簡易斜拉索管架代替桁架工程設計及比較

張朝勇

（南京蘇夏設計集團股份有限公司，江蘇 南京210000）

2019年南京蘇夏設計集團股份有限公司成功申請了新型專利“一種用于蒸汽管道跨越的簡易斜拉索管架”，本實用新型是一種簡單的超靜定結構，管道跨距可達基本跨距的1.4～2.4倍，突破加強板1.4倍跨距的限制；合適條件下代替目前通用的桁架跨越，可節省鋼材用量；主要構件均為通用部件，可直接采購，施工快捷。本文將此技術運用在已有的工程上，代替原有桁架進行設計，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劣，并提出專利優化意見。

1 原項目情況簡介

某工程一根DN400的架空蒸汽管線過某化工廠門前時，設置了一座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。

本設計蒸汽管道設計參數為：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標準；管道保溫采用三層復合保溫結構，保溫總厚度為160 mm。

2 簡易斜拉索管架設計

簡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 簡易斜拉索管架管道平面布置圖

圖3 簡易斜拉索管架管道立面示意圖

2.1 鋼繩最大拉力計算

考慮單邊拉力，且按1.5倍安全系數考慮，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，°。

2.2 鋼繩選用

鋼絲繩安全系數取4，鋼絲繩拉斷力不小624 kN。根據GB/T 20118—2017《鋼絲繩通用技術條件》選用6×7鋼芯鋼絲繩，鋼絲繩級1 570，DN36，長度約為60 m，約280 kg。鋼絲繩用套環（GB/T 5974.1—2006）DN36，4只；花籃螺栓（CB/T 3818—1999鑄鋼）OU型JW3317 M級M56需2只；鋼絲繩夾（GB 5976—2006）KTH350-10 DN36，4只。

2.3 滑輪選擇

根據GB/T 27546—2011《起重機械滑輪》選用的鑄造滑輪D=400，鋼絲繩為d36，2只。

2.4 彈簧吊架

經計算，初步選用TD90C22彈簧吊架。

3 設計比較

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：簡易斜拉索管架的投資、施工周期、二次防腐及美觀度都優于桁架，但新技術普及需要過程，又因簡易斜拉索管架的布置要求立柱兩邊要有一定長度的水平距離，通用性不及桁架。

表1 斜拉索管架和桁架的設計比較

簡易斜拉索管架技術推廣及工程化還需要一定時間，比如適用的管徑范圍、當地最大風速的影響、立柱受力計算、立柱根部加強、彈簧吊架的選型等還需進一步在工程中研究和細化。