供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)研究

解婭梅 屈文 胡春暉

摘 要：結(jié)合鄭州市幾個(gè)電廠熱源入鄭集中供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)過程，著重介紹了供熱管網(wǎng)橋梁支架的設(shè)計(jì)流程、原則、技術(shù)要求，并對(duì)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行分析，為類似工程或同行提供參考。

關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng)；橋梁支架；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU995.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0114-02

Research on the Design of Bridge Support for Heating Pipe Network

XIE Yamei1 QU Wen2 HU Chunhui2

（1.Shanghai Thousand Year Design Company Henan Branch，Zhengzhou Henan 450000；2.SIPPR Engineering Group Co.，Ltd，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： Combining the design process of heat source of several power plants in Zhengzhou city and the design of the bridge support of Zheng central heating pipe network， the design flow， principle and technical requirements of the bridge support of heat supply pipe network are emphatically introduced. The key and difficult points in the design are analyzed，which will provide a reference for similar projects or peers .

Keywords： heating pipe network；bridge support；design

1 研究背景

隨著城市供熱需求增大及節(jié)能環(huán)保要求不斷提高，傳統(tǒng)城市供熱方式已不能滿足當(dāng)前的需求。由此，鄭州市熱力總公司從鄭州市周邊電廠引熱源入鄭，進(jìn)行集中供熱方式。當(dāng)供熱管網(wǎng)直徑達(dá)到DN1 220mm以上，跨越較寬河道時(shí)，為了檢修方便，需要為供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)專門的橋梁支架。作者有幸參與了新密裕中電廠熱源入鄭集中供熱管網(wǎng)工程中大學(xué)南路大趙大橋、山后杜大橋及新力賈峪熱電廠集中供熱管網(wǎng)工程中原路中原大橋和國(guó)電滎陽(yáng)電廠熱源入鄭集中供熱管網(wǎng)工程中科學(xué)大道索河大橋等項(xiàng)目。

由于這些橋梁支架是專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的，與為機(jī)動(dòng)車輛、非機(jī)動(dòng)車輛及行人使用的傳統(tǒng)公路橋梁或市政橋梁存在較大差異，現(xiàn)通過工程實(shí)例對(duì)供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。

2 供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)流程

專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)的公路城市橋梁設(shè)計(jì)流程基本相同，只是原來主導(dǎo)的道路專業(yè)換成了動(dòng)力專業(yè)。①收集資料；②根據(jù)規(guī)劃及動(dòng)力專業(yè)提供的資料初步確定橋梁橋位；③根據(jù)動(dòng)力專業(yè)提供的資料初步確定橋?qū)?；④依?jù)設(shè)計(jì)資料初步確定主梁跨徑；⑤對(duì)測(cè)量單位提測(cè)量要求，并要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線；⑥對(duì)勘察單位提勘察要求，并要求進(jìn)行地質(zhì)勘察；⑦通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，驗(yàn)證初步設(shè)計(jì)方案，修改調(diào)整并反饋給動(dòng)力專業(yè)，最終確定橋梁總體方案；⑧提供橋梁總體方案給業(yè)主，進(jìn)行防洪評(píng)價(jià)；⑨根據(jù)防洪評(píng)價(jià)報(bào)告，修改橋梁總體方案并反饋給動(dòng)力專業(yè)；⑩主梁和蓋梁結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)；?根據(jù)墩臺(tái)頂反力，結(jié)合地質(zhì)資料核算墩臺(tái)、承臺(tái)、樁基等；?依據(jù)主梁、蓋梁、墩臺(tái)、承臺(tái)、樁基等設(shè)計(jì)成果，修正橋梁總圖；?其他附屬設(shè)施設(shè)計(jì)。

3 供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)原則

①橋梁設(shè)計(jì)按照“安全、經(jīng)濟(jì)、適用、美觀”總體目標(biāo)要求，進(jìn)行全面、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

