張朝勇
(南京蘇夏設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司,江蘇 南京210000)
2019年南京蘇夏設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司成功申請(qǐng)了新型專利“一種用于蒸汽管道跨越的簡(jiǎn)易斜拉索管架”,本實(shí)用新型是一種簡(jiǎn)單的超靜定結(jié)構(gòu),管道跨距可達(dá)基本跨距的1.4~2.4倍,突破加強(qiáng)板1.4倍跨距的限制;合適條件下代替目前通用的桁架跨越,可節(jié)省鋼材用量;主要構(gòu)件均為通用部件,可直接采購(gòu),施工快捷。本文將此技術(shù)運(yùn)用在已有的工程上,代替原有桁架進(jìn)行設(shè)計(jì),并從投資、施工周期、施工難度、二次防腐、美觀度等方面比較其優(yōu)劣,并提出專利優(yōu)化意見(jiàn)。
某工程一根DN400的架空蒸汽管線過(guò)某化工廠門前時(shí),設(shè)置了一座28 m桁架跨越,桁架截面為1 400mm×1 400 mm的角鋼桁架。此段管道桁架平面布置如圖1所示。
本設(shè)計(jì)蒸汽管道設(shè)計(jì)參數(shù)為:壓力1.6 MPa(G),溫度300℃;管道選螺旋縫焊接鋼管Q235B,符合GB/T9711.1標(biāo)準(zhǔn);管道保溫采用三層復(fù)合保溫結(jié)構(gòu),保溫總厚度為160 mm。
簡(jiǎn)易斜拉索管架管道平面布置如圖2所示,立面示意圖如圖3所示。
管道荷重160 kg/m,最小跨矩16 m。
圖1 桁架平面布置圖
圖2 簡(jiǎn)易斜拉索管架管道平面布置圖
圖3 簡(jiǎn)易斜拉索管架管道立面示意圖
考慮單邊拉力,且按1.5倍安全系數(shù)考慮,則:
式(1)中:F為鋼繩拉力,N;G為管道重量,N;α為鋼繩與管道夾角,°。
鋼絲繩安全系數(shù)取4,鋼絲繩拉斷力不小624 kN。根據(jù)GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》選用6×7鋼芯鋼絲繩,鋼絲繩級(jí)1 570,DN36,長(zhǎng)度約為60 m,約280 kg。鋼絲繩用套環(huán)(GB/T 5974.1—2006)DN36,4只;花籃螺栓(CB/T 3818—1999鑄鋼)OU型JW3317 M級(jí)M56需2只;鋼絲繩夾(GB 5976—2006)KTH350-10 DN36,4只。
根據(jù)GB/T 27546—2011《起重機(jī)械滑輪》選用的鑄造滑輪D=400,鋼絲繩為d36,2只。
經(jīng)計(jì)算,初步選用TD90C22彈簧吊架。
從投資、施工周期、難度等方面比較斜拉索管架和桁架的情況,如表1所示。從表1可看出:簡(jiǎn)易斜拉索管架的投資、施工周期、二次防腐及美觀度都優(yōu)于桁架,但新技術(shù)普及需要過(guò)程,又因簡(jiǎn)易斜拉索管架的布置要求立柱兩邊要有一定長(zhǎng)度的水平距離,通用性不及桁架。
表1 斜拉索管架和桁架的設(shè)計(jì)比較
簡(jiǎn)易斜拉索管架技術(shù)推廣及工程化還需要一定時(shí)間,比如適用的管徑范圍、當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速的影響、立柱受力計(jì)算、立柱根部加強(qiáng)、彈簧吊架的選型等還需進(jìn)一步在工程中研究和細(xì)化。