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管道跨越工程


guandao kuayue gongcheng
管道跨越工程
aerial pipeline crossing

   运输管道采用架空敷设方式,通过河流或山谷等地段的管道线路工程。
 概述 管道架空敷设方式多用于河岸冲刷严重、冲淤变化无规律、流速大、河床开沟困难或一些通航频繁并需要经常疏浚的河道,以及地势陡峭的峡谷等地点。除有些管道附挂在公路桥梁上以外,大部分的管道跨越都是既利用管道来输送油品或天然气,又用管道自身作为支承结构。由于管道截面较小,跨度受到限制,因此常把管道作为主体,再附加一些杆件,组成各种结构形式,来满足不同跨度的需要。
 早在公元1600年前后,在中国四川省就出现竹制跨越管道(见天然气管道)。20世纪以来,输送油品和天然气的钢制管道的跨越工程发展很快,跨越形式多种多样;在简化结构、扩大跨度、改善抗风性能、使用高强度材料和新的施工技术等方面也不断地有新的发展。
 管道跨越形式 主要有管拱跨越和各种管桥等形式。①管拱跨越:有单拱和组合拱。单拱是将单根跨越管道制成抛物线形或圆弧形,尽量使它近似于均布静载作用下的压力线。这样管道截面上弯矩较小,扩大了跨越能力。为了更好地发挥管拱跨越的潜力,常把几条单拱组合成三角形或矩形截面的组合拱。单拱适于跨越中、小河流;组合拱可以跨越较大的河流。②轻型托架管桥:是一种下撑式组合梁结构,管道是结构的上弦,高强度钢索或钢拉杆组成下弦。结构轻盈,施工方便,适用于跨越小型河流。③桁架管桥:是一种空腹梁结构。管道是结构上弦,再用两榀桁架组成三角形或矩形空腹梁。这样结构刚度大,稳定性好,适用于跨越中、小型河流。④悬索管桥:1926年美国首先在管道跨越红河中用这种结构形式。50多年来,这种结构一直在不断地发展。它的主要优点是跨越能力大,管道受力小;缺点是抗风稳定性差,易受风力作用而激起振动。因此悬索管桥必须附加抗风索和减振装置。⑤悬缆管桥:用主索的拉力提高管桥结构的刚度和自振频率,易于实现防止共振的要求。悬缆管桥可不设置抗风索,但不适用于大管径管道。⑥斜拉索管桥:利用密集布置的斜拉索,分别斜向张拉着管道,使之轴向受拉,增加了管道刚度,改善了结构性能。管身结构可看作是一个具有分布质量和无限自由度的结构体系;设置斜拉索使一根柔性管道梁的简单体系变成一个具有高次超静定的复杂体系。在不同周期的气流干扰力作用下,每根斜拉索各自以不同的局部频率振动,使管道的振动发生复杂的干扰,从而使管道的振动能量散逸和衰减。斜拉索将管道在输送过程中发生的不均匀荷载的作用传递到塔架,减少了挠度变化。另外,由于管道轴向受拉,避免了细长管件受压失稳的影响。因此,斜拉索适合于大管径管道跨越大、中型河流。中国四川省的天然气管道系统和跨越通航汉江的输油管道已在六处大型跨越工程上采用此种结构。
 对于大型跨越管道的焊缝,要求全部用X射线照片检查。为了防止河流污染及便于处理事故,在大型河流的跨越两岸常需设置事故截断阀门。(见彩图[管道以轻型托架形式跨越河流]管道以轻型托架形式跨越河流、[管道以管拱形跨越河流]管道以管拱形跨越河流、[输气管道以斜拉索桥跨越水田和河流]输气管道以斜拉索桥跨越水田和河流、[输油管道以斜拉索桥跨越汉江]输油管道以斜拉索桥跨越汉江
                 程文江
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