管道悬索跨越的主索下料和安装.pdf

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1、2 2 石油工程建设 2 0 1 0年 2月 吴香然 ，庞伯 贤 2 ( 1 渤海石油职业学院 ，河北任丘0 6 2 5 5 2 ；2 河北华北石油工程建设有限公司，河北任丘0 6 2 5 5 2 ) 摘 要：贵州开磷矿浆管道的丁家田跨越采用悬索跨越结构，按设计要求主索锚 固墩必须置于未 风化岩层中，因工程地质条件不满足设计要求，主索锚 固墩须向山体 内部移位 文章阐述了主索锚 固墩移 位后 ，主 索线形 的确定 方法 、主 索的下料计 算 以及 施 工工 艺等 内容 采 用该方 法进 行 计算和 施 工 ，主 索挠度符 合设计要 求 ，保证 了施 工质量 关 键词 ：管道 ；悬索跨 越 ；主

2、 索线形 ：主索 下料 计算 ：施 工安 装 中图分类号 ：T E 9 7 3 9 4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 1 2 2 0 6 ( 2 0 1 0 )0 1 0 0 2 2 0 3 0 引言 贵州开 磷矿浆 管道工 程地 处云贵 高原 地 势 险 要 ，沟壑纵横 ，地质 条件 复杂 。该工程 的 3 根 管道 并行敷设 ，其 中 D 2 1 9 mm X 9 m m矿浆管道 2根 D2 7 3 l a l nX 6 mm回水管道 1 根 沿线悬索跨越数 处 。丁家田悬索跨越主跨跨长 3 1 8 m主跨两端没 有高差 ，主索 2根 ，规格为 8 4 m m一 8股 3 7根

3、 +I WR 一 1 8 7 0镀锌 钢 丝绳 主索一 端固定 于锚 固墩 另一端 跨过 钢塔 架顶 部 固定 于后 拉锚 墩 3根管 道 通过吊索与主索连接 吊索间距 6 m承载跨度为 1 9 8 m，对称分布在跨越中间。按设计要求 主索 锚 固墩 必须 置于未风 化岩层 中 因地质 条件不 满足 设计要求，经设计单位同意将主索锚 固墩向山体 图 1 锚 固墩 移 位 前 后 冢 跨 立 面 结构 简 图 1 主 跨主索 线形 的确 定 1 1线形确 定 的原则 ( 1 )由力学平衡原理可得 ：悬索在各种荷载作 用下 ，其线形图和索力的力线图完全一致时 就是 它的平衡位置 ( 2 )为确保悬

4、索结构各 构件 内力符合设计要 求 主索锚 固墩移位必须沿主索线形方向移动 锚 固墩移位前后的主索线形保持不变 1 2主 索线 形 1 2 1 基本假 定 索是 理想 柔 性 的 ，既不 能受 压 ，也不 能受 弯 ： 索的材料符合虎克定律 应力与应变符合线性关 系 ：主索的截面面积和 自重荷载在外荷载作用下的 变化量 十分微 小 ，忽略不 计 ：在 正常工 作状态 ，因 为 主索 自重 荷载 同所承受 的外部 荷载相 比很小 所 以将其 自重荷 载分 布近似 看作为 沿跨度 方 向的均布 荷载 。 1 2 2 主 索线形 方程 以主索承载跨度内的左端点为坐标原点 通过 该端 点沿 跨越 方

5、向 的水 平 线 为 轴 垂直 方 向为 Y 轴 ，建立直角坐标系，如图 2所示 均布荷载 g 、 ， ，j r jr J Jr i J r I j r ： f： 工 2 L4 圈 2跨 越 主 索 受 力 两 图 ( 1 )根据主索承载跨度范围内为均布荷载 ，查 阅文献 【 l 】 ，主索线形为抛物线 ，其线形方程为： = ( 二 ! ) Z 1 式中 主索承载跨度 ； ￥ ￥ ￥ ￥ 第 3 6 卷第 1 期 吴 香然等 ：管道悬索跨越 的主索下料和安装 2 3 主索挠度 ( 2 )主索承载跨度范围两侧线形为直线 ，直线 与 轴 的夹 角 为 仅，斜 率 k分 别 为 ：0和 =L 时 的

6、导数 ： k：t a n ： ， ：1 8 2。 L 1 其线 形方程 分别 为 ： y=一4 _ ( ) 2主跨主 索下 料长度 的确 定 锚墩 调整 后 ，主跨 承 载跨 度 L l =1 9 8 I n ，主索 挠 度 厂 =1 6 3 1 1 m，主跨 两 侧 直 线 段 跨 度 L =L 。 = 6 0 m，锚墩调整 的水平距离 =3 3 m。主索承受 的 均 布 荷 载 g=1 6 7 k N m查 表 得 弹 性 模 量 E = 1 4 x 1 0 MP a 截面积4=3 6 3 0 5 7 m m 2 1 主索抛物线段长度 f 1 的计算 依据主索承载跨度范围内的抛物线方程 由

