焊”。
（7）各种阀门不宜设在两个支座之间，应设在管道端部或管道悬臂端膨胀节附近。
8.4.3管道支架形式
支架主要与支座配合，支撑于土建基础上，工艺提供载荷，土建专业据此进行支架及基础设计。 （1）普通钢支架
过去多采用槽钢或角钢焊制而成，如图8-3，8-5，近年来多用圆形钢管焊接，受力好，重量轻。 （2）铰杆支架
如图8-4，8-6所示，近年来不少水泥厂采用了此种支架，主要是因为受力清晰，计算简单，节省了设置膨胀节所需费用。 （3）支架的位置
当管道较长时，设有多个不同支架，固定支座设在膨胀节一端，其余皆为导向支架，设置位置为：
图8-7
固定支架膨胀节导向支架D管道支座位置L =4D1L =14D2Lmax
L1=4D，L2=14D，Lmax以公式计算，如图8-7
L1=4D（管径），L2=14D（管径），Lmax按下列公式计算。
LmaxE?I （8-15） ?1.57?P?A?K式中：
E—管道材料的弹性模量，N/mm2； I—管道材料断面惯性矩，mm4； P—管道的工作压力，MPa； A—膨胀节的有效面积，cm2； Kζ=NKn
N—膨胀节波纹管波数；
Kn—膨胀节的总刚度，N/mm；
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e—膨胀节的单波伸缩量，mm； ±号—膨胀受压时取“+”，受拉时取“-”。
8.4.4管道支座受力计算
1．计算步骤
（1）首先确定固定支座、活动支座位置，将水平长度、垂直高度、倾斜角度注在图上；
（2）计算管道全长总重量及荷重（自重、保温层重、灰重、事故重）； （3）求风管重心点位置；
（4）求活动支座反力及三个轴向分力（X、Y、Z轴）； （5）求管道摩擦力及三个轴向分力；
（6）求管道合力并乘以1.2的安全系数后，再求三个轴向分力； （7）最后求出管道弯矩，并注在工艺布置图上。 2．同一平面内单一风管支座计算 热风管道布置如图8-8所示： 管道直径φ2000mm，壁厚δ=6mm，A为固定支座，B为活动支座，支座水平间距L2=3000，L3=2000mm，风管倾斜角α=55°，风管两端C，D各一个重1000kg的膨胀节，C点 一个阀门重G3=2000kg。
图8-8 （1）重量及长度计算
单位长度风管重：q1=1.2π×D×7.85×δ=1.2×π×2×7.85×6=355.13kg/m 单位长度保温层重：
q2=π×D×7.85×2=98.66kg/m单位长度总重（风管加保温层）：
q?q1?q2?355.13?98.66?454kg/m风管实长：
L=L1+L2+L310000?3000?2000??26152mm ?cosαcos55AB段风管实长：L5?L110000??17434mm ?cos?cos551?1000?500kg 2CD管段加膨胀节重：G1=q×L+2×G2?454?26.152?2?500?12873kg风管重心
风管两端C、D点各承受半个膨胀节重量为：G2?1(L1?L3?L2)2L4?至A支座投影距离：?1?(10000?2000?3000)
2?4500mm（2）支座受力计算
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对A点取力矩后求B支座反力PB1：
G?L4?G3?L212873?4.5?2000?3pB1?1?g??9.8?29.2kN
L517.434B支座X、Z轴的支反力：
PBX1?sin??pB1?sin55??29.2?23.9kN
PBz1?cos??pB1?cos55??29.2?16.7kN
B支座由于热膨胀引起的摩擦力（摩擦系数按0.2考虑）：
pB2??0.2?PB1??0.2?29.2??5.84kN
B支座热膨胀的X、Z轴摩擦力分力：
PBX2?cos??pB2?cos55??(?5.84)??3.35kNPBz2?sin??pB2?sin55??(?5.84)??4.78kN
考虑安全系数1.2后，B支座的X、Z轴受力为： pBZ?1.2(PBZ1?PBZ2)?1.2?(16.7?4.78)?25.78kN
