本發(fā)明涉及一種平直形鋼管大跨度支承方法及裝置，是將中等口徑的管子，通過較長距離的空中實(shí)現(xiàn)大跨度架設(shè)在柔性支座上的方法。

背景技術(shù)：

很多市政給水輸送都采用輸送管的方式，如石油、天然氣、自來水、污水等，一般情況都是將輸送管埋到地下，但是有時(shí)候輸送要經(jīng)過某些區(qū)域時(shí)，也需要在空中進(jìn)行大跨度架設(shè)，當(dāng)大跨度架設(shè)平直形鋼管時(shí)，為了保證管子的平直而且不會變形，管子的兩端需要在地面或者支墩上設(shè)有支承裝置，支承裝置的設(shè)計(jì)要達(dá)到以下幾點(diǎn)要求，1、不影響交通和安全；2、管子的材料必須好，能夠保證管子在跨度范圍不容易變形；3、支承裝置與管子的接觸應(yīng)當(dāng)穩(wěn)當(dāng)不因管子受到風(fēng)吹、水流沖擊而發(fā)生相互碰撞；4、有抗腐蝕能力；但是要做到上述要求很不容易，當(dāng)采用質(zhì)量較好的管材時(shí)，使用效果應(yīng)該沒有問題，但是很多支承裝置設(shè)計(jì)不好容易導(dǎo)致在支承點(diǎn)損壞；也有的不注重防腐，管外壁防腐涂料日曬雨淋易老化脫落，壹兩年就要翻修一次，確實(shí)傷腦筋。

檢索到中國專利公開了一些管子的支承方法：

1、名稱：一種大跨度X型空間拱形管道支架，申請?zhí)?01310382999.6 ；申請人：中機(jī)國能電力工程有限公司；摘要:本發(fā)明涉及一種大跨度X型空間拱形管道支架，包括X型鋼拱架和鋼系桿，X型鋼拱架包括兩根在拱頂靠近的拱管，拱腳分開而成一個(gè)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)；兩根拱管之間橫跨安裝有復(fù)數(shù)根鋼系桿，復(fù)數(shù)根鋼系桿上的每一根上均吊有一柔性吊桿，柔性吊桿下面懸掛有管道。

2、名稱：大跨度輸油(氣)管道，申請?zhí)枺?00112574.5 ；申請人：李百豪，摘要:一種大跨度輸油(氣)管道, 由普通油氣管道與雙力準(zhǔn)剛性承載結(jié)構(gòu)組合而成，它使用了一種準(zhǔn)剛性承載結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)由若干“雙力”基本單元依次緊密嵌套構(gòu)成雙力級聯(lián)體,若干根拉力鋼索的兩端分別固定在定位端頭和定位端尾上,雙力級聯(lián)體和張力裝置呈一直線卡固在定位端頭與定位端尾之間,雙力級聯(lián)體和張力裝置所形成的足夠的合張力與鋼索產(chǎn)生的拉緊力相抵消,形成一個(gè)準(zhǔn)剛性的承載結(jié)構(gòu)。此準(zhǔn)剛性承載結(jié)構(gòu)的兩端固定于支承座上,再將普通輸油(氣)管道置于此結(jié)構(gòu)中央,或?qū)⒃摻Y(jié)構(gòu)直接作為輸油(氣)管道大跨度無支撐段,即將該結(jié)構(gòu)與普通輸油(氣)管道的端口對接。

從上述公開的文獻(xiàn)看到，實(shí)現(xiàn)鋼管大跨度架設(shè)，需要較好的管道支架，或者在管子下方設(shè)置柔性吊桿，成一個(gè)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，或者若干根拉力鋼索的兩端分別固定在定位端頭和定位端尾上,雙力級聯(lián)體和張力裝置呈一直線卡固在定位端頭與定位端尾之間，但是兩端支架如何使得管子安裝平穩(wěn)以及保證防腐性能未見報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種中等口徑自承式平直形鋼管橋大跨度支承方法及裝置，使得平直形鋼管通過較長距離的空中實(shí)現(xiàn)大跨度架設(shè)在柔性支座上，跨度可以達(dá)到32米，節(jié)省空間和管材數(shù)量，還能保證安裝平穩(wěn)以及較好的防腐性能。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