7、弧 微 分公式 对弧 长积分 得 ： f l ： + ：2 0 1 5 8 ( m) 2 2主索直线段长度 Z ， 的计算 f ， ：量 ：1 6 10 6 ( m) 2 3 主 索 长度 调整 2 3 1 主 索承 载后 弹性 伸 长 f 3 扣 f 4 主索承 受 的水 平拉 力 日： 静- 5 0 1 7 4 k N 主索抛 物线段 的 弹性 伸长 Z ： E A 5 主索 直线 段的 弹性伸 长 厶 ： 1 4 - _l 6 7 3 6 ( m m) 2 3 2锚 固螺栓扣 除 长度 2 主索锚筒 固定于两侧锚固螺栓上每侧预 留挠 度调整余量 1 5 0m m，取 Z 5 =3 0 0

8、13 1 1 1 。 2 4 主 索下料 长度 Z 主索 的下料长度为抛物线段和直线段长度之 和但应扣除主索受力后的弹性伸长量和锚固螺栓 预 留的主索调整余量，即： Z = 1 +f 2 3 一f 4 1 5 =3 6 1 9 7 ( m) 3 主 索安装 3 1 施 工 工序 主索预张拉 主索下料 一 主索就位 一 主索 锚筒 灌注 一 主索锚 筒安装 3 2主 索预 张拉 ( 1 )为了减少使用时钢丝绳的徐变影响，掌握 钢丝绳的实际刚度值 跨越 的主索钢丝绳要逐根进 行张拉，中间不允许有接头或损伤。 f 2 )将拟张拉的钢丝绳与张拉设备及拉力表等 安装就位 ，稍施以拉力 ，使钢丝绳基本顺直

9、，而后 在 钢丝 绳起 点和所 在各 墩点 标 志线 的位置 绑扎 上 铁 丝做 为标 记 ( 3 )逐 步 施 加 预 拉 力 ，至达 到钢 丝 绳 破 断 拉 力 的 5 0 为止 拉力 的增加分阶段进行 每次增 加钢丝绳破断拉力 的 1 0 。每 阶段的做法 是 ：施 加 拉 力 到指 定 的指 标 稳 定 1 0 m i n 测 定 钢 丝绳 各点 的伸长值 再转人 下一增力 阶段 ，每一 阶段 都要重复上述做法 直至达到张拉 的最大拉力值 。 最 后 阶段 的稳 定 时 间为 1 h 测 定 钢 丝绳 的 最后 伸 长值。 ( 4 )最大 预张力 撤 除后 ，还应 以钢丝 绳破 断力

10、 3 0 的拉 力 反 复 张拉 不 少 于 4次 每 次 均 需 稳 定 3 0 rai n 最后 一次 稳定 时问为 6 h 。 ( 5 )将拉力指标调整至该跨越的设计使用状态 时的拉力值 并稳定 3 0 m i n 3 3主索 下料 将 钢丝 绳预拉 力撤 除后 方可 进行 下料 其截 断 位置的两侧钢丝绳均应绑扎上不小于 2 0 0 m m长的 铁丝 以防其松散 下料长度根据跨越 的实际跨度 确 定 。 3 4主 索就住 3 4 1 牵 引 系统就 位 牵引系统要 同时满足主索发送和管道发送的 要求 。先将 2台 5 t 卷扬机并列就位 于跨越管道的 发送端 卷扬机 的钢丝绳通过平衡梁

11、与牵引绳相 连 ：在跨越两端 的锚墩上分别安装导 向滑轮 牵 引绳通过导 向滑轮与施工索 、主索等待就位的结 构部 件相 连 3 4 2施 工 索就 位 通过牵引系统将施工索两端固定在锚墩预定位 置上 石油工程建设 2 0 1 0年 2月 3 4 3主 索就住 利用施工索，通过牵引系统分别将主索两端牵 引到位 ，并 用 2 0 t 倒链 临 时固定 。牵 引过程 中 ，主 索每隔 6 m设 1 个吊点 通过吊环与施工索相连 3 5 主 索锚 筒灌 注 ( 1 )钢丝 绳端部 与锚筒 连接 的锚 固头用合 金灌 注 ，合 金 材 料 的 比 例 是 ：锌 3 9 、 铝 6 0 、 铜 l 。

