线缆管架的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种线缆管架，该线缆管架被视为对解决围绕传统管架的设计、制造和架设的当前问题的方案。
【背景技术】
[0002]钢管架结构在油和天然气工业、炼油厂、天然气加工厂、液化天然气厂、石化厂、化工厂、矿山开采厂和发电厂中为主要物体。钢管架结构通常支撑管道以用于在设备、储存罐、实用区与火炬管线之间传送或分配任何液体、气体和蒸汽，其还用作支撑电力线缆盘、器械线缆盘、光机械设备、容器、阀接入平台。
[0003]常规管架大部分是包括系列横向钢框架形式的多层结构性钢框架，横向钢框架由Η截面钢柱和I截面横梁制成，I截面横向梁沿管系统通常隔开6.0Μ的间距分布。横梁与纵向螺柱连接以形成48米长的一个常规架。工业标准惯例对一个架的长度规定50米最大限度以允许每个架在热膨胀和地震行为的期间独立地移动。在现场架设期间，刚基板被工厂焊接至Η截面柱的基部，将刚基板安装至混凝土基座的顶部上并使用高强度锚定螺栓将较厚基板直接连接至基座。基板的底部和混凝土基座的顶部用作混凝土与钢结构之间的接口点。钢管架在技术上要求横向和纵向钢支柱以克服像风力和在两个方向上作用的地震载荷的侧向力而实现及维持横向稳定性。
[0004]通常用于工业的常规管架自行引进到现在为止尚未曾改变也未改善。常规管架在详细工程设计、制造和工程地点的架设阶段的期间具有许多缺陷，或者显著需要新发明的管架克服影响常规管架的完整性的各种问题。这些缺陷导致延迟项目交付和完成。在工程阶段的常见延迟原因是当管与横向钢支撑之间存在碰损问题时。管道工程师确定他们的立场以沿管路不间断地安装管道，管道必须免于碰撞任何支柱元件。另一方面，处理结构分析的结构工程师坚定坚持管道在碰损存在时让步，这是由于支柱是管架的需要维持结构的横向稳定性的主要结构元件，支柱不能容易被重定位也不能被移除，除非满足了工程计算。
[0005]如果常规管架没有足够的横向支柱，结构工程师尤其在较大风力和较大地震力的项目地点处架设较高的架的情况下，在其可允许限度内实现架的横向稳定性方面，在对待其计算机辅助载荷分析上非常挣扎。
[0006]在对具体炼油项目的详细设计阶段的期间解决重重碰损问题和技术失配是典型的主要关注并且在工业界持续重复使人头痛，这是由于结构工程师和管路工程师不能容易解决碰损问题，在工程会议和模型审评期间，在工作场所很多时间浪费在争论上。
[0007]由结构工程师通常采取的克服解决管道对横向支柱的碰损问题的替代解决方案是通过采用将梁端力矩连接到横向框架的柱接头，如果参数满足，这在理论上是可接受的。然而，为了实现钢结构的全端力矩连接，必须是将工字梁的全焊接接头连接至柱，这在架设阶段期间要求大量的项目地点现场焊接工作行为，但是该方法由于许多施工能力问题且引起较长时期的输送而被施工团队严重反对。
[0008]工业上已尝试通过使用端板螺栓形式的连接的方案以消除现场焊接工作，该方法普遍不被结构工程师接受，这是由于端板螺栓连接可以产生与全焊接连接同等能力的低劣的假设。工程理论已证明梁螺栓式端板力矩连接至柱由于在接头之间提供了需要易于架设行为的公差间隙而会产生仅部分的刚度能力。通过简单地查看给予的细节，似乎对载荷分析作出的设想和架设要求技术上不匹配。尽管存在这些技术失配，工业上仍采用该布置以避免在架设阶段的大量的现场全焊接行为，大量全焊接行为可能潜在地延伸对于项目预算要求多余成本的重要事件。
