硬質聚氨酯保溫管設計要點

當管道的管徑不大于 DN500 時，管道只會出現無限塑性流動、循環塑性變形、疲勞破壞和整體失穩，而不會有其它方式的破壞出現。針對這種情況，文獻[2]給出了相應破壞方式出現的強度條件。當上述強度條件得到滿足時，DN500 以下的管道將處于安全狀態。
當硬質聚氨酯保溫管的管徑大于 DN500 時，除上述破壞方式外，局部失穩和截面橢圓變形出現的概率將大大增加，會成為大口徑直埋管道的主要失效方式。那么，需要針對這兩種方式建立新的強度條件，并使管道滿足上述條件，則管道處于安全狀態，這時，大口徑預制保溫管的直埋敷設是可行的。
硬質聚氨酯保溫管設計要點

a) 局部失穩：給出了驗算鋼管管壁局部穩定性的強度條件。產生局部失穩的因素是管道的軸向應變，軸向應變取決于熱脹變形的大小和熱脹變形的釋放程度。由于冷安裝方式的下的管道溫升大于預熱安裝方式下的管道溫升，故預熱安裝方式下，熱脹變形量較小，熱脹變形的釋放與管道補償狀態有關，有補償管段的釋放程度要大于無補償管段的釋放程度。另一方面，局部失穩的可能性還與管道的截面性有關，在軸向應變相同的管道中，隨著管壁的增厚而局部失穩的可能性減少，而隨著鋼管平均半徑的增大而局部失穩的可能性增大。計算方法如下：
計算極限狀態應力時：
r m ／δ≤28.7 則：σ Z max ≤334 MPa；
r m ／δ＞28.7 則：σ Z max ≤[9250(δ／r m )+11.7 ] MPa；
計算極限狀態溫差時：
r m ／δ≤28.7 則：ΔT≤130℃；
r m ／δ＞28.7 則：ΔT≤[3500(δ／r m )+8 ] ℃；
式中：r m  — 鋼管的平均半徑，m；
δ— 鋼管的壁厚，m；
σ Z max — 管道大軸向應力，MPa；
ΔT— 管道工作與安裝溫差，℃。
硬質聚氨酯保溫管設計要點

b) 橢圓化變形：給出了驗算土壓力和車輛荷載作用下控制鋼管截面橢圓化變形的穩定條件，即保證鋼管截面橢圓化變形不大于鋼管外徑的 30%。產生徑向變形的主要原因是管道上作用的垂直荷載，包括隨埋深增加而加大的土壤荷載和隨埋深增加而減小的車輛荷載。同樣，還與鋼管的截面參數有關，在相同的垂直荷載作用下，平均半徑越大，徑向變形越大，管壁越厚，徑向變形越小。當埋深較淺或較深時，應適當加大鋼管的壁厚，這樣才能保證局部失穩的要求。