，必须要具备完整的地形勘探资料与水文地质勘探资料。经地勘单位勘探，主要成果如下:供水管线地处山前倾斜平原区，地形起伏不平，出露地层为第四系上更新统洪冲积低液限粉土、低液限粘土，结构较松散，其中上部低液限粉土厚6～15m，下部低液限粘土厚度大于10m，局部分布人工堆积物，主要为杂填土、建筑和生活垃圾等。供水管线改线段供水管道持力层为为上更新统洪冲积上部低液限粉土，据该层土的物理力学性质指标及标准贯入试验指标等，地基土承载力地质建议值为80～90kPa，临时开挖边坡为1∶0.75～1∶1.0。地基存在的主要工程地质问题为湿陷性土，地基土湿陷厚度为6.0m，湿陷等级为Ⅰ级。建议管基底部增设3∶7灰土垫层，厚0.5～1.0m，以减弱地基土的湿陷性。区内地下水位埋深大于15.0m，对工程无影响。供水管线区地基土对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3市政给排水管道结构设计的主要内容

摘 要: 随着城市化进程的发展，基础设施建设步伐日益加快，建筑给排水工程在市政建设工程中所占的比重也越来越大。为了提高建筑给排水管道工程质量，首先要根据城市道路条件做好科学设计，本文根据实际情况， 因地制宜、因时制宜, 经过充分的市场调查与经济技术比较, 做到既质量优良, 又经济合理、施工方便。

关键词: 建筑给排水；管道；结构设计；内容；问题

前言：建筑给排水设施, 是保证城市地面水及时排除, 防治城市水污染, 并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施, 我国排水工程建设初创于50年代, 到80年代以后, 随着城市化进程的加快和城市水污染日益得到重视,建筑给排水设施建设得到较快发展, 但建筑给排水设施普遍存在各种问题, 如防洪排水能力不足; 平坦地区的排水管渠的坡度偏小, 易淤积; 部分地区的排水设施不成系统, 易形成内涝等。造成这些问题的原因, 有设计不合理, 日常管理不到位, 自然条件变化等。通过对许多工程设计的总结, 我们认为, 建筑给排水工程设计能否更好地避免这些问题的发生, 做到经济合理, 运行安全,受市政给排水工程规划的影响较大。

1、现场踏勘

给排水管道距离相对较长,或穿越城镇密集区,或敷设在农田,或跨越山丘和河流,还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一项管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌,其复杂的地形和地貌若不现场查看,则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线,了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况,必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。

2、测量和地勘要求

要准确地反应管道沿线的地形地貌和水文地质情况,必须有测量和勘探部门提供的准确的地形和水文地质资料。

2.1 勘探点间距和钻孔深度

在山岭地区，油气管道采用隧道方式穿越，同管道顺山势敷设方式通过相比，隧道结构穿越克服了高程和地形障碍，降低了管线施工难度，具有管道敷设位置稳定、安全可靠、落差小、距离短、弯头弯管小、管线安装容易，征租地少、无须水工保护设施、减少对自然环境、植被的破坏、方便生产管理等优点。本文就隧道结构的几种设计计算方法探讨如下：

