管道支吊架增大跨距的措施

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030002)

0 引言

管道支吊架最大跨距，通常是由強(qiáng)度條件和剛度條件來確定的，取兩者允許跨距最小值。在確保安全運(yùn)行的前提下，應(yīng)盡可能擴(kuò)大管道支吊架的跨距，以節(jié)約供熱管線的投資費(fèi)用［1］。支吊架跨距與管道材料強(qiáng)度、管道截面剛度、載荷大小、敷設(shè)坡度以及管道允許撓度大小有關(guān)，因此要增大支吊架跨距必須從管道強(qiáng)度和剛度著手［2］。

本文詳細(xì)介紹增加管道支吊架跨距的若干措施，使架空敷設(shè)降低了施工難度、加快了施工速度和降低了工程造價(jià)，同時(shí)為架空管道設(shè)計(jì)提供了工程實(shí)例。

1 大管背小管的敷設(shè)方式

在管道設(shè)計(jì)過程中，兩管徑相差較大(蒸汽管道和凝結(jié)水管道)又采用同程敷設(shè)時(shí)，小管支在大管之上，也就是俗稱的“大管背小管”敷設(shè)方式［3，4］。

“大管背小管”敷設(shè)方式的支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)防止大管道上敷設(shè)支架而增加熱損失，故建議大管道輸送介質(zhì)溫度不超過300℃，同時(shí)還要注意支架保溫。在選擇小管道支架形式時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際運(yùn)行工況，不限制水平各向位移，滿足小管道補(bǔ)償和敷設(shè)要求。小管道固定支架的跨距可以采用大管道固定支架的跨距，特別要注意因兩管道介質(zhì)溫度不同引起的熱位移不同，為保證小管道良好的工作狀態(tài)，其全部支架接觸長度不小于100 mm，在安裝時(shí)，應(yīng)根據(jù)大管和小管熱位移量和方向，保持托板和底板有一定的偏移量。

當(dāng)采用“大管背小管”敷設(shè)方式時(shí)，大管道在自身自重的情況下又增加了小管道及其支架的重量(以集中荷載的形式施加在大管道上)，因此必須考慮增加荷載對大管道強(qiáng)度的影響，支吊架的跨距相應(yīng)的減小。

2 桅纜式斜吊架設(shè)方式

采用桅纜式斜吊架即在兩個(gè)支柱間增加兩個(gè)懸吊點(diǎn)，既能滿足保證支吊架間距不超過最大值，又能使支柱數(shù)量減少，如圖1所示。

圖1 桅纜式斜吊架示意圖

桅纜式斜吊架敷設(shè)方式也適應(yīng)大、小管道同程同架敷設(shè)。兩支柱間距可以根據(jù)大管道支吊架允許跨距來確定，小管道上采用桅纜式斜吊架敷設(shè)方式，以滿足小管道支吊架允許跨距的需要。

桅纜式斜吊架其傾斜角β一般在20°～25°為宜，如果β過小吊點(diǎn)處下沉量增加，管道將產(chǎn)生較大的縱向彎曲力矩，如果β增加將增加支柱高度［4］。

吊架拉桿的長度隨溫度的變化而伸縮，吊點(diǎn)處的向上或向下變形所產(chǎn)生的縱向彎曲力矩將隨管徑增加而增加，因此桅纜式斜吊架宜用在管徑不大于300 mm的管道。

3 拱形管道敷設(shè)

拱形管道采用等徑管道，考慮到制作方便，宜采用等截面無鉸拱的結(jié)構(gòu)［2］，見圖 2。

圖2 拱形管道示意圖

拱形管道荷載設(shè)計(jì)時(shí)要考慮垂直荷載、水平風(fēng)荷載、溫度荷載等，按相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算，拱形支座一般用鋼筋混凝土或型鋼等剛性管架，管架承受荷載除了考慮拱形管道對它的作用外還要考慮管架兩端管道對它的作用力。

4 增加管道的剛度

在重力荷載作用下支架處的管子斷面上，產(chǎn)生最大彎曲力矩，而最大撓度處于兩支架中點(diǎn)處，離開中點(diǎn)向兩側(cè)，撓度和彎曲應(yīng)力迅速減小。因此在最大彎曲力矩和撓度處增加管道的剛度就能起到增加跨距的目的。加焊肋板是常用的方法，見圖3，可是支吊架間距增加40%～50%，而增加的鋼材不超過管子重量的10%，肋板加在支吊架的上方和兩支架中點(diǎn)的下方［2，4］。肋板長度一般取跨距的20%。

圖3 用焊接肋板加強(qiáng)管道剛度示意圖

5 增加管道規(guī)格

在一些穿越道路的架空管道系統(tǒng)中，由于道路的特殊要求，在道路上不能設(shè)置管道支架，對于一些較小管道跨距小于道路寬度的情況，通常在道路上方設(shè)置鋼桁架，管道在鋼桁架上敷設(shè)，這種方法不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，也浪費(fèi)財(cái)力［3］。

通過增加管道規(guī)格，可以擴(kuò)大管道支架跨距，這種做法簡單易行。首先是根據(jù)道路寬度確定管道跨距，從而確定管道規(guī)格，其次是大、小管連接采用偏心異徑管，特別注意液體管道時(shí)，大、小管連接時(shí)管頂相平，有利于排氣;保證管底相平，有利于排水。

6 結(jié)語

對于架空管道敷設(shè)，為了降低支吊架投資和解決穿越公路、鐵路、河流等障礙物時(shí)，增加管道跨距，是一個(gè)簡單易行的辦法。文中詳細(xì)介紹了管道敷設(shè)方式、支吊架樣式、管道剛度等采取的增加支吊架跨距的措施，為解決工程實(shí)際問題提供了思路。

［1］賀 平，孫 剛，王 飛，等.供熱工程［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009:351-352.

［2］李愛廷.管道敷設(shè)及增加跨距的措施［J］.中氮肥，1999(2):50-51.

［3］甘巨策.架空管道支架設(shè)計(jì)措施［J］.管件與設(shè)備，2001(4):27-28.

［4］湯蕙芬，范季賢.城市供熱手冊［M］.天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社，1992:301-312.