②橋梁設(shè)置在保證工程安全的前提下，橋梁跨徑布設(shè)首先必須滿足橋位處水務(wù)規(guī)劃及河道泄洪要求，并確保不降低原有河道、溝渠功能，盡量不破壞原有水系和排灌網(wǎng)絡(luò)，滿足水利配套和農(nóng)灌的需要。

③橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力求施工便捷，不僅技術(shù)合理、先進(jìn)，并有利于模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、機(jī)械化施工，便于維修、養(yǎng)護(hù)，降低工程造價(jià)。

④橋梁結(jié)構(gòu)布置應(yīng)因地制宜，根據(jù)不同的地形、環(huán)境、使用要求，采用與之相適應(yīng)的跨徑和結(jié)構(gòu)形式。

⑤橋梁結(jié)構(gòu)充分采用新技術(shù)、新工藝、新材料，做到技術(shù)合理、先進(jìn)，力求適用性和經(jīng)濟(jì)性的最佳結(jié)合。

⑥注意環(huán)境保護(hù)和橋梁的美觀。橋梁設(shè)計(jì)要與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，橋型與自然景觀融為一體。

⑦全線一般橋梁設(shè)計(jì)相互之間要協(xié)調(diào)一致，盡量統(tǒng)一在幾種標(biāo)準(zhǔn)跨徑內(nèi)；同一座橋梁的跨徑、墩臺(tái)、樁徑、柱徑尺寸盡量統(tǒng)一，以利于施工。

4 供熱管網(wǎng)橋梁支架設(shè)計(jì)重點(diǎn)難點(diǎn)分析

由于本次設(shè)計(jì)管道荷載較大，與常規(guī)的汽車荷載（城-A級(jí)）[1]相當(dāng)，甚至略大于常規(guī)的汽車荷載（城-A級(jí)），因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意，根據(jù)管道荷載的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

供熱管網(wǎng)一般沿著現(xiàn)有道路設(shè)計(jì)，道路跨越溝渠時(shí)一般均設(shè)置有橋梁。專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架一般以現(xiàn)在道路上的橋梁作為主要設(shè)計(jì)依據(jù)，與道路橋梁采用同結(jié)構(gòu)同跨徑原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4.1 橋梁型式選擇

4.1.1 上部結(jié)構(gòu)。專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架在美觀上一般沒有特別要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以經(jīng)濟(jì)跨徑為主的常規(guī)梁橋?yàn)橹?。拱橋由于有水平推力，?duì)地基要求較高，一般不適合平原地區(qū)；斜拉橋、懸索橋等復(fù)雜結(jié)構(gòu)造價(jià)較高，施工工期較長(zhǎng)，在沒有特別需求的情況下，盡量少用。在有特別要求的地方，也要對(duì)比相關(guān)方案后再做選擇，如在供熱管網(wǎng)跨南水北調(diào)主干渠時(shí)，由于南水北調(diào)已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)且不能斷流，因此，對(duì)比77m+135m+77m變截面連續(xù)梁與135m懸索橋，最終采用連續(xù)梁橋跨越。

以經(jīng)濟(jì)跨徑為主的常規(guī)梁橋中，跨徑小于20m時(shí)，可以采用立柱加蓋梁或鋼支架直接架設(shè)管線。為了檢修方便，上部結(jié)構(gòu)可以采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板?？鐝酱笥?0m時(shí)，優(yōu)先選用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁。熱力管網(wǎng)一般要求在一個(gè)供熱周期間歇期建成，因而優(yōu)先選用簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。若跨徑較大或簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)需要梁高太高，橋下凈空不能滿足時(shí)，采用先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)。

4.1.2 下部結(jié)構(gòu)。鄭州地處西南山前丘陵和東部黃河沖積平原的過渡地帶，土質(zhì)多為粉質(zhì)黏土及細(xì)砂。因此，該地區(qū)橋梁的下部基礎(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)。根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及鄭州乃至河南地區(qū)的地質(zhì)勘探情況，鋼筋混凝土鉆孔灌注樁使用較為普遍，施工工藝成熟，施工質(zhì)量較易控制。

