4.4 管段计算

4.4.2  核算穿越管段的强度应分别计算轴向应力、环向应力和弯曲应力，根据作用组合计算出的各单项应力之和均应小于或等于相应的钢管许用应力。

    1  内压产生的环向应力应按下式计算：

    2  内压与温度变化产生的轴向应力应分别按式(4.4.2-2)与式(4.4.2-3)计算：

         1) 当管段轴向变形不受约束时：

          2) 当管段轴向变形受约束时：

    3  弹性敷设产生的弯曲应力应按下式计算：

      式中：
        σh——管段钢管的环向应力(MPa)；

          σ_a——管段钢管的轴向应力(MPa)；

          σ_b——管段钢管的弯曲应力(MPa)；

            p——管道设计压力(MPa)；

           d——钢管内径(mm)；

           D——钢管外径(mm)；

           δ——钢管壁厚(mm)；

         E_s——钢材的弹性模量，取2.1×10⁵(MPa)；

           μ——钢材的泊桑比，取0.3；

          α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10^-5[m/(m·℃)]；

          t₁——管道安装闭合时的环境温度(℃)；

          t₂——管道输送介质在穿越处的温度(℃)；

           R——管段弹性敷设曲率半径(mm)。

    4  其他作用引起的环向应力、轴向应力和弯曲应力，应根据实际可能发生的情况进行计算。

    5  各单项应力叠加后应按下列公式核算：

      许用应力[σ]应按不同组合按表4.3.3取用；当温度应力按式(4.4.2-3)算出为负值时，应力叠加应保留“－”号；弯曲应力的“＋”或“－”选取应按最不利条件确定。

4.4.3  穿越管段计算各单项应力后，应按下式核算当量应力。

      式中：
        σ_e——穿越管段钢管的当量应力(MPa)；

        ∑_σh——各作用产生的环向应力代数和(MPa)；

        ∑_σa——各作用产生的轴向应力代数和(MPa)；

          σ_s——穿越用钢管的规定最小屈服强度(MPa)。

4.4.4  当按本规范第4.4.2条式(4.4.2-3)计算出穿越管段承受轴向压应力时，应按下列公式核算管段的轴向稳定。

      式中：
        N——由温度和内压产生的轴向压力(MN)；

        N_cr——管段开始失稳时的临界轴向力(MN)，按现行国家标准《输油管道工程设计规范》GB 50253附录K的规定计算；

          n——安全系数，对于大型穿越工程，n＝0.7；中型穿越工程，n＝0.8；小型穿越工程，n＝0.9；

          α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10^-5[m/(m·℃)]；

          μ——钢材的泊桑比，取0.3；

          A——穿越管段钢管管壁的截面积(m²)。