12、( 2 )用无铅 汽油将 钢丝 绳上 的油擦 干净 ，从 离 绳 头 4 5 0 mm ( 较套 筒 长 1 0 0ra m)处 开始 用铁 丝 缠绕 2 5 0 3 0 0 m m，然后松开钢丝绳头并拧直 先 用 无铅 汽油将 油膜洗 净 ，用 盐酸将 钢丝 的镀锌层 洗 净 ，再用肥 皂水 清洗 ，中和 盐酸 用 开水将 肥皂 水 洗净，用布擦干钢丝 ，将其穿人套筒心 ，使钢丝分 布均匀并把端点弯成小钩 ( 3 )将合金材料打成 1 5 2 0 m m小块 用坩 埚加热，先加铜 、后加铝 ，熔化后等温度降至 9 5 0 c c 时加入锌 ，搅匀 ，等温度降至 4 5。往套筒 中灌 注 ，灌

13、注合 金前应 先将 套筒 预 热至 2 5 0 为 了使 钢丝 能均 匀分 布在 筒 内 。可在 筒 内放一 块 3 m m厚 的均 匀 密 布 小 孔 的控 制 板 板 中 心 开 一 个 直 径 2 0 r n m 的孔 以便 插入 漏斗 灌注 合金过 程 中要 用 r t 一 一 十 一 、 信息综括 K一+ 一 一 一+ 一 小锤打筒壳 ，使合金浇注密实 ( 4 )检验：施工前应先做拉力试验 。合格后方 可 进行 操 作 。熔 化后 的合 金 材 料 允许 承 压拉 力 为 2 3 5 MP a ，粘 着力为 1 7 6 MP a 3 6主索锚 筒安装 通 过倒链 和三 脚架 将锚筒

14、安装在 锚 固螺 栓 的 中部 4结 束语 管 道投产 后 用 全站 仪测量 主索抛 物线两端 点 和最低 点 的标 高 ，结 果表 明 ：按 照我们 提 出的方 法 进行设 计计算 和施 工 ，主索挠度 符合设 计要求 保 证 了工 程 的施 工质 量 参考 文献 ： 1 】薛标 安装起重T【 M 北京 ： 中国劳动社会保障出版社 ， 1 9 9 9 2 】孙训方 ， 方孝淑 ， 关来 泰 材料力学 M 北京 ： 高等教育 出版社 ， 1 9 8 7 3 】贺栓海 桥 梁结构理论 与计算 方法 M 北京 ： 人 民交通 出版社 ， 2 0 0 3 作 者 简 介 ： 吴 香 然( 1 9 7

15、 2 一) ， 女 ， 河 北 任 丘 人 ，讲 师 ， 1 9 9 6年 毕 业 于 河 北 师 范 大 学 数 学 系 现 在 渤 海 石 油职 业 学 院任 教 。 收稿 日期 ：2 0 0 8 1 2 1 8 - 一- 一” - 十 一 一 - - + 一* +- - + 一 - +一 +一 +- +一 +* +一 +一 +一 +一 +” +一 本期广告索引 彩 色广告 封面：中国石油天然气管道局第四工程分公司 封 2 ：唐 山开元 自动焊 接装备 有 限公 司 封 3 ：天津 市金桥 焊材 集 团有限公 司 封底 ：唐 山松下产 业机 器有 限公 司 前插 1 ：重庆运达机电设备制造

16、有限公司 前插 2 ：上海三一科技有限公司 前插 3 ：南京奥特电气有限公司 前插 4 ：浙江广 立钢结 构建设 有 限公 司 前插 5 ：四川 电子焊 接设备 公 司 前插 6 ：河北华 北石 油工程 建设 有限公 司 前插 7 ：河北华 北石 油工程 建设有 限公 司 前插 8 ：辽河石油勘探局油田建设工程一公司 前插 9 ：上海前山管道技术有限公司 前插 l O ：天华化 工机械 及 自动化研 究设计 院 前 插 1 1 ：沈 阳飞研 石化 设备 有限公 司 前 插 1 2 ：国际海 洋油气 开采技 术及 海洋工 程大会 暨装备 展览会 前插 1 3 ：无锡市阳通机械设备有限公司 前 插

17、 1 4：中 国石 油天然气 管道 局第 三工程分 公 司 前 插 1 5 ：成 都熊谷 电器 工业有 限公 司 中插 1 ：西 安天元 化工 有限责 任公 司 中插 2 ：中国石 油工程技 术研究 院 中插 3 ：中国石油工程技术研究院 中插 4 ：北 京市 三一重机 有 限公 司 中插 5 ：北 京市三 一重机 有 限公 司 中插 6 ：天津中油渤星工程科技有限公司 中插 7 ：天 津 中油 渤星工 程科技 有 限公司 中插 8 ：江苏金 陵特种涂 料有 限公 司 后插 1 ：河 北东光 兴 国液 压设 备厂 后插 2 ：北京振威展览有限公司 后插 3 ：北 京艾玛 东方科 技有 限责任公 司 后插 4 ：第十五届北京 埃森焊接与切割展览会 后插 5 ：新疆 振威展 览有 限公 司 后插 6 ：天津 三英 焊业股份 有 限公 司