纬三路给水过桥管道的工艺设计.doc

1、1纬三路给水过桥管道的工艺设计摘要： 在给排水管道设计中，与道路桥梁同步设计和施工的过桥管线，在遇特殊地形或河流的时候，较倒虹方案是有优势的。文章主要介绍了在过桥管道设计中，关于荷载，摩擦力以及管道伸缩量的计算方法。 关键词： 过桥管道；荷载；摩擦力；管道伸缩量； 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 在给排水管道设计中，应尽量避免管道穿越不容易通过的地带和构筑物，如高地、基岩浅露地带、基底土质不良地带、河道、铁路、地下铁路等；但在实际工程的设计中，常会遇到上述情况时,如过河、跨越规划水系，设计时管道可采用倒虹管形式,但往往造价太高,维护管理不便，如果能够利用桥梁作为载体,架设管道

2、，就能大大降低工程造价。 城市桥梁设计准则第 2.0.10 条对管线过桥做了以下规定：“不得在桥上敷设污水管、压力在 4Kg/cm2 的煤气管、和其他可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管。如条件许可，允许在桥上敷设电讯电缆、热力管、自来水管、电压不高于 10KV 的配电电缆但必须采取有效的安全防护措施。 ”；因此除去准则规定不允许过桥的管线外，自来水、热力管、煤气管（压力在 4Kg/cm2） 、电讯电缆和配电电缆（不高于 10KV）等都可以考虑2采用管线过桥的方式， 本工程位于广西省柳州市柳东新区纬三路上，为满足新建园区的用水需求，设计给水管道需跨越规划水系，因下穿水系标高比较低，水系宽度比较大，给

3、水管道管径比较小，不便采用顶管的施工方法。考虑到供水管道日后的检修维护和水质安全的需要，结合纬三路需同步建设 1号桥的情况，本工程给水管选用过桥管的形式，上跨规划水系。 纬三路 1 号桥两边已建了 DN500 给水管，为减轻管道对桥梁产生的荷载，和提高供水安全性，现将过桥段设计为两根 DN350 管。此给水过桥管道的设计，需要解决如下几个的问题。 合理选择管线位置 城市桥梁设计准则第 7.0.10 条规定：“（1）避免在桥梁立面上外露，以免有碍观瞻；（2）不宜设在机动车下；（3）妥善安排各类管线，要求在敷设、养护、检修时不得损坏桥梁；（4）各项设施和管线，不得侵入桥面净空限界和桥下通航净空。

4、” 方案一（推荐方案）： 图一 两幅桥中的花槽处通过 如图一所示的管线过桥方式是将两根 DN350 管分别放在两幅桥中的花槽处，采用此方案的优点： 1.管线检修安装比较方便。 2.能与桥梁融为一体，不破坏桥梁的外观。 33.管线应力对桥梁主体影响不大。 方案二：图二 管线从人行道下抽掉的桥板位置通过 如图二所示的管线过桥方式是将给水管设置于桥中人行道下。此方案的优点是不影响桥梁的外观，缺点是这种方式往往受桥梁空间的限制，同时在后期管道的养护维修方面也比较麻烦。 方案三：图三 管线从盖梁外侧挑出的挑粱上通过 如图三所示的管线过桥方式是将给水管设置于桥外，养护维修比较方便，但会影响桥梁侧立面的美观

5、。 本工程采用方案一，设计桥两端给水管根据现场情况接通已建 DN500给水管,在桥梁上敷设的给水管道采用 D377x9 钢管。管道的支承采用可滑移支座支承，根管道共设 8 个，间距 7m 一个。设防烈度：6 度。 图四管道的平面布置 二、考虑管线对桥梁的影响，计算出管线纵向荷载及横向摩擦力 过桥管工艺设计需提供给桥梁专业管道的横向和纵向荷载。下面我就结合纬三路给水管的设计实例，介绍其计算过程。 （一）管线对桥梁荷载分类 4（二） 、垂直荷载计算 1、可滑移支座每个重： 混凝土 0.21m32200kg/m3=462kg 钢筋及钢配件重量合计=75kg 每个支座重=462+75=537Kg 2、

