架空管道

多采用天然地基。僅在地質(zhì)情況較差或較復(fù)雜而在工藝上又對(duì)管道沉降有特殊要求時(shí)才采用人工地基。常用的基礎(chǔ)為鋼筋混凝土或素混凝土的單獨(dú)基礎(chǔ)和聯(lián)合基礎(chǔ)。荷載較小時(shí)或在巖石地基中可用埋入式基礎(chǔ)。纖繩或拉桿的地錨基礎(chǔ)(或稱錨固墩)多采用重力式或沉井式。較少采用擋土墻式或錨板式，因在使用過程中不能在其利用土重的范圍內(nèi)開挖。在巖石地基中可用錨樁式地錨基礎(chǔ)。

架空管道由跨越結(jié)構(gòu)、支承結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)三部分組成。

跨越結(jié)構(gòu) ① 管道跨越。整個(gè)跨度由管道自身跨越，不需用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，能節(jié)省材料、人工和造價(jià)。管道是跨越結(jié)構(gòu)中的一部分。

管座起連接管道與支承構(gòu)件的作用，有固定式和活動(dòng)式兩類。根據(jù)管道工藝要求在管道與其他構(gòu)件不產(chǎn)生相對(duì)位移之處設(shè)置固定管座，其余支點(diǎn)設(shè)置活動(dòng)管座。對(duì)于輸送常溫物料的小管可不設(shè)管座。固定管座有固接和鉸接兩種。當(dāng)多根管道平行敷設(shè)時(shí)，若各管的固定管座設(shè)在同一橫梁上,稱為集中固定;若分設(shè)在不同橫梁上，稱為分散固定。活動(dòng)管座有滑動(dòng)、滾動(dòng)和擺動(dòng)三種。在滑動(dòng)和滾動(dòng)管座中，當(dāng)傳遞的力超過摩擦力時(shí)，管道與橫梁間就產(chǎn)生相對(duì)位移。在擺動(dòng)管座中，傳遞的力隨擺動(dòng)的角度而定。

用來支承跨越結(jié)構(gòu)。有單柱、雙柱、剛架、塔架和桅桿等類型。高度根據(jù)工藝等要求確定。在管道與交通通道交叉處，必要時(shí)可局部增加管道高度以獲得所需的凈高度，或設(shè)置橫跨于管道之上的跨越橋以便車輛通行。當(dāng)有其他建(構(gòu))筑物可以利用時(shí)，可設(shè)置墻架作為支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)的材料可用鋼、鋼筋混凝土或磚石。支承結(jié)構(gòu)與跨越結(jié)構(gòu)的連接可為剛接、鉸接或滑動(dòng)連接，與基礎(chǔ)的連接可為剛接、鉸接或半鉸接。

架空管道的振動(dòng)來自管道、風(fēng)荷載或地震作用。在多根管道平行敷設(shè)的情況下，由于影響因素復(fù)雜，目前尚難作準(zhǔn)確的理論計(jì)算。但對(duì)單根管道或單跨跨越，則可按一般的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法作振動(dòng)計(jì)算。管道引起的振動(dòng)主要是由于機(jī)械送料、驟然升溫、升壓或關(guān)閥,以及管道直角拐彎等造成，一般采用減振或防震措施解決。風(fēng)荷載引起的共振效應(yīng)，多見于剛度較差的拉彎結(jié)構(gòu)(懸垂管或懸吊式)以及支承結(jié)構(gòu)剛度較差的拱管。對(duì)前者采取消振索、消振錘或管道表面加螺紋條措施;對(duì)后者采用加大支承結(jié)構(gòu)剛度(例如鋼結(jié)構(gòu)改為鋼筋混凝土)等措施以改變整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動(dòng)頻率。由于架空管道結(jié)構(gòu)較輕，地震的影響較小。根據(jù)地震震害調(diào)查，尚未發(fā)現(xiàn)架空管道結(jié)構(gòu)構(gòu)件遭受地震破壞,因此在烈度為7度或7度以下的地震區(qū),僅采取構(gòu)造措施而不作抗震計(jì)算。

架空管道結(jié)構(gòu)構(gòu)件的靜力計(jì)算與一般結(jié)構(gòu)相似，包括強(qiáng)度和穩(wěn)定兩個(gè)方面;但考慮到構(gòu)件雙向大偏心受力并伴有雙向受剪和受扭等特點(diǎn)，受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比和基礎(chǔ)的偏心距或受壓面積比(即基礎(chǔ)底面局部受壓面積與全面積之比)等，均可比一般結(jié)構(gòu)取較高的容許值。除特殊情況外，基礎(chǔ)一般不作沉降計(jì)算。