平直形鋼管大跨度支承裝置，是將鋼管大跨度安裝在柔性支承座上的裝置，所述的柔性支承座由水泥混凝土管墩、管托座和固定架構(gòu)成，水泥混凝土管墩安裝在地基或者支墩上，所述的水泥混凝土管墩端面為弧形，與安放鋼管管徑對應(yīng)；水泥混凝土管墩端面內(nèi)安裝管托座；管托座放置橡膠墊，鋼管安放在橡膠墊上方，并用固定架將鋼管支承在水泥混凝土管墩上；水泥混凝土管墩端面上開有孔，供鋼管支承在水泥混凝土管墩上。

所述的中等口徑的管子為DN 30-120cm；所述的大跨度為20-32米的距離。

所述的橡膠墊經(jīng)過耐老化處理；

所述的固定架是在鋼管安放到水泥混凝土管墩的兩段管口分別焊接法蘭盤，通過不銹鋼螺栓、螺母連接，螺栓穿過管墩上方的法蘭盤，使鋼管支承在管墩上。

所述的水泥混凝土管墩弧形端面涂覆有防銹漆和屏障漆，使得水泥混凝土管墩弧形端面光滑發(fā)亮。

本發(fā)明所述的平直形鋼管大跨度支承的安裝方法，是將中等口徑的管子，通過較長距離的空中實(shí)現(xiàn)大跨度架設(shè)在柔性支座上，其特征在于：包括以下步驟：

（1）測量架設(shè)鋼管道跨越地點(diǎn)及長度，選定兩端建設(shè)水泥混凝土管墩的支點(diǎn)，對于平地則直接建造水泥混凝土管墩；對于低洼地則建造支墩，支墩上方再建水泥混凝土管墩；管墩厚度與柱頂持平，管墩頂部為弧形，弧形直徑與安放鋼管管徑對應(yīng)；

（2）將水泥混凝土管墩弧面刷涂二層防銹漆，然后在防銹漆外面刷涂二層屏障漆，達(dá)到光滑發(fā)亮為止，然后在刷過屏障漆的水泥混凝土管墩弧面上放置橡膠墊；

（3）對架設(shè)的鋼管道進(jìn)行試壓找平和防腐，然后將鋼管道架設(shè)在放置橡膠墊水泥混凝土的管墩上，調(diào)平；

（4）在架設(shè)鋼管道的管墩兩端安裝柔性支座，將鋼管道支承在管墩上。

上述對架設(shè)的鋼管道進(jìn)行防腐的方法是將鋼管道表面除銹，涂覆防銹漆，干后在防銹漆表面纏繞一道玻璃布，刷一道環(huán)氧煤瀝青，等其干后才能進(jìn)行第二道防腐，并進(jìn)行抽樣檢查，做到外觀平整，無皺折和鼓泡，玻璃布網(wǎng)孔全部被油漆灌滿；最后用電火化檢漏儀對防腐層進(jìn)行電力化檢查，檢漏的電壓為3000伏。

上述的鋼管道進(jìn)行防腐的方法，還可以在防銹漆表面纏繞一道玻璃布外面刷一道改性環(huán)氧-丙烯酸聚氨酯涂料，等其干后才能進(jìn)行第二道防腐，并附著力進(jìn)行抽樣檢查，做到外觀平整，無皺折和鼓泡，玻璃布網(wǎng)孔全部被改性環(huán)氧-丙烯酸聚氨酯涂料灌滿；最后用電火化檢漏儀對防腐層進(jìn)行電力化檢查，檢漏的電壓為3000伏。

本發(fā)明的有益效果是：

1、提供一種中等口徑自承式平直形大跨度支承方法及裝置，使得平直形鋼管通過較長距離的空中實(shí)現(xiàn)大跨度架設(shè)在柔性支座上，跨度可以達(dá)到32米，節(jié)省空間和管材數(shù)量，還能保證安裝平穩(wěn)。

2、鋼管采用了較好的防腐性能，特別是鋼管道在防銹漆表面纏繞一道玻璃布外面刷一道改性環(huán)氧-丙烯酸聚氨酯涂料，或者環(huán)氧煤瀝青，附著力好，外觀平整，無皺折和鼓泡，玻璃布網(wǎng)孔全部被涂料灌滿；用電火化檢漏儀對防腐層進(jìn)行電力化檢查，檢漏的電壓達(dá)到3000伏。

