大跨度管道悬索跨越设计与施工

第一章概述

第一节悬索跨越的发展历史

第二节国内外管道悬索跨越现状

第三节管道悬索跨越的展望

第二章悬索跨越结构与受力特征

第一节悬索跨越结构基本组成

第二节悬索跨越受力特征

第三章悬索跨越的设计

第一节跨越选址、勘测与专项评价

第二节跨越总体方案设计与分析

第三节跨越设计基本规定与分析方法

第四节跨越荷载及荷载组合

第五节跨越各构件的设计与验算

第六节工程设计案例

第四章悬索跨越的动力影响分析

第一节动力影响分析概述

第二节悬索跨越的振动

第三节风洞试验在抗风设计中的应用

第四节风载作用下动力响应分析

第五节清管荷载下动力响应分析

第六节地震影响分析

第五章悬索跨越安全性分析

第一节设计阶段安全性设计与分析

第二节运营阶段安全措施与分析

第六章悬索跨越的施工

第一节总体施工步骤

第二节施工准备

第三节施工量测

第四节基坑及基础施工

第五节塔架施工

第六节先导索及吊装系统

第七节猫道架设及主索鞍顶推

第八节主索施工

第九节桥面结构及管道安装

第十节风索、共轭索等安装及结构整体调整

第十一节清管试压

第十二节主缆缠丝、防腐

第十三节附属工程、地貌恢复

第十四节悬索跨越施工组织设计主要内容

第七章施工监控

第一节施工监控的任务、目的、目标和程序

第二节施工监控主要内容

第八章悬索跨越工程实例

第一节涩宁兰输气管道黄河跨越

第二节忠武输气管道木龙河跨越

第三节中缅油气管道澜沧江跨越

第四节中贵联络线乌江跨越

第五节川气东送野三河跨越

参考文献

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一般情况下，悬索跨越结构为对称的，为了方便建模，可只建立一半模型，然后沿对称面对称到另一半得到整个模型。为了方便以后选取不同的构件类型，不同的构件应选用不同的材料编号。对于吊索和水平索系，每根索可以设置为一个单元，这样可以方便以后的计算。主索和风索应该分别按照吊索和水平索的间隔来划分单元。由于主梁和塔架都是空间桁架，其单元应该由两个自然节点形成，通过设置不同的截面类型来模拟不同位置的构件截面。

3）初应变的定义

主索的初应变是通过不断的求解与试算，求得的比较合理的成桥状态下的索的预拉伸率调试得到，抗风索的初应变根据经验，一般根据风载作用下计算得到的风索拉力的一半赋予风索预拉力，按此预拉力计算风索的初应变。吊索与风系索的初应变都假设非常小，在实际操作过程中可以赋0.000001，约27N；

4）约束简化

悬索结构在进行建模时可以进行如下简化：

（1）主索锚固处、抗风索锚固处、共轭索锚固处，全部为固接（全约束）。

（2）塔底与塔墩连接处采用铰接（对于铰接形式的钢塔架，如果是固结形式的塔架，此处应该考虑全约束的固结）。2100433B

《大跨度管道悬索跨越设计与施工》一共八章，第一章为概述，介绍了悬索跨越的历史、现状和发展展望。第二章为悬索跨越结构与受力特征，介绍了管道悬索跨越的各部分组成及基本受力特征。第三章为悬索跨越的设计，介绍了悬索跨越的总体设计和各部分构件的设计方法与设计思路，提供了在实际工程中的一些案例分析。第四章为悬索跨越的动力影响分析，介绍了跨越结构动力分析方法，动力影响分析主要针对风载、清管和地震三项动荷载进行了介绍。第五章为悬索跨越安全性分析，从设计和运营角度分析了跨越结构的本质安全和运营安全。第六章为悬索跨越的施工，介绍了管道悬索跨越主要施工工艺，对于主索分股和不分股的不同施工方法进行了分项叙述。第七章为施工监控，介绍了施工监控在管道悬索跨越施工中的应用条件及主要监控内容。第八章为悬索跨越工程实例。

管道跨越，指输送管道在通过河流、山谷等地段时采用架空铺管方式的管道线路工程。

管道跨越Pipeline aerial crossing

指输送管道在通过河流、山谷等地段时采用架空铺管方式的管道线路工程。管道架空敷设方式多用于河岸冲刷严重、冲淤变化无规律、流速大、河床开沟困难或一些通航频繁并需要经常疏浚的河道，以及地势陡峭的峡谷等地点。除了有些管道附挂在公路桥梁上以外，大部分的管道跨越都是既利用管道来输送天然气，又利用管道自身作为支承结构。对截面较小，跨度受到限制的管道，通常要采用外部支撑或悬拉索挂吊来满足跨度的需要。

管道跨越主要有管拱跨越和各种管桥等形式。为了防止河流污染及便于处理事故，在大型河流的跨越两岸通常设置事故截断阀门。对于大型跨越管道的焊缝，要求全部用X射线照片检查。

参见：庞名立 简明能源百科辞典 中国石化出版社 2009年2100433B

主要有管拱跨越和各种管桥等形式。①管拱跨越：有单拱和组合拱。单拱是将单根跨越管道制成抛物线形或圆弧形，尽量使它近似于均布静载作用下的压力线。这样管道截面上弯矩较小，扩大了跨越能力。为了更好地发挥管拱跨越的潜力，常把几条单拱组合成三角形或矩形截面的组合拱。单拱适于跨越中、小河流；组合拱可以跨越较大的河流。②轻型托架管桥：是一种下撑式组合梁结构，管道是结构的上弦，高强度钢索或钢拉杆组成下弦。结构轻盈,施工方便,适用于跨越小型河流。③桁架管桥：是一种空腹梁结构。管道是结构上弦，再用两榀桁架组成三角形或矩形空腹梁。这样结构刚度大,稳定性好,适用于跨越中、小型河流。④悬索管桥：1926年美国首先在管道跨越红河中用这种结构形式。50多年来，这种结构一直在不断地发展。它的主要优点是跨越能力大，管道受力小；缺点是抗风稳定性差，易受风力作用而激起振动。因此悬索管桥必须附加抗风索和减振装置。⑤悬缆管桥：用主索的拉力提高管桥结构的刚度和自振频率，易于实现防止共振的要求。悬缆管桥可不设置抗风索，但不适用于大管径管道。⑥斜拉索管桥：利用密集布置的斜拉索，分别斜向张拉着管道，使之轴向受拉，增加了管道刚度，改善了结构性能。管身结构可看作是一个具有分布质量和无限自由度的结构体系；设置斜拉索使一根柔性管道梁的简单体系变成一个具有高次超静定的复杂体系。在不同周期的气流干扰力作用下，每根斜拉索各自以不同的局部频率振动，使管道的振动发生复杂的干扰，从而使管道的振动能量散逸和衰减。斜拉索将管道在输送过程中发生的不均匀荷载的作用传递到塔架,减少了挠度变化。另外,由于管道轴向受拉，避免了细长管件受压失稳的影响。因此，斜拉索适合于大管径管道跨越大、中型河流。中国四川省的天然气管道系统和跨越通航汉江的输油管道已在六处大型跨越工程上采用此种结构。

对于大型跨越管道的焊缝,要求全部用X射线照片检查。为了防止河流污染及便于处理事故，在大型河流的跨越两岸常需设置事故截断阀门。

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