1结构力学方法

1.1荷载—结构模型的建立

显然，只要施工过程不能使支护结构和周围的岩石保持紧密的连接，有效地阻止围岩变形和松弛的压力，隧道的支护结构应根据荷载—结构模型检验。荷载—结构模型是由岩体和坍塌破坏引起的竖向和侧向活动压力的主要特征。但也有一些不同的方法来处理周围的岩石和支撑结构之间的相互作用：①有源负载模型在不考虑围岩与支护结构相互作用的过程中，在活动荷载作用下，支撑结构可以在活动荷载作用下变形、计算原理和结构的作用。该模型主要用于围岩和支护结构的“刚度比”的情况下，软弱围岩没有“能力”来约束刚性衬砌的变形。②有源负载加上围岩的弹性约束的模型（图1-1b）。围岩不仅适用于支护结构，而且还因为围岩与支护结构相互作用。由于在非均匀分布的影响下，一部分支撑结构会发生对围岩变形的影响，只要周围岩层具有一定的刚度，就有必要对变形的结构进行支撑，这就是所谓的弹性阻力，属于被动性。支撑结构的另一部分是从围岩变形的隧道中，不会引起弹性阻力，形成所谓的“走出去”。对于①类模型，只要确定了作用在支护结构上的主动荷载，其余问题用结构力学的一般方法(如力法、位移法)即可解决。对于②类模型，除了上述的主动荷裁外，尚需解决围岩的弹性抗力问题。在围岩上引起的弹性抗力的大小，目前常用以“温克列尔(Winkler)假定”为基础的局部变形理论来确定。它认为围岩的弹性抗力是与围岩在该点的变形成正比的，用公式表示为：σi=Kδi式中的δi为围岩表面上任意一点所产生的弹性抗力；σi为围岩在同一点i的压缩变形；K为比例系数，称为围岩的弹性抗力系数。弹性阻力的大小和分布取决于支护结构的变形，支护结构的变形与弹性阻力有关。按②类模型的内力是一个非线性问题，采用迭代方法或线性假设是必要的。

1.2李宁隧道结构受力和变形特性

隧道衬砌在围岩压力下产生变形。在隧道拱顶中，围岩变形是不受围岩约束的，称为“拆离带”；围岩变形受围岩变形影响。因此，隧道衬砌结构的围岩变形的双重作用：既有积极的围岩压力，使衬砌结构变形，又能防止被动抵抗形成对衬砌结构的变形。这种效果的前提是，周围的岩石和隧道衬砌必须充分和密切接触。

1.3支护结构的计算方法

在荷载—结构模型中，分析计算的对象是支护结构，即衬砌。因此，要根据衬砌的受力特点，进一步研究它的力学模拟和计算图式的问题。由于隧道长度较之横断面尺寸要大得多，而且，又假设荷载和结构特性沿隧道长度方向是不变的，因此，可以认为隧道衬砌不会产生纵向位移，即处于平面变形状态。

煤粉灰的主要成分是钙、镁等物质形成的混合物。火力发电厂在对煤灰进行运输处理时，一般选用陆路运输和陆下管道运输，其中陆路运输主要是通过运输卡车将其拉走再进行倾倒填埋等，陆下运输主要是将煤灰粉加水稀释，形成具有一定浓度的浆液，通过地下埋藏的管道进行运送，之后再做一些后续处理。随着人们环保意识的不断地提高，后者被提倡，并且被应用。在管道运输煤灰粉的过程中，煤灰粉由于所含物质具有的物理性质，会在一定程度上粘结在管道内壁上，逐渐积累形成管壁垢层，导致管道的运送能力下降，甚至阻碍管道的正常输送，因此相应的管道除垢问题就产生了。

一、现今国内外管道清污技术发展状况及设计要求

针对在管道使用过程中发生的问题，国内外部分研究人员对问题进行了深入的分析，并且得到了部分成果，把他们的研究成果进行综合，按处理的机理进行分类，可以简单分为物理清洗法及化学清洗法。

二、管道机器人的设计要求

在综合考虑国内外管道机器人的发展情况及实际使用状况的基础上，可以得出在进行管道机器人的铣削结构设计时，需要特别注意的有以下几个问题：管道的尺寸需要和机器人的最大直径相贴合；对刀具的设计在性能上要匹配工作环境；铣削装置的驱动能源提供方案要合理；铣削的效果和现有的清污方法对比，其在某些方面应有明显的优势；铣削装置应具有自我保护模式以及良好的人机交互功能。

笔者以现有的设计要求为背景，加上设计任务书要求（一是输灰管道直径限制在φ250～φ300mm范围内；二是机器人的行走速度要根据铣削时的进给速度进行选择与设计），将二者进行结合，通过功能对比及设计优化来实现作业功能件，确定最终方案。笔者以下设计主要通过自由形态设计以及软件辅助模型设计，来完成铣削机构本体的形态。

一是通过对管道的分析，对铣削机构上的各种配置组件进行自由设计，主要涉及的组件有铣削刀具部分、机体承载部分以及电动机部分。二是通过对模型的结构设计，在工程软件Pro/E中进行构建及装配，实现整个机构的三维可视化。