3、平直形鋼管大跨度支承在柔性支座上，所述的柔性支承座由水泥混凝土管墩、管托座、固定架構(gòu)成，平直形鋼管大跨度支承的安裝方法是在大跨度的支點(diǎn)上建造水泥混凝土管墩，將管墩頂部用水泥砂漿抹成弧形，與安放鋼管管徑對應(yīng)；再用防銹漆和屏障漆涂弧面達(dá)到光滑發(fā)亮為止，然后放置橡膠墊，連接牢固，平穩(wěn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明平直形鋼管大跨度安裝在支承裝置上的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖中序號對應(yīng)的部件名稱：

1、法蘭；2、固定架，3、鋼管，4、水泥混凝土管墩，5、支墩，6、橡膠墊。

具體實(shí)施方式

圖中看到：

平直形鋼管大跨度支承裝置，是將鋼管3大跨度安裝在柔性支承座上的裝置，柔性支承座由水泥混凝土管墩4、管托座和固定架2構(gòu)成，水泥混凝土管墩4安裝在地基或者支墩5上，所述的水泥混凝土管墩端面為弧形，與安放鋼管管徑對應(yīng)；水泥混凝土管墩4端面內(nèi)安裝管托座；管托座放置橡膠墊6，鋼管3安放在橡膠墊6上方，并用固定架2將鋼管4支承在水泥混凝土管墩4上；水泥混凝土管墩4端面上開有孔，供鋼管3固定在水泥混凝土管墩4上。

應(yīng)用實(shí)施例

本申請人在廣西某市自來水公司大力支持與積極配合下，取得了DN1200輸水鋼管l =32m大跨度架空橫臥河溪的設(shè)計(jì)任務(wù)。經(jīng)多次反復(fù)比選，不采納跨溪架設(shè)鋼筋砼梁板支承輸水鋼管并留有維修專用通道的方案。其一是管橋上下游100m范圍內(nèi)已有便橋兩座，再插入第三座外形相似的鋼筋砼橋有礙觀瞻；其二是該傳統(tǒng)方案土建費(fèi)高達(dá)60萬元，比鋼管橋方案土建費(fèi)6萬元多耗資54萬元；其三是鋼筋砼橋大梁高度1.7m將使過溪管中心標(biāo)高由85.80m升至87.50m，導(dǎo)致管頂將露出溪旁擋土墻外人行道1.25m，影響交通和管道安全?？紤]鋼管口徑不小，剛度很好，利用鋼管本身作主梁受力十分合理，柳州市自來水公司曾成功地敷設(shè)過支承跨度24m的DN1000輸水鋼管，使用多年效果良好。唯一棘手問題是管外壁普通防腐涂料日曬雨淋易老化脫落，壹兩年就要翻修一次確實(shí)傷腦筋。為此，發(fā)明人本著務(wù)實(shí)的態(tài)度，查閱了許多有關(guān)資料，并綜合比較了廣東大量采用的GZ-2新型高分子防腐涂料(簡稱特種漆)和廣西各市自來水公司近年來習(xí)慣使用的重防腐涂料的反饋信息資料，決定管外壁采用特種漆特重加強(qiáng)外防腐三布五油漆膜總厚400～420μm的作法，使用壽命延長至15年以上，為業(yè)主排憂解難。對于管內(nèi)壁，則考慮特種漆加強(qiáng)內(nèi)防腐兩底三面漆膜總厚度120～150μm的作法，內(nèi)壁接觸自來水，不見陽光，使用壽命可達(dá)50年以上，由于特種漆表面很光滑，其粗糙系數(shù)可視為改性環(huán)氧-丙烯酸聚氨酯涂料夾砂壓力管（玻璃鋼管）n=0.009，亦可獲得頗佳的節(jié)能效果。

DN300～1600鋼管支架或支墩跨度計(jì)算

1.1 計(jì)算依據(jù)

查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，鋼管抗彎強(qiáng)度[f]=215N/mm²=21.5kN/cm²，相對垂度取1/400～1/300之間為宜，要求計(jì)算f=1.087M/W≤21.5kN/cm²。彈性模量E=2.06×10⁴kN/cm²。

