简易斜拉索管架代替桁架工程设计及比较

张朝勇

（南京苏夏设计集团股份有限公司，江苏 南京210000）

2019年南京苏夏设计集团股份有限公司成功申请了新型专利“一种用于蒸汽管道跨越的简易斜拉索管架”，本实用新型是一种简单的超静定结构，管道跨距可达基本跨距的1.4～2.4倍，突破加强板1.4倍跨距的限制；合适条件下代替目前通用的桁架跨越，可节省钢材用量；主要构件均为通用部件，可直接采购，施工快捷。本文将此技术运用在已有的工程上，代替原有桁架进行设计，并从投资、施工周期、施工难度、二次防腐、美观度等方面比较其优劣，并提出专利优化意见。

1 原项目情况简介

某工程一根DN400的架空蒸汽管线过某化工厂门前时，设置了一座28 m桁架跨越，桁架截面为1 400mm×1 400 mm的角钢桁架。此段管道桁架平面布置如图1所示。

本设计蒸汽管道设计参数为：压力1.6 MPa（G），温度300℃；管道选螺旋缝焊接钢管Q235B，符合GB/T9711.1标准；管道保温采用三层复合保温结构，保温总厚度为160 mm。

2 简易斜拉索管架设计

简易斜拉索管架管道平面布置如图2所示，立面示意图如图3所示。

管道荷重160 kg/m，最小跨矩16 m。

图1 桁架平面布置图

图2 简易斜拉索管架管道平面布置图

图3 简易斜拉索管架管道立面示意图

2.1 钢绳最大拉力计算

考虑单边拉力，且按1.5倍安全系数考虑，则：

式（1）中：F为钢绳拉力，N；G为管道重量，N；α为钢绳与管道夹角，°。

2.2 钢绳选用

钢丝绳安全系数取4，钢丝绳拉断力不小624 kN。根据GB/T 20118—2017《钢丝绳通用技术条件》选用6×7钢芯钢丝绳，钢丝绳级1 570，DN36，长度约为60 m，约280 kg。钢丝绳用套环（GB/T 5974.1—2006）DN36，4只；花篮螺栓（CB/T 3818—1999铸钢）OU型JW3317 M级M56需2只；钢丝绳夹（GB 5976—2006）KTH350-10 DN36，4只。

2.3 滑轮选择

根据GB/T 27546—2011《起重机械滑轮》选用的铸造滑轮D=400，钢丝绳为d36，2只。

2.4 弹簧吊架

经计算，初步选用TD90C22弹簧吊架。

3 设计比较

从投资、施工周期、难度等方面比较斜拉索管架和桁架的情况，如表1所示。从表1可看出：简易斜拉索管架的投资、施工周期、二次防腐及美观度都优于桁架，但新技术普及需要过程，又因简易斜拉索管架的布置要求立柱两边要有一定长度的水平距离，通用性不及桁架。

表1 斜拉索管架和桁架的设计比较

简易斜拉索管架技术推广及工程化还需要一定时间，比如适用的管径范围、当地最大风速的影响、立柱受力计算、立柱根部加强、弹簧吊架的选型等还需进一步在工程中研究和细化。