管道結構

管道結構

管道結構,用於輸送液體、氣體或鬆散固體的管道及其支承結構。主要材料為鋼、鑄鐵、預應力混凝土、石棉水泥、塑膠、玻璃鋼(增強塑膠)等。

簡介

管道結構 pipeline structure用於輸送液體、氣體或鬆散固體的管道及其支承加固結構。輸送鬆散固體時用水或氣體作介質。管道必須能防漏和耐受所輸送物質的溫度、壓力(內壓)、腐蝕和磨損作用。如輸送原油和重油管道要求能耐約 100°C的溫度;蒸汽管道要耐約 150°C的溫度。給水管道的工作內壓約為0.5~1.0兆帕;壓縮空氣和蒸汽管道約為0.8~1.3兆帕。管道結構還要承受其自重、輸送物料重和各種外荷載,如土荷載、水荷載、風和由風產生的振動荷載(見風荷載)、人群、車輛和施工機械所產生的荷載、溫度作用和地震作用等。

材料

承受高溫高壓的管道要用金屬管;有壓管道均用環形斷面,主要材料為鋼、鑄鐵、預應力混凝土、石棉水泥、塑膠、玻璃鋼(增強塑膠)等。 無壓管道多為自流管道,其斷面不限於環形,如城市的雨水和污水管、農田灌溉管等, 主要用混凝土和鋼筋混凝土、磚石砌體,陶土製品等。

管道通常敷設在地下,當需要穿越海峽或江湖時可在水下或架空敷設,工廠礦山地區也可架空敷設。

管道種類

按管道敷設方式分為地下管道、水下管道和架空管道三種。

地下管道

埋設方法分開槽與不開槽兩類。①開槽埋設,將管子敷設或砌築在明挖的土槽內,然後將土回填夯實。②不開槽埋設,先在地面下用高壓水、人工或機械開挖出一小段管洞,然後在管後部用千斤頂將管子頂入土內(見頂管法)。大型管道可採用盾構法施工,即先在管道前端盾構內用高壓水、人工或機械挖土,同時將盾構向前頂進,然後在盾構後部將預製好的弧形塊拼裝成管,管外部與土之間的空隙用壓漿填實,內部做內襯防滲。

水下管道

一般均埋入水下土層內,用混凝土包封或用鋼筋等材料錨固,以防止管道上浮。在通航河道上應在管道上部灌築不小於 500毫米厚的混凝土保護層或採取其他防護措施,防止輪船下錨時破壞管道。當跨越的河道或海峽不能斷流時,除了採用上述的頂管法和盾構法外,還可採用沉管法,先在河底或海底用拉鏟拉出溝槽,將管道分段浮運到位後沉入槽內,管道大多用鋼管或預製鋼筋混凝土矩形管。中國已建成了從廈門到鼓浪嶼的海底給水管道、穿越黃河的輸油管道、穿越上海黃浦江的矩形鋼筋混凝土排水管道等水下管道。國際上已建的海底管道沉深達160米,管徑達910毫米,埋設和檢驗均用專用的海上平台和小型潛水艇。

水下管道有保溫防腐要求時,可先敷設外套管,再安裝內管,在兩管之間填入保溫材料或混凝土。

架空管道  工礦區的架空管道多用鋼管安設在鋼筋混凝土或鋼支架上,支架距離一般不超過30米,利用管道自身強度跨越,形成支架上的連續梁。跨越河流、峽谷的架空管道稱管道橋,跨度不大時可利用管道自身強度跨越,如做成鋼管梁、鋼管拱等形式;跨度大時應另建支承結構來安置管道,這種結構的形式較多,中國已建成多種大跨度懸吊式和多孔連續斜張(拉)管道橋。

結構構成

接口

接口構造應根據管道材料、安裝方法和使用要求等條件確定。鋼管通常採用焊接接口。鑄鐵管和預應力混凝土管大多採用承插式接口。 預製混凝土與鋼筋混凝土圓管可採用平口、企口或承插口等形式。現場灌築鋼筋混凝土管可用橡膠或塑膠止水帶做接縫。接口分為剛性和柔性兩類。尤其是輸送油、氣等高溫介質的管道應設定伸縮接口或Π形膨脹彎。

防蝕和防滲

管道應考慮管內外介質的化學腐蝕作用而採取必要的防腐蝕措施。對輸送高溫介質的管道要有相應的保溫措施。磚砌管道一般用水泥砂漿抹面防滲。

附屬設施

應根據使用要求和受力條件設定各種必要的附屬設施:給水管道上應設定閘門和閘門井,在有壓管道上的轉彎處應設定防止推力的支墩;排水管道上應設定各種用途的檢查井、閘門井、跌落井和進出水口等。架空管道支承處應按伸縮要求做活動或固定支座。

參考書目  上海市政工程設計院等編:《給水排水工程結構設計手冊》,中國建築工業出版社,北京,1984。

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