線纜管架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種線纜管架，該線纜管架被視為對解決圍繞傳統管架的設計、制造和架設的當前問題的方案。
【背景技術】
[0002]鋼管架結構在油和天然氣工業、煉油廠、天然氣加工廠、液化天然氣廠、石化廠、化工廠、礦山開采廠和發電廠中為主要物體。鋼管架結構通常支撐管道以用于在設備、儲存罐、實用區與火炬管線之間傳送或分配任何液體、氣體和蒸汽，其還用作支撐電力線纜盤、器械線纜盤、光機械設備、容器、閥接入平臺。
[0003]常規管架大部分是包括系列橫向鋼框架形式的多層結構性鋼框架，橫向鋼框架由Η截面鋼柱和I截面橫梁制成，I截面橫向梁沿管系統通常隔開6.0Μ的間距分布。橫梁與縱向螺柱連接以形成48米長的一個常規架。工業標準慣例對一個架的長度規定50米最大限度以允許每個架在熱膨脹和地震行為的期間獨立地移動。在現場架設期間，剛基板被工廠焊接至Η截面柱的基部，將剛基板安裝至混凝土基座的頂部上并使用高強度錨定螺栓將較厚基板直接連接至基座。基板的底部和混凝土基座的頂部用作混凝土與鋼結構之間的接口點。鋼管架在技術上要求橫向和縱向鋼支柱以克服像風力和在兩個方向上作用的地震載荷的側向力而實現及維持橫向穩定性。
[0004]通常用于工業的常規管架自行引進到現在為止尚未曾改變也未改善。常規管架在詳細工程設計、制造和工程地點的架設階段的期間具有許多缺陷，或者顯著需要新發明的管架克服影響常規管架的完整性的各種問題。這些缺陷導致延遲項目交付和完成。在工程階段的常見延遲原因是當管與橫向鋼支撐之間存在碰損問題時。管道工程師確定他們的立場以沿管路不間斷地安裝管道，管道必須免于碰撞任何支柱元件。另一方面，處理結構分析的結構工程師堅定堅持管道在碰損存在時讓步，這是由于支柱是管架的需要維持結構的橫向穩定性的主要結構元件，支柱不能容易被重定位也不能被移除，除非滿足了工程計算。
[0005]如果常規管架沒有足夠的橫向支柱，結構工程師尤其在較大風力和較大地震力的項目地點處架設較高的架的情況下，在其可允許限度內實現架的橫向穩定性方面，在對待其計算機輔助載荷分析上非常掙扎。
[0006]在對具體煉油項目的詳細設計階段的期間解決重重碰損問題和技術失配是典型的主要關注并且在工業界持續重復使人頭痛，這是由于結構工程師和管路工程師不能容易解決碰損問題，在工程會議和模型審評期間，在工作場所很多時間浪費在爭論上。
[0007]由結構工程師通常采取的克服解決管道對橫向支柱的碰損問題的替代解決方案是通過采用將梁端力矩連接到橫向框架的柱接頭，如果參數滿足，這在理論上是可接受的。然而，為了實現鋼結構的全端力矩連接，必須是將工字梁的全焊接接頭連接至柱，這在架設階段期間要求大量的項目地點現場焊接工作行為，但是該方法由于許多施工能力問題且引起較長時期的輸送而被施工團隊嚴重反對。
[0008]工業上已嘗試通過使用端板螺栓形式的連接的方案以消除現場焊接工作，該方法普遍不被結構工程師接受，這是由于端板螺栓連接可以產生與全焊接連接同等能力的低劣的假設。工程理論已證明梁螺栓式端板力矩連接至柱由于在接頭之間提供了需要易于架設行為的公差間隙而會產生僅部分的剛度能力。通過簡單地查看給予的細節，似乎對載荷分析作出的設想和架設要求技術上不匹配。盡管存在這些技術失配，工業上仍采用該布置以避免在架設階段的大量的現場全焊接行為，大量全焊接行為可能潛在地延伸對于項目預算要求多余成本的重要事件。
[0009]進一步嘗試尋找方案，對于具體的接頭，每當在柱凸緣與主梁的端板之間存在意外的間隙時，工業上允許在現場架設期間，螺栓式端板接頭連接區域的90%和柱凸緣必須全接觸的狀況，以在不使用插入板填充間隙的情況下滿足工程要求。然而，該狀況似乎再次令架設團隊難以成功，這是由于如果在接頭之間存在間隙時，鋼部件不能簡單地豎立，這是因為鋼部件會要求對螺栓過度施加擰緊力，這對受過度應力的螺栓又成為高度危險。螺栓的過度應力和擰緊失效的情況在現場在架設期間已大量存在，并且在多數情況已造成延遲架設時間以及某些已導致小事故。
[0010]為了防止螺栓的過度應力，尤其在間隙大于公差限度的情況，同意施工團隊中的默認特許以允許使用插入板填充間隙，這明顯違反90%工程條件參數。施工團隊件的該不適當行為被工程團隊在技術上反對和爭論，因為嚴重偏離被質量控制團隊嚴肅考慮的設計規范，因為架設結構鋼的貧弱質量實踐導致施工團隊的不符合要求行為的結局。相反，施工團隊為自己辯護，他們反過來指責工程團隊給出的是難以在項目現場施工的設計圖紙從而導致惡劣的架設質量，因此工程團隊是組織中最差勁的團隊。這一鬧劇未曾改變且目前仍在活躍。