三、输灰管道机器人铣削机构的设计方案

一、现场踏勘

给排水管道距离比较长，有些管道要穿越城镇密集区，有些要跨越山脉和河流，还有的会横跨公路和铁路，因此地形条件比较复杂，对其进行现场勘查就十分有必要。如果不及时勘查地形或者地貌情况，那么对于管道的结构设计就会考虑不全面，对于给排水工程的整体质量也会产生一定的影响。在进行现场勘查时，结构设计人员应当同给排水和概预算等专业设计人员一同参谋，并选择合适的线路，根据当地的实际情况在施工图纸中进行科学设计，还要注意对个别疑难地进行重点勘查和设计。现场踏勘这一工序在市政给排水管道工程结构设计中是必须可少的，而且是非常重要的工序，需要专业设计等人员积极参与，并进行选线工作，踏勘以后提出专业意见以供给排水平面设计参考，从而保证管道结构设计的科学性和规范性。

二、测量和地勘要求

1.勘探点距和钻孔深度。根据要求，勘探点要在管道的中线上布置，而且不能偏离中线太远，最多为3m，间距一般为30-100m，根据不同的地形条件选择不同的间距，对于地形复杂而且变化较大的地段，间距应当小些要密集一些，深度要达到埋设深度以下并在1m以上，遇到河流的话要继续钻，达到河床最大冲刷深度以下2-3m。

2.提供勘探成果要求。提供的勘探成果要求主要有：第一，要认真查明管道埋设深度范围内的地层形成原因、岩石的特征以及厚度；第二，要划分沿线地质单元；第三，要对沿线的滑坡、泥石流、坍塌等地质灾害容易发生的地域范围、发展趋势以及对管道可能造成的影响进行深入调查；第四，要调查岩层的产状和分化破碎程度对管道产生影响的全部断裂带的性质及其分布特点；第五，查明沿线井、泉的分布和水位具体情况；第六，对跨越河流的岸坡稳定性进行调查，并查明河床和两岸地层岩性及洪水可能淹没的范围；第七，要查明沿线的施工条件、水文地质遗迹地下水对混凝土和金属管道的腐蚀程度，并提供专业设计参数和建议；第八，针对开挖坡度和软弱地基处理提供建议；第九，要对地震效应和液化进行评价。

三、管道设计内容

1.结构形式。管道的结构形式主要根据管道的用途，也就是看是用作给水还是排水，是处理污水还是雨水以及工作环境、流量、水文地质情况以及经济指标等经过专业人员分析以后提出相对比较科学的参考意见。一般而言，承压管道大多采用预应力钢筋混凝土管、玻璃钢管、钢管、铸铁管或者现浇钢筋混凝土箱涵；而非承压管大多采用混凝土管、砌体盖板涵、钢筋混凝土管和现浇钢筋混凝土箱涵等。在具体的实施中根据具体情况而定，当污水管道的口径相对比较大时，最好采用现浇钢筋混凝土箱涵，对于过河渠、公路和铁路等特殊地段的非承压管也可采用光管的形式，对于比较大型的工程也会采用盾构造结构形式。

2.结构设计。根据管道的规格、地面载荷、埋置深度和地下水位等情况通过试验来计算管道的刚度和强度，并对其进行复核，并提供管道壁厚、管道等级和结构配筋图。对于特殊要求需要进行加固的管道，可以采用管廊、混凝土或者钢筋混凝土包管等措施来加固。当遇到钢管计算出的壁厚缺乏经济性的问题时可以使用加助的方法进行处理，在具体实施中应当根据具体情况来确定指标。

摘要: 随着城市化进程的发展，基础设施建设步伐日益加快，建筑给排水工程在市政建设工程中所占的比重也越来越大。为了提高建筑给排水管道工程质量，首先要根据城市道路条件做好科学设计，本文根据实际情况，因地制宜、因时制宜, 经过充分的市场调查与经济技术比较, 做到既质量优良, 又经济合理、施工方便。

关键词: 建筑给排水；管道；结构设计

Abstract: With the development of city development, the pace of infrastructure construction is accelerating, building water supply and drainage engineering in the municipal construction project in the proportion is increasing. In order to improve the water supply and drainage pipeline engineering quality of buildings, according to the first city road condition to ensure the scientific design, according to the actual situation, suit one's measures to local conditions, namely, through the comparison of market survey and economic technology fully, do not only good quality, reasonable and the economy, convenient construction.

