[发明专利]直埋供热管道用一体型直埋双管固定节及其计算方法

权利要求书

1.一种直埋供热管道用一体型直埋双管固定节，其特征在于包括由一个H型构件及供、回水管段构成的双管固定节主体，所述H型构件是由腹板及其顶沿和底沿对称且垂直连接的两翼板构成，且腹板及两翼板的尺寸值是依使用要求计算的数值；在所述H型构件的腹板上，沿其水平中心线中心对称设置供、回水管段孔，所述供、回水管段分别垂直腹板穿过所述供、回水管段孔并对称设置在腹板前后两侧，供、回水管段以其管壁分别紧贴供、回水管段孔的孔壁固定在所述腹板上；在所述腹板前后两侧板面上对称设置若干肋板，所述若干肋板分别环绕供、回水管段沿其径向均布对称设置并连接于供、回水管段之间，供、回水管段与各自同侧的翼板及腹板侧沿之间；在所述固定节主体外侧由里至外依次包覆保温层及防护层。

2.根据权利要求1所述的直埋供热管道用一体型直埋双管固定节，其特征在于所述肋板的厚度与翼板厚度相同，肋板的高度与翼板外伸宽度相同；肋板的数量设置规则为：当管道直径≤DN150，腹板两侧分别设置4块8mm厚肋板；当管道直径在DN200～600范围内，腹板两侧分别设置8块8mm厚肋板；当管道直径在DN700～1000范围内，腹板两侧分别设置12块20mm厚肋板；当管道直径在DN1200～1400范围内，腹板两侧分别设置16块25mm厚肋板。

3.根据权利要求1或2所述的直埋供热管道用一体型直埋双管固定节，其特征在于所述双管固定节主体是整体钢铸件。

4.根据权利要求3所述的直埋供热管道用一体型直埋双管固定节，其特征在于所述保温层为厚度50-60mm的聚氨酯泡沫塑料层；所述防护层为厚度6-8mm的高密度聚乙烯层。

5.一种如权利要求4所述的直埋双管固定节的双管固定节主体的计算方法，其特征在于包括如下步骤：

(1).计算在双管固定节主体的腹板位置供水管承受的推力对回水管产生的力矩；

(1.1).按不同管径确定合理的供回水管的中心距；

(1.2).计算力矩；

M＝T*d；

式中:M是力矩，(KNm)；

T是供水管的双管固定节推力，(KN)；

d是供、回水管的中心距，(m)；

(2).计算翼板尺寸；

(2.1)按照《钢结构设计标准》GB50017-2017的以下节、款项①～④确定能够承受上述力矩M强度的翼板的净截面模量：

①6.1.1节计算公式；

②表3.5.1“板件宽厚比等级及限值”；

③6.1.2条款关于截面塑性发展系数的规定；

④表4.4.1“钢材的设计用强度指标”；

①6.1.1节计算公式：

式中：

M_x、M_y——同一截面处绕x轴和y轴的弯矩设计值(N*mm)；

W_nx、W_ny——对x轴和y轴的净截面模量(mm³)；

γ_x、γ_y——对主轴x、y的截面塑性发展系数；

f——钢材的抗弯强度设计值(N/mm²)；

双管固定节主体连接的的供、回水管是沿X轴方向敷设，垂直管道敷设方向为y轴；

这里，对双管固定节主体：M_y＝M；M_x＝0；

②表3.5.1“板件宽厚比等级及限值”中，板件宽厚比分为5级S1～S5；

③6.1.2条款规定“γ_x、γ_y按下列规定取值：当板件宽厚比在S4或S5时，截面塑性发展系数应取为1。”

这里，对双管固定节主体：γ_y取1；

④按应用常规，双管固定节主体应用的板材厚度值在16～40mm范围内；据此，根据表4.4.1，确定板材的材质和抗弯强度设计值f；

由此，可由My、γy及f计算出两翼板的组合截面W_ny的净截面模量：

W_ny≥M_y/(γ_y*f)；

(2.2)导出翼板计算公式；

(2.2.1)确定2个面积为by*t矩形的矩形组合净截面模量W_ny：根据材料力学公式，矩形截面惯性矩I_y1＝t*by³/12，得出2个面积为by*t的矩形组合截面惯性矩I_y＝2*t*by³/12；

(2.2.2)根据《钢结构设计标准》GB50017-2017的6.1.1节提供的公式定义：W_nx、W_ny是对x轴和y轴的净截面模量。截面模量即截面抵抗矩，由材料力学知，它是截面对其形心轴的惯性矩与截面上最远点至形心轴距离比值。因此，2个面积为by*t矩形的矩形组合截面模量W_y＝I_y/by/2＝2tby²/6；则导出：W_y＝2tby²/6；由于此处截面没有开孔等削弱，其净截面模量等于截面模量，即W_ny＝W_y；

式中：W_ny为矩形净截面模量；

W_y为矩形截面模量；

t为翼板厚度(mm)；

by为翼板宽度(mm)；

(2.3)试算并确定翼板尺寸：

(2.3.1)首先设定一翼板厚度t的值，计算出翼板宽度by的值；

(2.3.2)设定腹板厚度t_f的值，取腹板厚度t_f的设定值＝翼板厚度t的设定值；

(2.3.3)计算翼板外伸宽度b的值；

(2.3.4)计算翼板长度L0的值；

翼板长度L0＝d+2R+2d1

其中：d是供、回水管中心距；

R是供、回水管半径；

d1是供、回水管外侧翼板延伸的肋板连接段长度；

(2.3.5)计算翼板外伸宽度b与其厚度t的比值S＝b/t,如果S值在S4-S5范围内，则符合要求，获得翼板厚度确定值和翼板外伸宽度确定值；反之，则重新试算；

在翼板厚度确定值基础上增加裕量，作为翼板厚度应用值；

(3).确定腹板尺寸：腹板厚度值与翼板厚度确定值相同，腹板高度值大于供、回水管外径100～120mm，腹板长度值与翼板长度值相同；

(4).在腹板上设置肋板，确定肋板合理数量。