[0011]由工業專家制作的合作方案對與清除的多層問題沒有任何幫助，該趨勢在工業內從項目到項目遺留，項目團隊之間的爭論不時持續發生。工業沒有任何選擇，架設活動必須如計劃的進行以滿足目標的項目交付。這些多層問題保留為未解決，對全球的結構工程/土木工程實踐而言成為很大挑戰。
[0012]本發明的線纜管架視為解決了多層問題；消除了管道碰損問題，最小化了工作場所爭論，重新獲得了工程中的完整性，實現了架設質量并且完成了項目交付。除了解決常規管架目前問題以外，本發明通過節省大量噸數的鋼、人工時間、時間表和金錢，從而有利于工業大時代。
【發明內容】
[0013]本發明是有助于在工業工作的多元工程師的解決方案的公開，多元工程師持續在其工作場所從常規管架的工程設計階段、車間制造、車間焊接和現場架設持續面臨各種技術挑戰。
[0014]本發明針對線纜管架，本發明的線纜管架的結構系統采用張緊線纜支撐橫向框架沿縱向方向的側向移動，線纜管架是零支柱管架，完全消除管碰碎問題，解決技術失配和工程、施工以及質量控制團隊成員之間的爭論。
[0015]本發明生產堅固橫向框架，其通過采用澆注混凝土的合成中空柱主要支撐管路。基于此，在中空鋼截面柱內形成和限定了實體混凝土柱。實體混凝土柱通過穿過與中空管柱具有相同直徑的基板的切口直接附接至混凝土基座的頂部，最小1.0米高的起始鋼筋(starter steel bars)置于混凝土基座上并穿過進入中空鋼柱的基板的切口，當混凝土固化時，該布置產生基部處的全剛性連接，如果基部具有剛性支撐，其具有承受側向穩定性的能力。因此，不再要求基部處的豎直支撐，從而產生地面的零支柱管路。引人關注的是，單獨在基部極大減少了鋼板、加固板和錨定螺栓的噸數。
[0016]另一點是，通過在梁與柱的接頭處采用通過與每架層的梁凸緣對準放置的加強環而全焊接至組合柱的600mm長度截斷主工字梁實現全剛性，主梁的拼接移動至距柱的面600mm的安全距離，該安全距離已減小內力，可以僅通過簡單連接設計容易地處理任何可能的間隙并且現場架設變得更加簡單，因此完全消除了螺栓過度應力的技術問題且實現了良好架設質量。
[0017]本發明要求將拼接點移動離開柱的面的獨創策略，已解決了技術失配，這是由于本發明采用將梁直接焊接接頭連接至柱的面，因此產生了獨特的全端力矩連接能力，在技術和理論上匹配載荷分析。在架設期間，對接觸90%接頭表面的條件需要的技術問題不再合適。該新布置在線纜管架的上層產生零支柱管路，從而完全消除碰損的機會。在現場交付之前，作為制造事項，截斷工字梁全焊接至中空鋼柱。
[0018]在現場架設期間，首先必須建立錨定結構，錨定結構要架設在指定位置且要在框架之前澆注混凝土以給出充足的固化時間，混凝土必須在實施任何錨定工作之前固化。在現場架設框架以前，通過將制造中的柱在放下位置螺栓連接至截斷工字梁和主梁被組裝。吊桿起重機和散布機將用于整體或分段地提升組裝的框架到希望的位置，將在架設期間使用附接在框架的兩側的臨時拉線裝置以將架設的框架保持在豎直對準。
[0019]—旦所有橫向框架被架設且完全對準，從錨定結構的一端一直到另一端連續安裝水平張緊線纜，將使用附接至線纜的螺旋扣調整必要增量調節以實現框架的完美豎直對準。這些張緊線纜將設計成保持橫向框架沿縱向軸線微小側向移動的永久側向支撐件。錨定結構明顯位于管架長度的亮度，對本發明起重要作用。
[0020]通過對結構系統采用組合柱，中空鋼柱澆注混凝土，一旦達成混凝土的固化階段，產生堅固結構框架。該堅固性是在基部具有剛想連接的組合柱的產物，并且橫向框架的柱與梁全剛性接頭連接。這些框架在物理和理論上證明是高度抵抗橫向和縱向方向的側向力，這些結構有益處，獨創地采用具有鉤環和螺旋口的張緊線纜以替代普遍用作常規管架的縱向螺柱的常規實體工字梁截面。使用張緊線纜作為對實體工字梁螺柱的替代的獨創策略解決了巨大噸數的結構鋼、用于制造、車間焊接和架設的時間。張緊線纜、鉤環、螺旋扣和加固板的尺寸和強度通過工程計算決定。
[0021]管架的雜項(miscellaneous)非結構部件通過掛鉤件例如步行小道、線纜盤、樓梯間、出口樓梯連接至主結構系統，僅當需要時，斜支撐的較小管道、特殊管道沿縱向軸