专利名称：大跨度输油(气)管道的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输送油(气)管道，尤其为一种大跨度无需支撑的架空输油(气)管道。
长距离大跨度过江过河翻山越岭的输油管道，除其自身重量以外，还有管内输送物质的重量，通常大跨度输油(气)管道采取沿桥梁排布或迂回绕过的方法来解决。以上举例都表明，大跨度水平线性排布固定物在一段距离上都需要相应的支承基础，这为施工带来了麻烦，也大大提高了工程造价。原油、天然气长距离输送经常会遇到河流、峡谷等特殊的大跨度地段，一般通过架设桥梁来加以解决，施工成本高，受地形、地貌影响大。
本发明的目的是提供一种全新结构的输油(气)管道，有效地解决输油(气)管道大跨度架设时其自身重量及其承载的问题，从而实现大跨度架设输油(气)管道无支撑或少支撑，降低工程造价。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，它由普通输油(气)管道与双力准刚性承载结构组合而成，双力准刚性承载管道由以下各部分构成，双力级联体、若干根拉力钢索、定位端头与定位端尾、连接体、张力装置等构成，双力级联体又由若干“双力”基本单元依次紧密嵌套构成，双力基本单元为带有退八的圆筒，该圆筒的大口处有飞边盘，该飞边盘上开有若干缺口，飞边盘上的缺口数与拉力钢索的根数相同，双力基本单元的小口端为开口，若干根拉力钢索的两端分别固定在定位端头和定位端尾上，双力级联体的小口端嵌入到定位端头的凹槽中，双力级联体的大口端顶靠一连接体，张力装置设置于连接体与定位端尾之间，双力级联体和张力装置所形成的足够的合张力与钢索产生的拉紧力相抵消，使此段成为一个准刚性的承载结构，此承载结构中定位端头、连接体、定位端尾中央均设置有通孔，而可将此段准刚性承载结构套装在普通输油(气)大跨度无支撑管道的外部，并将此段准刚性承载结构的两端固定于支承座上。
另外，本技术方案中所述的双力准刚性承载结构本身也可作为输油(气)管道大跨度无支撑段，即将普通输油(气)管道与双力准刚性承载结构的两端口对接。
在上述技术方案中，张力装置由若干千斤顶构成，位于连接体与定位端尾之间的诸千斤顶平行推顶此两者以形成足够的张力。此外，张力装置还可由若干钢板和若干钢榫组成，钢板上设置有坡度沟槽，沟槽的宽度与钢榫的宽度相同，通过沿钢板上坡度沟槽楔入钢榫再增加钢板厚度以获得足够的张力。
本发明给出的“双力”准刚性承载结构主要运用作用力和反作用力的原理，一个是作用力，该作用力由诸双力基本单元产生，该作用力沿双力级联体延伸而延长，另一个是反作用力，它来自拉力钢索的拉力。拉力钢索上的拉力一定要达到足够的强度，这样才能使未经焊接而级联成一体的双力级联体上作用力的有效传递，因为诸“双力”基本单元若没有拉力，就不能形成相应的反作用力，钢索拉力越大，“双力”基本单元上形成的反作用力也就越大。
本发明给出的“双力”准刚性承载结构水平放置时，能承载相当大的载荷，而将“双力”准刚性承载结构是竖立放置所能承载的载荷就相当小。这表明，“双力”准刚性承载结构有横劲，没有竖劲。以上特点在一个简单的承载实验中得到了验证。该实验是，用某种金属材料制成一根10米长的杠杆，再用同一种金属材料制成“双力”准刚性承载结构，并使该结构的整体质量、外部尺寸大小均与前述10米长的金属杠杆相同，将这两类“杠杆”放置在支架上承担同样重的压力时就能发现两类“杠杆”上受力会出现以下三种不同情况，第一，“双力杠杆”受力以后不弯曲，而普通杠杆则向下弯曲，前者所承受压力的能力远大于后者；第二，普通杠杆受力方向是向下的，而“双力杠杆”受力方向是沿着双力基本单元的侧壁向两端传递开去的；第三，在普通杠杆上，距离杠杆支点1米的地方和5米的地方杠杆承受的压力是不同的，按照力学定理，力乘力距等于重乘重距，那么，普通杠杆在距离支点l米的地方只能承担5吨的话，到距离支点5米的地方则只能承担1吨，而在“双力杠杆”上的情况大不相同，距离该杠杆支点1米的地方和距离杠杆支点5米的地方，它们受压力以后出现的情况却是，在距离该杠杆支点5米的地方和距离支点1米的地方它们承受的压力是一样的，不存在力学上的力乘力距的关系，因此这就给力学方面带来了新的研究课题。