在自來(lái)水廠、暖通機(jī)房或化工車(chē)間的圖紙上,常見(jiàn)“PVC/PE管+金屬閥門(mén)”的組合。塑料管輕、耐腐蝕;金屬閥耐壓、可頻繁啟閉,兩者搭檔性?xún)r(jià)比高。但塑料管彈性模量只有鋼的1/50,一旦閥門(mén)重量加上水錘沖擊,管道就可能像“軟面條”一樣下垂,在接頭處產(chǎn)生裂紋。因此,支架間距不是把鋼管的表格直接抄過(guò)來(lái),而要“給塑料管量身定做”。下面用“三步法”把規(guī)范條文翻譯成現(xiàn)場(chǎng)可操作的數(shù)據(jù)。
第一步:算出“閥門(mén)區(qū)”的集中荷載
金屬閥門(mén)重量 G(單位 N)可從廠家樣本中查到;運(yùn)行時(shí)水的重量 Gw 按閥體容積×水的重度 9.8 kN/m3 計(jì)算。
集中荷載 F = 1.2(G + Gw) ——系數(shù) 1.2 是考慮水錘及安裝誤差的保守放大。
第二步:把塑料管看作“簡(jiǎn)支梁”校核下垂量
塑料管允許最大撓度通常取 L/300(L 為支架間距)。材料力學(xué)給出簡(jiǎn)支梁中點(diǎn)撓度公式:
δ = (F·L3)/(48·E·I)
其中
E:塑料管短時(shí)彈性模量,PVC-U 取 3 GPa,PE100 取 1 GPa;
I:管道截面慣性矩,I = π(D?-d?)/64,D 外徑、d 內(nèi)徑。
令 δ = L/300,可反解最大允許跨度 L_max。
現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)閥門(mén)重量 ≤ 2″ 球閥時(shí),算出的 L_max 一般落在 0.5–0.8 m 之間;大口徑蝶閥則可能小于 0.4 m。
第三步:疊加“無(wú)閥區(qū)”常規(guī)間距,取小值
對(duì)于同規(guī)格的塑料直管段,規(guī)范 GB/T 50242 給出水平敷設(shè)支架間距:
DN20–DN50:1.0 m;DN65–DN100:1.2 m;DN125–DN150:1.5 m。
閥門(mén)區(qū)必須把 L_max 與上述值比較,取更小者;并在閥門(mén)兩側(cè)各加一副支架,使閥門(mén)重心落在兩支架之間 1/3 處。
如果空間受限,可選用“閥門(mén)減載支架”——用角鋼做門(mén)形架,閥門(mén)法蘭直接落在橫梁上,管道只負(fù)責(zé)密封,不承重。
現(xiàn)場(chǎng) 3 個(gè)實(shí)用技巧
把閥門(mén)與支架剛性連接:在閥體上套 U 形卡箍,卡箍與支架焊接,可避免塑料管受扭。
水錘嚴(yán)重時(shí),在閥門(mén)下游加一段金屬短管(≥5DN),把沖擊波部分轉(zhuǎn)移給金屬段,塑料管疲勞壽命可提高 3 倍以上。
溫度每升高 10 ℃,PVC 的 E 值下降約 5 %,夏季高溫時(shí)支架間距再縮短 10 %。
結(jié)論
“塑料管+金屬閥”不是簡(jiǎn)單拼接,而是要在 0.3–1.2 m 的短區(qū)間內(nèi)做精細(xì)布置。記住一句順口溜:“塑料怕彎、閥門(mén)怕晃,間距算撓度、兩側(cè)加雙扛”。按以上三步法,可確保 50 年設(shè)計(jì)壽命內(nèi),接頭不裂、閥門(mén)不漏,現(xiàn)場(chǎng)也無(wú)需返工。