文档介绍：牵引顶推法大口径管桥架设工法
1 前言
工艺工法概况
管桥是输水、输气及输油管路工程中常见的跨越河流等障碍物的构筑物,由于受河流宽度、河水深度及地形地貌的限制,施工中场地布置、运输条件困难,施工方法不尽相同,各种方法施工周期、综合成本、安全性差异很大,其中牵引推拉法施工管桥具有良好的经济效益,能很好适应河道两侧各类场地。
随着城市供水区域引水工程的大规模展开,各类管网工程中管道穿越河流的节点众多,管桥已成为管道跨河的常用施工方法。但是,管桥架设方法由于各种条件的限制存在一系列重要的、影响工程成败的关键技术问题。
工艺原理
牵引顶推法架设管桥的工艺原理是:利用管桥钢管自身抗弯刚度较大的性能特点,在管道架空状态下将分段拼装后的管道利用滑轮减阻的原理,并采用对拼装的管道牵引及顶推的办法,使管道通过架空位移的方式跨过河流及其他障碍物,来完成管桥施工。
其工艺原理见图1:管桥推拉法工艺原理示意图。
2 工法特点
,采用管道分段拼接方式,解决了整体吊装管道重量过大的难题,有效地减轻了吊装荷载。
、卷扬机牵引,并利用滑轮减阻原理,解决了跨河等施工困难地段管道水平运输难题。
,利用管道自身抗弯的力学特性,将长大管道从无支撑状态滑移过去,减少了机械及其他措施费用。
,整体适用性强,避免了因施工场地限制及吊装困难等难题,使工作效率得到了提高,安全性好,大幅度降低了工程费用。
图1 管桥推拉法工艺原理图
3 适用范围
本工法适用于水平连续梁式大口径管桥跨越河流、沟壑及障碍物时,施工场地两侧运输条件受到限制、大型机械无法就位,不具备重型起吊设备场地的管桥工程,尤其适用于长大管桥的架设。
4 主要技术标准
GB 50268 给水排水管道工程施工及验收规范
GB50236 现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范
GB50316 工业金属管道设计规范
GB 50332 排水管道设计规范
5 施工方法
管桥当穿越河流等障碍物时,由于受地形、河流及其他障碍物的限制,没有可施工的场地,管道无法直接安装在管桥支墩上,而牵引顶推法架设管桥则可以不受场地限制,很好的解决了遇障碍物无法施工的难题。
具体做法为:先核算设计管桥钢管的抗弯强度,利用管桥钢管自身抗弯刚度较大的性能特点,将管道在管桥一侧拼接好,在临时支架及支墩上安装定滑轮,管桥另一侧设置牵引装置(地锚),将拼接好的管道通过牵引设备(卷扬机),在管道架空状态下将分段拼装后的管道利用滑轮减阻的原理,使管道慢慢跨过河流及其他障碍物,来完成管桥施工。
6 工艺流程及操作要点
工艺流程
施工工艺流程见图2。
图2 工艺流程图
操作要点
力学参数检算
由于施工工艺原理运用了管道自身材料抗弯的特性,必须对管道根据设计跨度进行以后运营状态及施工操作状态两种形式中所受荷载的检算,所检算出来的弯矩值必须小于管道自身所产生的抗弯能力或小于管道运营时所受的弯矩值,才能应运该种方法施工。如果不进行力学计算,施工工艺操作过程中,荷载可能超过管道自身所产生的抗弯能力,造成工程本体材料破坏而报废。
管道的两种状态:
第一种为管道施工过程中牵引时状态,称施工状态。在该状态下管道是空的,在管道悬空牵引过程中,管道相当于一端为支点,一端为悬壁的梁的受力。
第二种为工程交工后建设单位投入生产运营时的状态,称运营状态。在该状态下管道是充满介质的(如水),管道受力相当于连续梁受力。
在运营状态下,管道抗弯强度小于管道自身所产生的抗弯强度(设计单位在设计时,通过计算管壁厚度已考虑其受力情况)。
在施工状态,考虑牵引设备的荷载,可适当乘以安全系数,按照经验值,
~。
1 管道在运营状态时弯矩计算
该状态下支点处管道受力为力矩最大值,如上图3所示。
图3 运营状态荷载弯距图
荷载q1为钢管充满介质时的均匀荷载,则支点处力矩为:
Mmax=M支= q1L2
其中L为管桥支墩之间的中心距离,即跨距。
2 管道在施工状态时力矩计算
处于该状态,当管道端头即将到达支座处时,上一个支点处为力矩最大值,如图4所示。
图4 施工状态荷载弯距图
荷载q2为管道空管时延重及牵引设备等荷载。
×K
其中a为管道悬壁长度,为支墩之间的中心距离,K为安全系数。
当a = 时为最大值,则
M支max=- (负号表示弯矩向上)
3 管道自身的抗弯强度
由于管道设计直径、壁厚及材质各不相同,计算相对复杂,管道自身的抗弯强度可通过生产厂家获取。
4 核算弯矩值
只有当M(施工)<M(管道