供熱管網橋梁支架設計研究

解婭梅 屈文 胡春暉

摘 要：結合鄭州市幾個電廠熱源入鄭集中供熱管網橋梁支架設計過程，著重介紹了供熱管網橋梁支架的設計流程、原則、技術要求，并對設計中的重點難點進行分析，為類似工程或同行提供參考。

關鍵詞：供熱管網；橋梁支架；設計

中圖分類號：TU995.3 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0114-02

Research on the Design of Bridge Support for Heating Pipe Network

XIE Yamei1 QU Wen2 HU Chunhui2

（1.Shanghai Thousand Year Design Company Henan Branch，Zhengzhou Henan 450000；2.SIPPR Engineering Group Co.，Ltd，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Combining the design process of heat source of several power plants in Zhengzhou city and the design of the bridge support of Zheng central heating pipe network， the design flow， principle and technical requirements of the bridge support of heat supply pipe network are emphatically introduced. The key and difficult points in the design are analyzed，which will provide a reference for similar projects or peers .

Keywords： heating pipe network；bridge support；design

1 研究背景

隨著城市供熱需求增大及節能環保要求不斷提高，傳統城市供熱方式已不能滿足當前的需求。由此，鄭州市熱力總公司從鄭州市周邊電廠引熱源入鄭，進行集中供熱方式。當供熱管網直徑達到DN1 220mm以上，跨越較寬河道時，為了檢修方便，需要為供熱管網設計專門的橋梁支架。作者有幸參與了新密裕中電廠熱源入鄭集中供熱管網工程中大學南路大趙大橋、山后杜大橋及新力賈峪熱電廠集中供熱管網工程中原路中原大橋和國電滎陽電廠熱源入鄭集中供熱管網工程中科學大道索河大橋等項目。

由于這些橋梁支架是專為供熱管網服務的，與為機動車輛、非機動車輛及行人使用的傳統公路橋梁或市政橋梁存在較大差異，現通過工程實例對供熱管網橋梁支架設計進行總結。

2 供熱管網橋梁支架設計流程

專為供熱管網服務的橋梁支架設計流程與傳統的公路城市橋梁設計流程基本相同，只是原來主導的道路專業換成了動力專業。①收集資料；②根據規劃及動力專業提供的資料初步確定橋梁橋位；③根據動力專業提供的資料初步確定橋寬；④依據設計資料初步確定主梁跨徑；⑤對測量單位提測量要求，并要求進行現場測量放線；⑥對勘察單位提勘察要求，并要求進行地質勘察；⑦通過現場調查，驗證初步設計方案，修改調整并反饋給動力專業，最終確定橋梁總體方案；⑧提供橋梁總體方案給業主，進行防洪評價；⑨根據防洪評價報告，修改橋梁總體方案并反饋給動力專業；⑩主梁和蓋梁結構分析、設計；?根據墩臺頂反力，結合地質資料核算墩臺、承臺、樁基等；?依據主梁、蓋梁、墩臺、承臺、樁基等設計成果，修正橋梁總圖；?其他附屬設施設計。

3 供熱管網橋梁支架設計原則

①橋梁設計按照“安全、經濟、適用、美觀”總體目標要求，進行全面、系統設計。

②橋梁設置在保證工程安全的前提下，橋梁跨徑布設首先必須滿足橋位處水務規劃及河道泄洪要求，并確保不降低原有河道、溝渠功能，盡量不破壞原有水系和排灌網絡，滿足水利配套和農灌的需要。

③橋梁結構設計力求施工便捷，不僅技術合理、先進，并有利于模數化、標準化、規范化、機械化施工，便于維修、養護，降低工程造價。

④橋梁結構布置應因地制宜，根據不同的地形、環境、使用要求，采用與之相適應的跨徑和結構形式。

⑤橋梁結構充分采用新技術、新工藝、新材料，做到技術合理、先進，力求適用性和經濟性的最佳結合。

⑥注意環境保護和橋梁的美觀。橋梁設計要與周圍環境相協調，橋型與自然景觀融為一體。

⑦全線一般橋梁設計相互之間要協調一致，盡量統一在幾種標準跨徑內；同一座橋梁的跨徑、墩臺、樁徑、柱徑尺寸盡量統一，以利于施工。

4 供熱管網橋梁支架設計重點難點分析

由于本次設計管道荷載較大，與常規的汽車荷載（城-A級）[1]相當，甚至略大于常規的汽車荷載（城-A級），因此設計時應特別注意，根據管道荷載的特點進行設計。

供熱管網一般沿著現有道路設計，道路跨越溝渠時一般均設置有橋梁。專為供熱管網服務的橋梁支架一般以現在道路上的橋梁作為主要設計依據，與道路橋梁采用同結構同跨徑原則進行設計。