6、每米管内水重： 3.14r21000kg/m39.8KN0.001=0.992KN/m(取 1.0 KN/m) 3、每米管重： 管壁：3.140.377m0.009m7850kg/m39.8KN0.001=0.82KN 砂浆内衬(厚 8mm)：3.14(0.377m-20.009m)0.008m1800kg/m39.8KN0.001=0.16KN/m 每米管重=0.98KN/m 4、每米检修荷载： 取 1KN/m 5、积灰荷载 因本给水管道管径比较小可以忽略计算积灰荷载。 6、冰雪荷载 寒冷地区，当管壁温度在 0以下时，应视具体情况考虑冰雪荷载。柳州市下雪概率较小，考虑下雪时检修的几率很小，故

7、不单独计算冰雪荷载。 57、为减少支座与桥面的震动冲击，在支座下设 4 块橡胶隔震垫，其受力为： 7m2.98KN/m+537kg=2665kg4=666kg 选用 SD6-C-4 型橡胶隔震垫，每块 174174mm。橡胶硬度：60 度。 （三）水平荷载 水平荷载是指管线作用于管架上的水平推力。一般在架空管设计时，考虑到管道热胀冷缩等因素，在管道上加设管道套管式补偿。由于管架为刚性支架，不能适应管道热变形的要求，管道在管架上就会出现相对位移的趋势，从而产生摩擦力 Pm。这个摩擦力就是刚性管架承受的纵向水平推力。可按下列公式计算： Pm=KqG 式中 Pm管道摩擦力 Kq牵制系数，按下表采用；

8、 G管道垂直荷载； 摩擦系数，按下表采用 牵制系数取用表摩擦系数 （四）纬三路过桥给水管水平负荷计算 Pm=KqG=1.0*（0.992+0.98+1）*0.6=0.25 KN/m 参考图集检查比对复核，图集中无 DN350 管，(DN300 为60.20KN/m，DN400 为 0.26KN/m)，计算偏安全 三、考虑热胀冷缩对管线的影响 本工程设计采用管道套管式补偿器进行热应力补偿，桥上支架均采用可滑动支架。支架采用手工电弧焊焊接，所有焊接处均应满焊，焊缝高度与被焊件较小厚度相同。 补偿量可按下式计算：L=（Tmax-Tmin）L 为使补偿器达到最大的补偿效果及减少对支架的作用力，安装前可

9、对补偿器进行“预变形” ，变形量 X 可按下式计算：X=L0.5-（T0-Tmin）/（Tmax-Tmin）以上两式中：管道线性膨胀系数cm/（m.） ，铸铁为 0.0000108；钢为 0.000012；Tmax管道计算最高温度 Tmin管道计算最低温度 L管道计算长度（m） ，（过桥部分管长 72 米）T0管道的安装温度（）当 X 为正值时，表示“预拉” ；X 为负值时，表示“预压” 。 根据柳州实际的情况，最高气温选择 40,最低气温选择-10,纬三路过桥管施工是在夏季 6 月份，安装温度选择 25。经计算，每根给水管的伸缩量为 0.03 米 结语： 本工程给水管道管径比较小，不便采用顶管的施工方案，相对深基坑开挖来说，与道路桥梁同步设计和施工的过桥管线易施工，方便维护，工程造价低。在南方水系冲沟较发达，过桥管有着广泛的应用前景，对加快基本建设速度，节约建设投资，具有重要意义。 参考文献： 71柳金海，不良条件管道工程设计与施工手册：中国物价出版社 2国振喜，曲昭嘉，管道支架设计手册：中国建筑工业出版社 3铁路工程设计手册给水排水：中国铁路出版社 4自承式平直行架空钢管 05S506-1 中国建筑标准设计研究院 5给水排水设计手册一、三册 6城市桥梁设计准则