架空管道管道結構

架空管道由跨越結構、支承結構和基礎三部分組成。

跨越結構 ① 管道跨越。整個跨度由管道自身跨越，不需用結構構件，能節(jié)省材料、人工和造價。管道是跨越結構中的一部分。

管座起連接管道與支承構件的作用，有固定式和活動式兩類。根據(jù)管道工藝要求在管道與其他構件不產生相對位移之處設置固定管座，其余支點設置活動管座。對于輸送常溫物料的小管可不設管座。固定管座有固接和鉸接兩種。當多根管道平行敷設時，若各管的固定管座設在同一橫梁上,稱為集中固定;若分設在不同橫梁上，稱為分散固定?；顒庸茏谢瑒?、滾動和擺動三種。在滑動和滾動管座中，當傳遞的力超過摩擦力時，管道與橫梁間就產生相對位移。在擺動管座中，傳遞的力隨擺動的角度而定。

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。管道通過固定管座或活動管座(不用管座時則直接擱置)與支承結構連接，形成多跨連續(xù)梁。當需跨越較大跨度時，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構上，形成無鉸拱。懸垂管比拱管能跨越更大的跨度，有自然成型(制作時為直管，安裝后成懸垂線形)和預成型(制作時做成懸垂線形)兩種，兩端通過鉸接的固定管座與支承結構連接。管道跨越的容許跨度視荷載、管道斷面和材料設計強度以及允許垂度、拱軸高跨比與懸垂度等參數(shù)而定。 架空管道

② 結構跨越。當跨度較大時,可將管道敷設在鋼或鋼筋混凝土橋式結構(或稱管道橋)上，其特點是管道可在其橋式結構全部完成后安裝、檢修和拆換。結構形式有梁式(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 結構跨越。管道與其他構件組合成橋式結構,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

用來支承跨越結構。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，必要時可局部增加管道高度以獲得所需的凈高度，或設置橫跨于管道之上的跨越橋以便車輛通行。當有其他建(構)筑物可以利用時，可設置墻架作為支承結構。支承結構的材料可用鋼、鋼筋混凝土或磚石。支承結構與跨越結構的連接可為剛接、鉸接或滑動連接，與基礎的連接可為剛接、鉸接或半鉸接。

多采用天然地基。僅在地質情況較差或較復雜而在工藝上又對管道沉降有特殊要求時才采用人工地基。常用的基礎為鋼筋混凝土或素混凝土的單獨基礎和聯(lián)合基礎。荷載較小時或在巖石地基中可用埋入式基礎。纖繩或拉桿的地錨基礎(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開挖。在巖石地基中可用錨樁式地錨基礎。

根據(jù)工程現(xiàn)場的自然條件、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構類型。然后根據(jù)荷載作結構的靜力和動力分析以及構件設計。

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、結構構件、平臺等的自重。②活荷載，包括管內物料重、物料壓力、風荷載、冰雪荷載、積灰、檢修和加壓試驗荷載等。③管道推力，由溫度變化產生，也屬于活荷載，但因與布置和結構類型等關系密切，故常另作專門研究。對常溫管道，當結構的長度不大于露天結構的容許伸縮縫間距時，不需計算溫度變化引起的溫度應力。對保溫管道(熱管)，由于溫度變化，需每隔一定距離設置補償器(如伸縮節(jié))以適應溫度引起的伸縮，同時必須考慮補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,在活動管座處為摩擦力,在固定管座處則為兩側管道的合推力?？紤]到兩側推力的不均勻又不在同時發(fā)生等因素，合推力一般取較大推力與80%較小推力的差值。當多根管道平行敷設時，其他管道有與熱管推力方向相反的反推力，從而部分抵消。計算時可對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)或簡單地將推力乘以經驗系數(shù)。

架空管道結構構件的靜力計算與一般結構相似，包括強度和穩(wěn)定兩個方面;但考慮到構件雙向大偏心受力并伴有雙向受剪和受扭等特點，受壓構件的長細比和基礎的偏心距或受壓面積比(即基礎底面局部受壓面積與全面積之比)等，均可比一般結構取較高的容許值。除特殊情況外，基礎一般不作沉降計算。

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