4.1 橋梁型式選擇

4.1.1 上部結構。專為供熱管網服務的橋梁支架在美觀上一般沒有特別要求，設計時應以經濟跨徑為主的常規梁橋為主。拱橋由于有水平推力，對地基要求較高，一般不適合平原地區；斜拉橋、懸索橋等復雜結構造價較高，施工工期較長，在沒有特別需求的情況下，盡量少用。在有特別要求的地方，也要對比相關方案后再做選擇，如在供熱管網跨南水北調主干渠時，由于南水北調已經投入運營且不能斷流，因此，對比77m+135m+77m變截面連續梁與135m懸索橋，最終采用連續梁橋跨越。

以經濟跨徑為主的常規梁橋中，跨徑小于20m時，可以采用立柱加蓋梁或鋼支架直接架設管線。為了檢修方便，上部結構可以采用預應力混凝土空心板。跨徑大于20m時，優先選用預應力混凝土小箱梁。熱力管網一般要求在一個供熱周期間歇期建成，因而優先選用簡支結構。若跨徑較大或簡支結構需要梁高太高，橋下凈空不能滿足時，采用先簡支后連續結構。

4.1.2 下部結構。鄭州地處西南山前丘陵和東部黃河沖積平原的過渡地帶，土質多為粉質黏土及細砂。因此，該地區橋梁的下部基礎采用鉆孔樁基礎。根據以往設計經驗及鄭州乃至河南地區的地質勘探情況，鋼筋混凝土鉆孔灌注樁使用較為普遍，施工工藝成熟，施工質量較易控制。

4.2 設計中重點難點探討

4.2.1 線形設計。供熱管網一般沿著現有道路布設，供熱管網中心線與道路中心線平行。由于設計道路時受各種因素制約，因此，跨越溝渠時，道路設置的橋梁有的是直線，有的是曲線。為了實現美觀和防洪的目標，當原來道路的橋梁處在直線上時，專為供熱管網服務的橋梁支架也做成直線。當原來道路的橋梁處在曲線上時，專為供熱管網服務的橋梁支架做成直線或曲線要進行專門論證。

由于供熱管網直徑較大，管道彎曲時橫向推力較大，加上供熱時瞬時供水或回水產生的橫向推力，供熱管網在橋梁支架上橫向穩定很難保證，需要增加橫向抗推結構。增加抗推結構后，當橫向推力傳到橋梁結構上時，為保證橋梁結構在橫向推力作用下橫向穩定，也需要加大結構尺寸，但這樣設計出來的橋梁支架不一定能達到美觀的效果，對防洪也有一定影響，因而專為供熱管網服務的橋梁支架應優選直線線形。當采用直線線形不能滿足要求時，應對折線線形和曲線線形進行對比分析，根據圓曲線半徑、橋梁孔跨及現場情況進行綜合分析，對比后再進行選擇。

4.2.2 固定墩設計。當供熱管網達到一定長度時，根據工藝要求需要設置固定墩，當鋪設在橋梁上的供熱管網達到一定長度后，固定墩需要設置在橋梁支架上，這對橋梁結構是個很大的挑戰。由于固定墩處水平推力較大，常規的橋梁支架下部結構很難實現，固定墩一般做成“A”字形或實體矩形。

固定墩位置一般都在橋梁支架中心，也就是河道中心附近，防洪要求很高，且河道中心處河水較深，高差較大，施工復雜，因而，固定墩位置需要與動力專業反復溝通解決，盡量不放在橋梁支架范圍內。如果放在橋梁支架范圍內，橋梁方案應首先考慮防洪影響，取得有關部門同意后再進行設計；對于跨越沖溝的橋梁支架，可以根據地形，將固定墩設置在孤島上，確保孤島穩定，大學南路山后杜大橋就是一個成功的案例。

4.2.3 簡支與連續結構選擇。在橋上每隔幾米設置一個滑動支座放置供熱管道，供熱管道通過滑動支座傳遞給橋梁水平荷載和豎向荷載。由于供熱管道是一個連續的結構，橋梁支架做成連續結構更符合力學模型，當橋梁支架跨度較大時，橋梁設計為連續梁也是基于這個原理。

參考文獻：

[1]上海市政工程設計研究總院.城市橋梁設計規范：CJJ 11—2011[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.