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精品论文 参考文献 浅谈架空管道钢结构支架设计 (上海梅山工业民用工程设计研究院有限公司 江苏 南京 210000) 摘要：架空管道的支承系统一般包括单片支架、固定支架、摇摆柱支架、桁架、附属检修平台等。本文重点讨论架空管道钢结构支架的设计问题。 关键词：支架；桁架；钢结构 1支架设计 1.1管架分类及选型 管架是管道的支承结构，分为固定管架、单向活动管架、双向活动管架及组合式管架等。 固定管道支架在纵向(沿管道方向)及横向均视为管道的不移动支点。因此，固定管道支架应有足够刚度，以保证管道系统的稳定。固定管架上的管道，一般采用固定管托(若有不固定的管托时，管托形式由工艺专业决定)。 单向活动管道支架一般设计为沿管道纵向可伸缩变形，管道横向不可变形，纵向的变形量应根据设备专业资料的要求确定。单向活动管道支架可设计为刚性、柔性和半铰接的构造形式。 双向活动管道支架允许管道沿平面内任意方向变形。双向活动管道支架可设计为摇摆管架、双向滑动管架和摇动吊梁管架。 管道跨越河流、山谷、铁路、公路以及其他建筑物而跨距超过允许值时，或因管径较小设立的管架数量过多而不合理时，可设置桁架实现跨越。 支架宽度根据工艺和设备专业资料的管道布置和计算确定，也可按照支架高度的1/8~1/12进行估算，还应注意避开地上、地下设备管线的位置。当支架高度不大于10m时，支架顶部和底部同宽；当支架高度大于10m时，可采用上小下大的梯形样式。 当支架高度不大于10m时，其立柱截面优先采用热轧H型钢或热轧工字钢；当支架高度大于10m时，宜采用焊接H型钢；支架的横梁优先采用热轧H型钢，也可采用焊接H型钢；支撑采用角钢制作，当立柱断面高度不大于300mm时，可设单片支撑，当大于300mm时，宜设置双片支撑。当固定支架(由两片单片支架和垂直支撑、横梁组成)高度大于10m时，宜沿竖向不大于5m且不超过两个垂直支撑的节间高度设置一道水平支撑，以增强固定支架的整体性和抗扭转能力。 1.2荷载 恒载：①管道重(包括管道、内衬、保温层、管道附件等)；②介质重；③管架重。 活荷载：①检修平台上活荷载；②灰荷载；③管内沉积物；④试压水。 水平推力：①管道补偿器的弹性力；②介质压力作用下的管道盲板力或鼓壁力；③固定、刚性管架的管道摩擦力或活动管架位移反弹力。④管道横向位移的摩擦力 风荷载：①管道上的风荷载；②管架上的风荷载。 特殊荷载：事故水、地震作用。 其他荷载：①冰雪荷载，在寒冷地区，当管壁温度在0℃以下时，应按具体情况考虑；②预留荷载。 1.3支架结构内力分析 支架的计算应采用不完全铰接的平面杆系进行内力分析。结构计算可手算或采用PKPM的STS支架计算模块等进行计算分析。根据支架所承受的竖向和水平力，可按操作状态、试压状态、地震状态三种工作状态计算，这三种状态下考虑下列组合： 操作状态：永久荷载+活荷载+纵向水平荷载+风荷载。 试压状态：永久荷载+试压水荷载+风荷载 地震状态：永久荷载+50%活荷载+固定管架水平推力+地震作用 1.4计算简图 管架结构按弹性体系计算，管架结构受力复杂，其柱、梁和基础均为双向受力构件，但在一般情况下，可根据设计经验简化计算，各类管架计算简图如下。 (1)固定管架计算简图 以上类型管架柱沿管道纵向方向计算长度系数取值宜为：固定管架取垂直支撑节间长度(没条件设垂直支撑按2.0取)；单片刚性管架按1.5取；单片柔性管架按1.25取；半铰接管架按1.0取。 1.5节点构造 支架横梁与柱的连接：当设置垂直支撑时，横梁为一整根型钢，横梁下翼缘与柱头端钢板焊接，此构造的优点是梁和柱的连接构造简单，横梁可以很方便的左右悬挑；支架横梁与柱连接节点在STS计算分析时，应将柱顶点铰接，柱间交叉垂直支撑设置为单拉杆。 图3 刚性管架计算简图 a)平面示图 b)平面内计算简图 c)平面外计算简图 (3)单片柔性管架计算简图 图5 半铰接管架计算简图 a)平面图 b)平面内简图 c)平面外主动管在上层 d)平面外主动管在下层 2管架体系中的桁架设计 2.1桁架杆件截面 2.1.1截面型式