也就是说，“双力杠杆”违背了力学定理，主要原因是“双力杠杆”上面的反作用力的形成改变了力学定理适用的条件，因为普通杠杆上面没有反作用力，故它是符合力学定理的，而“双力杠杆”上面有反作用力并且各个地方反作用力都是一样大小，什么地方受到压力，什么地方就产生新的反作用力来顶住压力，故它只存在重乘重距的定理。有关该实验现象的更进一步仔细定量分析，只能通过深入的实验得到。
本发明给出的“双力”准刚性承载结构可作为输油(气)管道之类水平载荷建筑物的基本承载部件。当载荷置于该结构上时，载荷的重力分解成为双力级联体中每一个双力基本单元上水平方向上的作用力，而此水平方向上的因载荷而增加的作用力又被拉力钢索的拉力所抵消。定性地讲，该结构载荷能力的大小与双力基本单元所用材料的强度成正比，与拉力钢索的抗拉强度成正比，同时与双力级联体中诸基本单元级联的紧密程度有关，换言之，只有到了双力基本单元材料质量大小不能承受的情况下，该结构才会断裂。
本发明的优点是，架空输油(气)管道采用“双力”准刚性承载结构改变现有水平架空承载建筑物建造结构模式，可降低工程造价，更加适应复杂的地形、地貌，这无疑会引发大跨度输油(气)管道建造方面的一场重大变革。
附图l是本发明双力基本单元的形状结构示意图。
附图2是附
图1的左视图。
附图3是本发明双力准刚性承载结构示意图。
附图4是本发明实施例所给出的高架输油管道结构示意图。
以上附图中，1是退八圆筒，2是飞边盘，3是飞边盘缺口，4是定位端头，5是张力装置，6是连接体，7是钢索，8是双力级联体，9是连接体，10是张力装置，11是定位端尾，12是普通输油(气)管道，13是支承座。
下面结合附图介绍本发明的两个具体实施例。
实施例一双力准刚性承载结构模型实际载荷能力演示。
本实施例通过在一个实际的双力承载结构模型进行荷载实验来演示此结构的载荷能力。此结构中，拉力钢丝绳的直径为10毫米，用单个重量约20克的塑料漏斗做双力基本单元，在1米长的钢丝绳上配上一百个紧密级联的塑料漏斗，漏斗级联体的头部插入固定在水泥预制的定位端头上，张力紧固装置的一端面紧靠漏斗级联体的尾部，张力紧固装置的另一端面紧靠定位端尾，调节增加张力紧固装置的张力，可使级联体固定于定位端头与定位端尾之间。在本实施例中，张力紧固装置采用的是木板加木榫来产生紧固所需的张力，首先在级联体与定位端尾之间的缝隙中放置木板，然后沿着木板上的斜坡槽打入木榫以得到足够的张力。实验显示，它的荷载可达500公斤以上，并且钢丝绳没有向下弯曲的弧度。试设想，如果双力长基本单元换成金属材料，它的荷载能力还会大大增强。
实施例二是组合运用双力准刚性承载结构建造大跨度输油(气)管道。首先，在河流两岸或山谷两侧建立起对应的支承座，再将定位端头和定位端尾固定于支承座上，用替代张力的钢索相向拉住定位端头和定位端尾，再将诸拉力钢索的一端固定在定位端头上，另一端固定在定位端尾上，且位于定位端头与定位端尾之间钢索的长度精确一致，然后，逐个首尾安装级联双力基本单元，要求相邻两双力基本单元之间严格紧密嵌套，同时诸拉力钢索也依次嵌入组成双力级联体的每个双力单元外翻边上的槽口中，双力级联体的小口端处插入定位端头上的通孔中，双力级联体的大口端紧靠带有通孔的连接体，用四个千顶组成的张力装置分别置于连接体与定位端尾之间，在该张力装置的张力不断增加过程中所形成的合张力使定位端头和定位端尾作相向运动，逐步拉紧钢索，但固定于定位端头与定位端尾上的钢索则限制定位端头和定位端尾的相向运动，这样，钢索的拉力与双力长级联体以及张力紧固装置所产生的合张力达到平衡，此时替代张力钢索原先存在的相向拉力也消失。这样，再将普通输油(气)管道穿过此段准刚性承载结构的中心，或者在组装此段准刚性承载结构时预先放置普通输油(气)管道，最后通过将输油(气)管道连接为一个整体。