pBX?1.2(PBX1?PBX2)?1.2?(23.9?3.35)?32.7kN 考虑安全系数1.2后，A支座的X、Z轴受力： PAZ?1.2(G1?g?G3?g?PBZ1?PBZ2)?1.2?(12873?9.8?10?3?2000?9.8?10?3?16.7?4.78) ?133.8kNpAX?PBX?32.7kN
（3）计算结果为：
A支座受力PAZ?133.8kN, PAX?-32.7kNB支座受力PBZ?25.78kN,PBX?32.7kN
3．空间走向的分叉风管支座受力计算 设风管直径φ2000mm，壁厚δ=6mm，单个阀门重2000kg，膨胀节重1000kg。风管如图8-9~11所示 解：（1）确定工艺参数。
AB需在A点设置固定支座，B点为活动支座。根据工艺布置需要： AI=12000mm，HI=5000mm
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图8-9 风管平面图 图8-10 风管立面图
根据管道不积灰的要求：
?1??BAH?35?。
（3）计算：在△AHI中：
HI5000tan?2?tan?HAI???0.416，
AI12000? ?2?22.622AH?AI2?HI2?12000?50002?13000mm△ABH中：
BH?tan?BAH?AH?tan35??13000?9103mm
图8-11 风管支座关系
A、B两支座间风管实长：
AH13000AB???15870mm
cos35?cos35?在△AIJ中：
IJBH9103tan?IAJ????0.7586
AIAI12000由此可得：∠IAJ=37.18°
AB两支座间风管实长与图中（a）投影长度的比例系数：
AB15870????1.3225
AI12000（3）长度及重量计算 EF风管实长：
L11=ζ(4000+12000+2000）=1.3225×18000=23805mm EF风管总重： G1'=g×L11=454×23.805=10807kg
E及F两端各加半个膨胀节的重量共1000kg EF风管加膨胀节重： G1=G1'+1000kg=11807kg
EF风管重心至支座A在立面b图的距离为：
11L1?(L4?L6-L5)?(12000?2000-4000)?5000mm
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CD风管近似实长：
L10=ζ×（5000-2000）=1.3225×3000=3968mm CD风管重：G2=q×L10=454×3.968=1801kg CD风管重心至支座A投影距离为：
11L2?(L3?L7)??(5000?2000)?3500mm
22D点阀门及膨胀节重量的一半G3=2500kg，阀门及膨胀节A支座的投影距离为L3=5000mm
（4）求支反力PB1 L4×PB1+G2×L2+G3×L3=G1×L1
G?L- G2?L2-G3?L3PB1?11?gL411807?5000-1801?3500-2500?5000?9.8
12000?32.9kN垂直分力：
PBZ1=cosα×PB1=cos35°×32.9=26.9kN 水平分力： PBXY1=sinα1×PB1=sin35°×32.9=18.9kN X轴向分力： PBX1=cosα2×PBXY1=cos22.62°×18.9=17.4kN Y轴向分力： PBY1=sinα2×PBXY1=sin22.62°×18.9=7.27kN
（5）求正压力PB1在风管胀、缩时引起的摩擦力PB2： PB2=0.2PB1=0.2×32.9=0.69kN 摩擦力的垂直分力： PBZ2=±sinα1×PB2=±sin35°×0.69=±0.40kN 摩擦力的水平分力： PBXY2=±cosα1×PB2=±cos35°×0.69=±0.57kN 摩擦力的X轴向分力： PBX2=±cosα2×PBXY2 =±cos22.62°×0.57 =±0.53kN
摩擦力的Y轴向分力： PBY2=±sinα2×PBXY2 =±sin22.62°×0.57 =±0.22kN
（6）按B点受力最不利情况，考虑安全系数为1.2，求B支座反力 垂直载荷：
PBZ==1.2(PBZ1+ PBZ2)=1.2×(26.9+0.4)=32.76kN X轴载荷：
PBX==1.2（PBX1+ PBX2）=1.2×(17.4+0.53)=21.5kN ? 20 / 64