[发明专利]核级管道支架的强度计算方法

说明书

本发明公开了一种核级管道支架的强度计算方法，其包括以下步骤：步骤1)根据管夹结构尺寸，简化管夹力学模型；步骤2)根据平面曲杆材料力学理论，推导管夹在外载荷作用下的截面内力和底部支反力；步骤3)根据平面曲杆应力公式，计算管夹各截面应力；步骤4)根据焊缝处的载荷，计算底部焊缝应力和管夹焊缝应力；步骤5)根据管夹上的外载荷，计算螺栓应力；步骤6)应用RCC‑M规范对管夹强度、焊缝强度进行校核评定，并对螺栓进行应力评定；如果评定不通过，则调整结构尺寸并重新计算、校核。本发明核级管道支架的强度计算方法提出了一类完整的强度计算过程，整个过程用理论公式表达，便于快速计算和批量应用，可以进行新的管夹结构设计，确定许用载荷。

技术领域

本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核级管道支架的强度计算方法。

背景技术

管道支吊架是核电工程的重要组成部分，管道支吊架的设计、制造、安装是否合理直接影响到管道的应力状态，进而影响核电站的安全运行。此外，由于管道支吊架使用数量大，对核电厂的建设周期和投资也有重要影响。

目前，国内二代加核电站管道支吊架的结构形式多由现场布置空间情况来决定，由钢结构、锚固板和多个标准管夹组成。对支吊架的应力评定方法也由两部分组成，对钢结构采用有限元方法进行计算，并在计算程序中内嵌RCCM规范H篇，在应力计算的同时进行强度校核；对标准管夹只对比支吊架标准手册中给出的载荷值，没有具体的校核过程。现有的技术方案中，由于管道支吊架结构形式各不相同，载荷、约束、结构形式都不具有可比性，现场施工焊接的钢结构几乎都是静不定结构，无法用理论公式推导应力，强度校核过程复杂；标准管夹的强度校核过程缺失，只有载荷对比过程。

国外三代核电技术中采用标准的管道支吊架产品，其标准化程度高，但价格昂贵、采购周期长，设计研制过程保密；此外，标准管夹的强度校核过程缺失，只有载荷对比过程。

有鉴于此，确有必要提供一种校核方便、完整的核级管道支架的强度计算方法。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种校核方便、完整的核级管道支架的强度计算方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种核级管道支架的强度计算方法，其包括以下步骤：

步骤1)根据管夹结构尺寸，简化管夹力学模型；

步骤2)根据平面曲杆材料力学理论，推导管夹在外载荷作用下的截面内力和底部支反力；

步骤3)根据平面曲杆应力公式，计算管夹各截面应力；

步骤4)根据焊缝处的载荷，计算底部焊缝应力和管夹焊缝应力；

步骤5)根据管夹上的外载荷，计算螺栓应力；

步骤6)应用RCC-M规范对管夹强度、焊缝强度进行校核评定，并对螺栓进行应力评定；如果评定不通过，则调整结构尺寸并重新计算、校核。

作为本发明核级管道支架的强度计算方法的一种改进，所述简化管夹力学模型是将管夹简化为带底部锚固端、且横截面为矩形的平面曲杆，同时忽略用于螺栓连接的管夹加强凸台部分。

作为本发明核级管道支架的强度计算方法的一种改进，所述平面曲杆在锚固处被切开后可以得到基本静定系统，基本静定系统上作用三个未知的截面内力轴力F_N、剪力F_S和弯矩M以及外载荷，根据变形协调条件，列出一组力法正则方程并结合平面曲杆的总应变能公式，求出外载荷引起的截面内力F_N、F_S、M，截面上的总内力保守取为各自绝对值之和。