预制直埋保温管道中的应力是由于热膨胀变形未完全释放造成的。河北元丰管道通过选择不同的安装方式,可以改变管道热膨胀变形的大小和释放程度,进而改变管道的应力水平。热膨胀变形的大小与零应力状态对应的温度有关。零应力状态下温度的升高可以减小热膨胀变形的尺寸。
根据该温度是否等于安装时的环境温度,管道可分为两种类型。冷安装:零应力状态对应的温度等于安装期间的环境温度。预应力安装:零应力状态对应的温度等于预热温度。根据是否能释放热膨胀变形,管道可分为两种类型。无补偿安装:两个固定墩之间或远离补偿装置且处于锚固状态的管道(锚固段)的热膨胀变形不能被补偿装置吸收。带补偿安装:补偿装置附近滑动状态下管道(滑动段)的热膨胀变形可由补偿装置吸收。
1.1无补偿冷安装
管道回填时,既不施加预应力也不进行补偿,当温度变化时,管段应处于固定锚固状态。无补偿冷安装是最简单、最经济的安装方法,但管道在运行条件下承受高应力。当满足强度条件时,管段可选此种方式安装。
1.2补偿安装应首选此安装方法
当管段内设置补偿装置(弯头补偿器或波纹管补偿器)时,补偿装置附近处于滑动状态的管段属于补偿安装。弯头补偿器或波纹管补偿器的安装必然增加补偿装置的投资。对于波纹管补偿器,也增加了管网的事故点。因此,应避免在整个管网中采用补偿安装方式,但在管网设计中,在局部管段采用这种安装方法是安全和经济的。
1.3预应力安装
预应力安装方法本质上是改变管道的安装温度,使其等于预热温度。当管道温度等于预热温度时,管道应力为零。当管道温度恢复到环境温度时,管道将产生预应力效应。预应力安装可通过预热和使用一次性补偿器来实现:
(1)预热是指管道在回填前进行预热,加热到预热温度后回填,可立即产生预应力效果。采用预热时,应有预热热源,现场条件允许管沟敞开
(2)采用一次性补偿器时,管道安装后可立即回填。在第一次加热过程中,当补偿管段的热膨胀变形达到预热温度下的自由膨胀变形时,即可焊接一次性补偿器。通过多次温度变化,使应力均匀分布,从而达到预应力的效果。采用一次性补偿器,不需要预热热源,只需在补偿器附近开管沟,但增加了一次性补偿器的成本。