管道支吊架增大跨距的措施

2012-06-01

山西建筑 2012年22期

(太原市市政工程设计研究院，山西太原 030002)

0 引言

管道支吊架最大跨距，通常是由强度条件和刚度条件来确定的，取两者允许跨距最小值。在确保安全运行的前提下，应尽可能扩大管道支吊架的跨距，以节约供热管线的投资费用［1］。支吊架跨距与管道材料强度、管道截面刚度、载荷大小、敷设坡度以及管道允许挠度大小有关，因此要增大支吊架跨距必须从管道强度和刚度着手［2］。

本文详细介绍增加管道支吊架跨距的若干措施，使架空敷设降低了施工难度、加快了施工速度和降低了工程造价，同时为架空管道设计提供了工程实例。

1 大管背小管的敷设方式

在管道设计过程中，两管径相差较大(蒸汽管道和凝结水管道)又采用同程敷设时，小管支在大管之上，也就是俗称的“大管背小管”敷设方式［3，4］。

“大管背小管”敷设方式的支撑结构应防止大管道上敷设支架而增加热损失，故建议大管道输送介质温度不超过300℃，同时还要注意支架保温。在选择小管道支架形式时，应考虑实际运行工况，不限制水平各向位移，满足小管道补偿和敷设要求。小管道固定支架的跨距可以采用大管道固定支架的跨距，特别要注意因两管道介质温度不同引起的热位移不同，为保证小管道良好的工作状态，其全部支架接触长度不小于100 mm，在安装时，应根据大管和小管热位移量和方向，保持托板和底板有一定的偏移量。

当采用“大管背小管”敷设方式时，大管道在自身自重的情况下又增加了小管道及其支架的重量(以集中荷载的形式施加在大管道上)，因此必须考虑增加荷载对大管道强度的影响，支吊架的跨距相应的减小。

2 桅缆式斜吊架设方式

采用桅缆式斜吊架即在两个支柱间增加两个悬吊点，既能满足保证支吊架间距不超过最大值，又能使支柱数量减少，如图1所示。

图1 桅缆式斜吊架示意图

桅缆式斜吊架敷设方式也适应大、小管道同程同架敷设。两支柱间距可以根据大管道支吊架允许跨距来确定，小管道上采用桅缆式斜吊架敷设方式，以满足小管道支吊架允许跨距的需要。

桅缆式斜吊架其倾斜角β一般在20°～25°为宜，如果β过小吊点处下沉量增加，管道将产生较大的纵向弯曲力矩，如果β增加将增加支柱高度［4］。

吊架拉杆的长度随温度的变化而伸缩，吊点处的向上或向下变形所产生的纵向弯曲力矩将随管径增加而增加，因此桅缆式斜吊架宜用在管径不大于300 mm的管道。

3 拱形管道敷设

拱形管道采用等径管道，考虑到制作方便，宜采用等截面无铰拱的结构［2］，见图 2。

图2 拱形管道示意图

拱形管道荷载设计时要考虑垂直荷载、水平风荷载、温度荷载等，按相关的规定进行强度和稳定性验算，拱形支座一般用钢筋混凝土或型钢等刚性管架，管架承受荷载除了考虑拱形管道对它的作用外还要考虑管架两端管道对它的作用力。

4 增加管道的刚度

在重力荷载作用下支架处的管子断面上，产生最大弯曲力矩，而最大挠度处于两支架中点处，离开中点向两侧，挠度和弯曲应力迅速减小。因此在最大弯曲力矩和挠度处增加管道的刚度就能起到增加跨距的目的。加焊肋板是常用的方法，见图3，可是支吊架间距增加40%～50%，而增加的钢材不超过管子重量的10%，肋板加在支吊架的上方和两支架中点的下方［2，4］。肋板长度一般取跨距的20%。