熱力管道大跨度拱管設(shè)計(jì)探討

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1、熱力管道大跨度拱管設(shè)計(jì)探討摘要：拱管作為跨越的一種方式，在熱力管道跨越工程中被廣泛應(yīng)用。拱管既是一個(gè)熱水輸送管，又是一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)拱管的各種受力情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。文章分析了在供熱管線中應(yīng)用拱形管道的優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，提出了拱管和支架支墩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：熱力管道；大跨度拱管設(shè)計(jì)；矢跨比；拱形支架；人字形支架中圖分類號(hào)：tu990文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a熱力管道大跨度拱管設(shè)計(jì)探討摘要：拱管作為跨越的一種方式，在熱力管道跨越工程中被廣泛應(yīng)用。拱管既是一個(gè)熱水輸送管，又是一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)拱管的各種受力情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。文章分析了在供熱

2、管線中應(yīng)用拱形管道的優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，提出了拱管和支架支墩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：熱力管道；大跨度拱管設(shè)計(jì)；矢跨比；拱形支架；人字形支架中圖分類號(hào)：tu990文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a熱力管道大跨度拱管設(shè)計(jì)探討摘要：拱管作為跨越的一種方式，在熱力管道跨越工程中被廣泛應(yīng)用。拱管既是一個(gè)熱水輸送管，又是一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)拱管的各種受力情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。文章分析了在供熱管線中應(yīng)用拱形管道的優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，提出了拱管和支架支墩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：熱力管道；大跨度拱管設(shè)計(jì)；矢跨比；拱形支架；人字形支架中圖分類號(hào)：tu990文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a熱力管道大跨度拱管設(shè)計(jì)探討

3、摘要：拱管作為跨越的一種方式，在熱力管道跨越工程中被廣泛應(yīng)用。拱管既是一個(gè)熱水輸送管，又是一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)拱管的各種受力情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。文章分析了在供熱管線中應(yīng)用拱形管道的優(yōu)勢(shì)、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，提出了拱管和支架支墩的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：熱力管道；大跨度拱管設(shè)計(jì)；矢跨比；拱形支架；人字形支架中圖分類號(hào)：tu990文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1009-2374（2012）01-0050-03一、概述城鎮(zhèn)熱網(wǎng)工程在建設(shè)過程中經(jīng)常遇到管道跨越道路、河流工程。管道跨越的方式有很多種，結(jié)構(gòu)常采用的有拱管、懸索、吊索、鋼桁架等。拱管作為跨越的一種方式，在熱力管道

4、跨越工程中被廣泛應(yīng)用。目前在沈陽、錦州、營(yíng)口等城市已有多座熱力拱管投入使用，運(yùn)行狀況均良好。拱管是鋼管彎制、焊接而成的一個(gè)圓弧形無鉸拱的大跨度結(jié)構(gòu)，它利用鋼管自身的強(qiáng)度、鋼度支撐，拱管既是一個(gè)熱水輸送管又是一個(gè)支撐結(jié)構(gòu)。所以在設(shè)計(jì)過程中需要對(duì)拱管的各種受力情況進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，本文主要對(duì)熱力拱管的設(shè)計(jì)計(jì)算以及拱管在熱力管道跨越工程中的應(yīng)用進(jìn)行探討。二、拱管與鋼桁架比較的優(yōu)勢(shì)對(duì)于大跨度、大管徑的結(jié)構(gòu)，一般宜采用拱管和鋼桁架結(jié)構(gòu)鋼桁架結(jié)構(gòu)較壯觀，跨度也大。但耗用鋼材較多，且維修費(fèi)用大。拱形管道是利用管子本身的強(qiáng)度直接支承在支架上，與鋼桁架相比，拱管結(jié)構(gòu)能節(jié)省較多鋼材，

5、特別對(duì)大跨度、大管徑結(jié)構(gòu)更為合適。另外，由于是拱形結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)支架不高情況下，管底空間高度就能滿足使用要求。這樣，拱支架高度就可適當(dāng)降低。在造型上，拱管型式也較活潑，給周圍環(huán)境增添美觀色彩。因此，拱型管道是一種較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。拱管常用等截面的無縫鋼管制作，在整體上考慮園弧形的拱型管制作更方便，一般采用園弧形無鉸拱的結(jié)構(gòu)型式。為了進(jìn)一步節(jié)約能源，改善城市環(huán)境狀況，特別是近幾年集中供熱管網(wǎng)建設(shè)也在不斷發(fā)展。因此，大跨度管網(wǎng)結(jié)構(gòu)也越來越多，討論和研究拱形管道的設(shè)計(jì)也有它的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。三、拱管設(shè)計(jì)要點(diǎn)拱管是管線跨越結(jié)構(gòu)中最合理的結(jié)構(gòu)體系之一，在中小型河流，溝渠跨越結(jié)

6、構(gòu)中占著極其重要的地位。拱管一般采用等截面無鉸拱，管徑較大（直徑325以上）預(yù)彎很困難，則分若干直管段焊接成折線拱，管徑較?。ㄖ睆?73以下）則可以分若干段預(yù)先熱彎，然后焊接成圓弧拱。（一）矢跨比確定拱管設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定管道跨距及合理的矢跨比。矢跨比為矢高與跨距之比（f/l）。合理地選擇矢跨比應(yīng)與地形情況、地質(zhì)條件、材料用量、凈空要求和方便施工等因素綜合考慮。矢跨比的大小主要和管道自重、風(fēng)荷載和溫度有關(guān)，當(dāng)然還應(yīng)考慮河流的通航高度和寬度，在滿足通航凈空及管道應(yīng)力的情況下，應(yīng)考慮盡量增大矢跨比。矢跨比小，跨度越大則變形量愈大，同時(shí)荷載應(yīng)力和溫度應(yīng)力也較大，支座水

7、平推力會(huì)變得很大。因此緩拱對(duì)拱支墩受力來說不利。尤其是當(dāng)?shù)鼗缓脮r(shí)，則導(dǎo)致較大的位移，對(duì)拱產(chǎn)生不利影響。與其相反，陡拱矢跨比大，其材料用量多，吊裝不方便。因此，從拱的穩(wěn)定性考慮，拱過陡或過緩都不利。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，矢跨比一般可采用1/6～1/12，綜合以上各方面因素考慮，矢跨比采用1/8～1/10較為適宜。一般情況下：（1）自重較大時(shí)，矢跨比取f/l=1/8；（2）風(fēng)載較大時(shí)，矢跨比取f/l=1/10；（3）溫差較大時(shí)，矢跨比取f/l=1/5。如跨距、高度受限，也可根據(jù)實(shí)際情況的特殊要求，以及建筑美觀度（長(zhǎng)細(xì)比）來確定其矢跨比。（二）拱管的強(qiáng)度及穩(wěn)定拱管各種荷載作用下

8、的內(nèi)力計(jì)算可按等截面無鉸