慣性矩I=0.0491(D⁴-d⁴)；

截面矩W=0.0982(D³-d⁴/D)；

相對垂度=0.013q l ³/EI（簡支梁①）；

相對垂度=0.00921q l ³/EI(一端彈性固定一端簡支梁的估算值②)；

相對垂度=0.00542q l ³/EI(一端固定一端簡支梁③)；

質(zhì)量密度ρ=7.85kg/dm³；

1kg=10N=0.01kN或1t=10kN（考慮特種漆重量約占2%的因素）。

1.2 鋼管壁厚與外徑

參照國標(biāo)圖集S311適當(dāng)加厚或保持不變見表1。

鋼管壁厚與外徑取值 表1

1.3 鋼管簡支梁受力計(jì)算參數(shù)見表2。

鋼管梁受力計(jì)算參數(shù) 表2

※t=18mm鋼管梁滿水實(shí)測相對垂度為1/1391，大大地小于③1/873，試壓1MPa實(shí)測相對垂度為1/889，也稍小于③的計(jì)算值。

1.4 不保溫輸送冷水鋼管支承間距討論

本發(fā)明人仔細(xì)閱讀《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》、《建筑給水排水設(shè)計(jì)手冊》和國家標(biāo)準(zhǔn)圖集后，對于不保溫的冷水管，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要，控制支承間距，當(dāng)DN≥80鋼管支承間距超過S161設(shè)計(jì)支托吊架間距6m時(shí)，需重新驗(yàn)算或加大支托吊架各種部件等有受力是否足夠承受，為控制管道支承間距的設(shè)計(jì)質(zhì)量，也順便列出不保溫中小冷水鋼管最大支承間距值見表3。

不保溫中小冷水鋼管最大支承間距(m) 表3

實(shí)例二

廣西隆林各族自治縣污水處理廠DN700跨廠區(qū)水利輸水管，跨度超過國家標(biāo)準(zhǔn)圖集05S506-1較多。本發(fā)明人采用平直形污水管大跨度支承裝置，是將污水管大跨度安裝在圖1-2的柔性支承座上的裝置，柔性支承座由水泥混凝土管墩4、管托座和固定架2構(gòu)成，水泥混凝土管墩4安裝在地基或者支墩5上，所述的水泥混凝土管墩端面為弧形，與安放鋼管管徑對應(yīng)；水泥混凝土管墩4端面內(nèi)安裝管托座；管托座放置橡膠墊6，污水管3安放在橡膠墊6上方，并用固定架2將污水管固定在水泥混凝土管墩4上；水泥混凝土管墩4端面上開有孔，供污水管固定在水泥混凝土管墩4上。鋼管外壁涂料過去需每年搭建腳手架維修一次，鋼管外防腐層的加工必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，除銹等必須達(dá)到Sa2.5級，除銹完畢在2小時(shí)內(nèi)必須完成涂底漆，待底漆干后才能做三布五油的防腐層。每加工一道玻璃布，刷一道環(huán)氧煤瀝青，必須等其干后才能進(jìn)行第二道防腐，否則在運(yùn)輸過程和安裝過程中極易損壞防腐層，而防腐層的質(zhì)量好壞直接影響直埋管道的使用壽命。防腐層做完后必須按規(guī)定對其厚度、附著力進(jìn)行抽樣檢查，做到外觀平整，無皺折和鼓泡，玻璃布網(wǎng)孔全部被油漆灌滿。最后用電火化檢漏儀對防腐層進(jìn)行電力化檢查，檢漏的電壓為3000伏；改進(jìn)后8年不用維護(hù)。

柔性支承座柱頂澆搗φ8@200鋼筋網(wǎng)細(xì)石混凝土，呈150°圓弧狀。管墩厚度與柱頂持平，先用1:2水泥砂漿抹成弧形。再用GZ-820屏障漆涂二底二面達(dá)到光滑發(fā)亮為止，最后放置厚5mm橡膠墊，將鋼管敷設(shè)在橡膠墊上使鋼管外壁均勻面接觸柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)不均勻線接觸。頂兩端離外輪廓線20cm制作法蘭盤（螺栓、螺母用304不銹鋼制品），安裝管橋前，事先有意把跨中空鋼管，向上翹起跨度的1/800，確保通水后，管橋正?？缰邢麓故父吲c預(yù)估凸出值基本持平。廣西隆林污水廠路過污水廠廠區(qū)的DN70cm跨度24m實(shí)測下垂矢高3cm，恰好與設(shè)計(jì)吻合，達(dá)到理想的效果。