实施例三本实施例的架设组装过程基本同实施例二，所不同的是直接利用双力准刚性承载结构作为输油(气)管道，即将准刚性承载普通输油(气)管道与双力准刚性承载结构的两端口对接连通，从而达到输油(气)管道大跨度无需支撑的目的。为了便于对接连通，将已达到平衡状态的钢索固定在连接体上，这样可以拆除定位端尾，使普通输油(气)管道与大跨度无需支撑承载结构两端口的对接更加容易。同理，也可以在定位端头处用一连接体与双力级联体的一端相固定，也在定位端头与此连接体之间设置张力装置，当钢索达到所需要的平衡状态后，将钢索也固定于该连接体上，同样地拆除定位端头。此时，双力级联体两端的连接体在钢索作用下既起到固定作用，又起到了与普通输油(气)管道连接作用。
权利要求
1.一种大跨度输油(气)管道，其特征在于它由普通输油(气)管道与双力准刚性承载结构组合而成，双力准刚性承载管道由以下各部分构成，双力级联体、若干根拉力钢索、定位端头与定位端尾、连接体、张力装置等构成，双力级联体又由若干“双力”基本单元依次紧密嵌套构成，双力基本单元为带有退八的圆筒，该圆筒的大口处有飞边盘，该飞边盘上开有若干缺口，飞边盘上的缺口数与拉力钢索的根数相同，双力基本单元的小口端为开口，若干根拉力钢索的两端分别固定在定位端头和定位端尾上，双力级联体的小口端嵌入到定位端头(或连接体)的凹槽中，双力级联体的大口端顶靠一连接体，张力装置设置于连接体与定位端尾(和定位端头)之间，双力级联体和张力装置所形成的足够的合张力与钢索产生的拉紧力相抵消，使此段成为一个准刚性的承载结构，此承载结构中定位端头、连接体、定位端尾中央均设置有通孔，而可将此段准刚性承载结构套装在普通输油(气)大跨度无支撑管道的外部，并将此段准刚性承载结构的两端固定于支承座上。
2.根据权利要求1所述的大跨度输油(气)管道，其特征在于所述的双力准刚性承载结构本身作为输油(气)管道大跨度无支撑段，即将普通输油(气)管道与双力准刚性承载结构的两端口对接。
3.根据权利要求1、2所述的大跨度输油(气)管道，其特征在于双力级联体的两端均设置有连接体，在定位端头与邻近的连接体之间设置张力装置，在定位端尾与邻近的连接体之间也设置张力装置，当钢索、双力级联体之间达到所需要的平衡状态后，再将钢索固定于连接体上，拆除定位端头和定位端尾。
4.根据权利要求1、3所述的大跨度输油(气)管道，其特征在于所述的张力装置由若干千斤顶构成，位于连接体与定位端尾之间的诸千斤顶平行推顶此两者。
5.根据权利要求1、3所述的大跨度输油(气)管道，其特征在于所述的张力装置由若干钢板和若干钢榫组成，钢板上设置有坡度沟槽，沟槽的宽度与钢榫的宽度相同。
全文摘要
本发明提出一种大跨度输油(气)管道,它使用了一种准刚性承载结构,该结构由若干“双力”基本单元依次紧密嵌套构成双力级联体,若干根拉力钢索的两端分别固定在定位端头和定位端尾上,双力级联体和张力装置呈一直线卡固在定位端头与定位端尾之间,双力级联体和张力装置所形成的足够的合张力与钢索产生的拉紧力相抵消,形成一个准刚性的承载结构。此准刚性承载结构的两端固定于支承座上,再将普通输油(气)管道置于此结构中央,或将该结构直接作为输油(气)管道大跨度无支撑段,即将该结构与普通输油(气)管道的端口对接。
文档编号F16L9/22GK1286365SQ0011257
公开日2001年3月7日 申请日期2000年9月27日 优先权日2000年9月27日
发明者李百豪 申请人:李百豪