4.2 設(shè)計(jì)中重點(diǎn)難點(diǎn)探討

4.2.1 線形設(shè)計(jì)。供熱管網(wǎng)一般沿著現(xiàn)有道路布設(shè)，供熱管網(wǎng)中心線與道路中心線平行。由于設(shè)計(jì)道路時(shí)受各種因素制約，因此，跨越溝渠時(shí)，道路設(shè)置的橋梁有的是直線，有的是曲線。為了實(shí)現(xiàn)美觀和防洪的目標(biāo)，當(dāng)原來道路的橋梁處在直線上時(shí)，專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架也做成直線。當(dāng)原來道路的橋梁處在曲線上時(shí)，專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架做成直線或曲線要進(jìn)行專門論證。

由于供熱管網(wǎng)直徑較大，管道彎曲時(shí)橫向推力較大，加上供熱時(shí)瞬時(shí)供水或回水產(chǎn)生的橫向推力，供熱管網(wǎng)在橋梁支架上橫向穩(wěn)定很難保證，需要增加橫向抗推結(jié)構(gòu)。增加抗推結(jié)構(gòu)后，當(dāng)橫向推力傳到橋梁結(jié)構(gòu)上時(shí)，為保證橋梁結(jié)構(gòu)在橫向推力作用下橫向穩(wěn)定，也需要加大結(jié)構(gòu)尺寸，但這樣設(shè)計(jì)出來的橋梁支架不一定能達(dá)到美觀的效果，對(duì)防洪也有一定影響，因而專為供熱管網(wǎng)服務(wù)的橋梁支架應(yīng)優(yōu)選直線線形。當(dāng)采用直線線形不能滿足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)折線線形和曲線線形進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)圓曲線半徑、橋梁孔跨及現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行綜合分析，對(duì)比后再進(jìn)行選擇。

4.2.2 固定墩設(shè)計(jì)。當(dāng)供熱管網(wǎng)達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，根據(jù)工藝要求需要設(shè)置固定墩，當(dāng)鋪設(shè)在橋梁上的供熱管網(wǎng)達(dá)到一定長(zhǎng)度后，固定墩需要設(shè)置在橋梁支架上，這對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。由于固定墩處水平推力較大，常規(guī)的橋梁支架下部結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)，固定墩一般做成“A”字形或?qū)嶓w矩形。

固定墩位置一般都在橋梁支架中心，也就是河道中心附近，防洪要求很高，且河道中心處河水較深，高差較大，施工復(fù)雜，因而，固定墩位置需要與動(dòng)力專業(yè)反復(fù)溝通解決，盡量不放在橋梁支架范圍內(nèi)。如果放在橋梁支架范圍內(nèi)，橋梁方案應(yīng)首先考慮防洪影響，取得有關(guān)部門同意后再進(jìn)行設(shè)計(jì)；對(duì)于跨越?jīng)_溝的橋梁支架，可以根據(jù)地形，將固定墩設(shè)置在孤島上，確保孤島穩(wěn)定，大學(xué)南路山后杜大橋就是一個(gè)成功的案例。

4.2.3 簡(jiǎn)支與連續(xù)結(jié)構(gòu)選擇。在橋上每隔幾米設(shè)置一個(gè)滑動(dòng)支座放置供熱管道，供熱管道通過滑動(dòng)支座傳遞給橋梁水平荷載和豎向荷載。由于供熱管道是一個(gè)連續(xù)的結(jié)構(gòu)，橋梁支架做成連續(xù)結(jié)構(gòu)更符合力學(xué)模型，當(dāng)橋梁支架跨度較大時(shí)，橋梁設(shè)計(jì)為連續(xù)梁也是基于這個(gè)原理。

參考文獻(xiàn)：

[1]上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院.城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范：CJJ 11—2011[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.