5.5 管道的强度校核

5.5.1 本条是为了验证管道应力以及同管道连接的设备、管件的推力和力矩，使之控制在钢管、管件和设备所能安全承受的范围之内。
5.5.3 关于埋地管道由于温度上升和受流体压力的综合作用产生的轴向应力计算，虽然在1973年出版的л·л·勃洛达夫金所著的《埋设管线》一书中，认为管道在土壤中并不是完全受约束的，在弯曲管段处尤其如此，并提出对弯曲管段的温度应力按原来的计算值乘以折减系数。但在欧美各国的规范中都是以管道在土壤中完全受约束为根据的，其计算公式如本规范式(5.5.3-1)。苏联也是采用这个公式。但由于土壤，特别是新回填的土壤，具有一定的孔隙，是可压缩的，以及由于管道下沟时的几何形状，管道具有一定的柔性，所以，管道在土壤中不是完全受约束的。
5.5.4 埋地管道除了计算由于热胀和泊桑应力外，尚应计算弹性弯曲应力，地面管道则应计算由于管道自重和外部荷载产生的弯曲应力。在验算管道的当量应力时，均应分别计入上述两项应力。需要注意的是式(5.5.4)适用于径厚比大于或等于30的薄壁管道。
5.5.5 最大剪应力强度理论和变形能强度理论都是考虑了塑性流动的强度理论，它们的计算值都能较好地符合塑性材料的实际应力状态，都分别为各国规范采用。考虑到最大剪应力强度理论的计算比较简单，也稍偏于安全，因此，本规范采用这条强度理论验算环向应力和轴向应力组合的当量应力，并采用各国规范所采用的应力限用值。
5.5.6 公式(5.6.5-1)是根据最大剪应力强度理论，计算不受显著轴向约束的地面管系的热胀弯曲应力和剪应力组合的热胀当量应力公式，该公式也可用下式表示：

 式中：σ_t——热胀当量应力(MPa)；
          Z——钢管截面系数(m³)；
          M_X、M_Y、M_Z——分别为计算管系沿坐标X、Y、Z轴的热胀作用力矩(MN·m)。
    管道在内压、外载和温度等作用下，在弯管、三通等管件上将产生局部应力集中。因此，在计算应力时，要计入应力增强系数，以考虑其应力增大的影响。由于这些管件上的应力状态比较复杂，很难用理论公式准确计算应力增强系数，一般常采用试验研究得出的经验公式计算，如本规范附录H中的应力增强系数就是根据试验推导而得出的平面弯曲和非平面弯曲的应力增强系数。
    附录H还列出了弯管的挠性系数，也称柔性系数。这是考虑弯管在弯矩作用下，弯管截面发生扁平效应，结果使弯管的刚性比直管减低，即柔性增大。在计算中，利用挠性系数将管系中的弯管换算至同一规格的直管计算刚度。对于拔制三通等其他管件，按与三通或管件连接的管子的刚度计算，即挠性系数取1.0。
5.5.7 作用在工作状态下的地面管系上的荷载除了自重和其他外荷载之外，还应包括位移荷载，即包括热胀、有效预拉伸及端点附加位移(包括端点的线位移和角位移)。在计算管系的全补偿值时应包括这些附加位移。在端点无角位移时，线位移的全补偿值可按下列公式计算：

式中：△X_A、△Y_A、△Z_A、AX_B、△Y_B、△Z_B——A端或B端的附加线位移(cm)；
          △X_t、△Y_t、△Z_t——计算管系AB沿坐标轴X、Y、Z的热伸长值(cm)；
          △X_P、△Y_P、△Z_P——计算管系AB沿坐标轴X、Y、Z的预拉伸值(cm)；
          ε——预拉伸有效系数。
    预拉伸主要是为减小管道工作状态下管道的应力以及对设备的推力和力矩。如果管系布置具有相当大的柔性，热胀应力不大，工作状态时对端点的推力和力矩以及管道应力都能满足要求，则可不进行预拉伸，以减少安装工作量。
    为使预拉伸产生的力和力矩不致过大，预拉伸有效系数即预拉伸长度同全补偿值之比一般采用0.5。