管道跨越有:直管、拱管和懸垂管三種跨越類型。直管跨越(圖1a)最為常見， 可有數(shù)根管道單層或多層平行敷設(shè)。管道通過固定管座或活動(dòng)管座(不用管座時(shí)則直接擱置)與支承結(jié)構(gòu)連接，形成多跨連續(xù)梁。當(dāng)需跨越較大跨度時(shí)，可采用拱管(圖1b)或懸垂管(圖1c)。拱管的拱軸常為圓弧形，兩端用固定管座固接在支承結(jié)構(gòu)上，形成無鉸拱。懸垂管比拱管能跨越更大的跨度，有自然成型(制作時(shí)為直管，安裝后成懸垂線形)和預(yù)成型(制作時(shí)做成懸垂線形)兩種，兩端通過鉸接的固定管座與支承結(jié)構(gòu)連接。管道跨越的容許跨度視荷載、管道斷面和材料設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及允許垂度、拱軸高跨比與懸垂度等參數(shù)而定。 架空管道

② 結(jié)構(gòu)跨越。當(dāng)跨度較大時(shí),可將管道敷設(shè)在鋼或鋼筋混凝土橋式結(jié)構(gòu)(或稱管道橋)上，其特點(diǎn)是管道可在其橋式結(jié)構(gòu)全部完成后安裝、檢修和拆換。結(jié)構(gòu)形式有梁式(梁或桁架，圖2a、b)、拱式(圖2c)、懸索式(圖2d)和斜張式(圖2e)。選型和選材與一般橋梁相似。 架空管道

③ 結(jié)構(gòu)跨越。管道與其他構(gòu)件組合成橋式結(jié)構(gòu),可節(jié)省材料;但管道安裝、檢修或拆換比較困難。有桁架式、拱式和懸吊式。桁架式(圖3a)的上弦或上下弦為管道而其余桿件為型鋼(圓鋼、角鋼或管材)。適用于溫度變化不大的管道。拱式(圖3b)由3~4根管道用型鋼腹桿連接而成。一般亦適用于溫度變化不大的管道。懸吊式有吊索(圖3c)、懸索和斜張(圖3d)等。 架空管道

根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的自然條件、環(huán)境、管道特性以及施工和使用條件確定管架的布置和結(jié)構(gòu)類型。然后根據(jù)荷載作結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力分析以及構(gòu)件設(shè)計(jì)。

荷載 有恒荷載、活荷載和管道推力。①恒荷載，包括管道、附件、保溫層、結(jié)構(gòu)構(gòu)件、平臺(tái)等的自重。②活荷載，包括管內(nèi)物料重、物料壓力、風(fēng)荷載、冰雪荷載、積灰、檢修和加壓試驗(yàn)荷載等。③管道推力，由溫度變化產(chǎn)生，也屬于活荷載，但因與布置和結(jié)構(gòu)類型等關(guān)系密切，故常另作專門研究。對(duì)常溫管道，當(dāng)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度不大于露天結(jié)構(gòu)的容許伸縮縫間距時(shí)，不需計(jì)算溫度變化引起的溫度應(yīng)力。對(duì)保溫管道(熱管)，由于溫度變化，需每隔一定距離設(shè)置補(bǔ)償器(如伸縮節(jié))以適應(yīng)溫度引起的伸縮，同時(shí)必須考慮補(bǔ)償器彈力和管座處的摩擦力所引起的管道推力。推力大小視所在位置而定:在補(bǔ)償器附近最小;而在固定管座附近最大。通過管座傳遞的管道推力,在活動(dòng)管座處為摩擦力,在固定管座處則為兩側(cè)管道的合推力?？紤]到兩側(cè)推力的不均勻又不在同時(shí)發(fā)生等因素，合推力一般取較大推力與80%較小推力的差值。當(dāng)多根管道平行敷設(shè)時(shí)，其他管道有與熱管推力方向相反的反推力，從而部分抵消。計(jì)算時(shí)可對(duì)推力與反推力采用不同的摩擦系數(shù)(推力取較大值、反推力取較小值)或簡(jiǎn)單地將推力乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。