Key words: building water supply and drainage; pipeline; structure design

中图分类号：TU99

引言:建筑给排水设施, 是保证城市地面水及时排除, 防治城市水污染, 并使城市水资源保护得以良性循环的必不可少的基础设施, 我国排水工程建设初创于50年代, 到80年代以后, 随着城市化进程的加快和城市水污染日益得到重视,建筑给排水设施建设得到较快发展, 但建筑给排水设施普遍存在各种问题, 如防洪排水能力不足; 平坦地区的排水管渠的坡度偏小, 易淤积; 部分地区的排水设施不成系统, 易形成内涝等。造成这些问题的原因, 有设计不合理, 日常管理不到位, 自然条件变化等。通过对许多工程设计的总结, 我们认为, 建筑给排水工程设计能否更好地避免这些问题的发生, 做到经济合理, 运行安全,受市政给排水工程规划的影响较大。

一、现场踏勘

给排水管道距离相对较长,或穿越城镇密集区,或敷设在农田,或跨越山丘和河流,还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一项管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌,其复杂的地形和地貌若不现场查看,则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场踏勘和选线,了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况,必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新踏勘。

摘要 现在一般的管道泵主要采用铸造成型，普遍存在流部件结构复杂，产品笨重，材料消耗大；泵的水力性能也不够理想，偏工况运行，效率低等问题[1-3]。本文通过设计一种完全胀型成型蜗壳模具，并采用冲压焊接成型技术，设计一种完全胀型，高效的冲压焊接成型管道泵。实践证明，该管道泵比一般的铸造管道泵能有效提高水力性能。

关键词 管道泵；完全胀型；冲压焊接；水力性能

中图分类号TG453 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0121-02

1 完全胀型成型蜗壳模具的设计

蜗壳模具是生产蜗壳的重要设备之一。不锈钢冲压焊接管道泵及单级离心泵的工艺制造难度很大，至今只有日本EBARA公司、美国ITT公司能够生产。由于水力设计和工艺设计不尽完善，产品涡室的胀型不到位，泵的性能并不好。水力性能上，主要表现为偏工况运行，俗称“大马拉小车”或高比转速低用，电机配置功率大，泵的运行效率低，时有电机超载损坏的情况发生。

图1是日本EBARA公司的3M40-160/4.0不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线。设计流量为25m3/h，但最高效率点的流量在40m3/h以上。图2是前期仿制产品CYB65-50-160型不锈钢冲压焊接单级离心泵的性能曲线，流量加大到50m3/h时效率仍不下降，偏工况现象均十分严重。成型工艺上为保证水力性能，要求蜗壳必须360°全断面完全胀型，并且蜗壳出口弯颈要求扩散回收动能。日本产品的蜗壳采用的是半螺旋式的部分断面不完全胀型，弯颈用圆管断面进行过渡。而美国ITT公司3500型不锈钢冲压焊接单级离心泵蜗壳根本不胀型，为一圆筒，出口管为一段直管，所以EBARA和ITT的冲压焊接泵的水力性能均不理想。主要原因是蜗壳的成型工艺十分困难，一种蜗壳需要48套模具，工装夹具费100多万元。最后不得不用较为容易制造、成本也较低的不完全胀型或不胀型替代，但影响了水泵的效率和汽蚀性能。

不均匀、不对称、360°全断面完全胀型是粘性设计的技术特征，但这种技术特征冲压成型非常困难，日本专利是部分断面的不完全胀型。

图3是日本专利产品的成型原理，利用这种对半式、部分断面不完全胀型不仅生产效率低，而且也不能满足粘性流技术特征要求的全断面完全胀型。