[0009]进一步尝试寻找方案，对于具体的接头，每当在柱凸缘与主梁的端板之间存在意外的间隙时，工业上允许在现场架设期间，螺栓式端板接头连接区域的90%和柱凸缘必须全接触的状况，以在不使用插入板填充间隙的情况下满足工程要求。然而，该状况似乎再次令架设团队难以成功，这是由于如果在接头之间存在间隙时，钢部件不能简单地竖立，这是因为钢部件会要求对螺栓过度施加拧紧力，这对受过度应力的螺栓又成为高度危险。螺栓的过度应力和拧紧失效的情况在现场在架设期间已大量存在，并且在多数情况已造成延迟架设时间以及某些已导致小事故。
[0010]为了防止螺栓的过度应力，尤其在间隙大于公差限度的情况，同意施工团队中的默认特许以允许使用插入板填充间隙，这明显违反90%工程条件参数。施工团队件的该不适当行为被工程团队在技术上反对和争论，因为严重偏离被质量控制团队严肃考虑的设计规范，因为架设结构钢的贫弱质量实践导致施工团队的不符合要求行为的结局。相反，施工团队为自己辩护，他们反过来指责工程团队给出的是难以在项目现场施工的设计图纸从而导致恶劣的架设质量，因此工程团队是组织中最差劲的团队。这一闹剧未曾改变且目前仍在活跃。
[0011]由工业专家制作的合作方案对与清除的多层问题没有任何帮助，该趋势在工业内从项目到项目遗留，项目团队之间的争论不时持续发生。工业没有任何选择，架设活动必须如计划的进行以满足目标的项目交付。这些多层问题保留为未解决，对全球的结构工程/土木工程实践而言成为很大挑战。
[0012]本发明的线缆管架视为解决了多层问题；消除了管道碰损问题，最小化了工作场所争论，重新获得了工程中的完整性，实现了架设质量并且完成了项目交付。除了解决常规管架目前问题以外，本发明通过节省大量吨数的钢、人工时间、时间表和金钱，从而有利于工业大时代。
【发明内容】
[0013]本发明是有助于在工业工作的多元工程师的解决方案的公开，多元工程师持续在其工作场所从常规管架的工程设计阶段、车间制造、车间焊接和现场架设持续面临各种技术挑战。
[0014]本发明针对线缆管架，本发明的线缆管架的结构系统采用张紧线缆支撑横向框架沿纵向方向的侧向移动，线缆管架是零支柱管架，完全消除管碰碎问题，解决技术失配和工程、施工以及质量控制团队成员之间的争论。
[0015]本发明生产坚固横向框架，其通过采用浇注混凝土的合成中空柱主要支撑管路。基于此，在中空钢截面柱内形成和限定了实体混凝土柱。实体混凝土柱通过穿过与中空管柱具有相同直径的基板的切口直接附接至混凝土基座的顶部，最小1.0米高的起始钢筋(starter steel bars)置于混凝土基座上并穿过进入中空钢柱的基板的切口，当混凝土固化时，该布置产生基部处的全刚性连接，如果基部具有刚性支撑，其具有承受侧向稳定性的能力。因此，不再要求基部处的竖直支撑，从而产生地面的零支柱管路。引人关注的是，单独在基部极大减少了钢板、加固板和锚定螺栓的吨数。
[0016]另一点是，通过在梁与柱的接头处采用通过与每架层的梁凸缘对准放置的加强环而全焊接至组合柱的600mm长度截断主工字梁实现全刚性，主梁的拼接移动至距柱的面600mm的安全距离，该安全距离已减小内力，可以仅通过简单连接设计容易地处理任何可能的间隙并且现场架设变得更加简单，因此完全消除了螺栓过度应力的技术问题且实现了良好架设质量。
[0017]本发明要求将拼接点移动离开柱的面的独创策略，已解决了技术失配，这是由于本发明采用将梁直接焊接接头连接至柱的面，因此产生了独特的全端力矩连接能力，在技术和理论上匹配载荷分析。在架设期间，对接触90%接头表面的条件需要的技术问题不再合适。该新布置在线缆管架的上层产生零支柱管路，从而完全消除碰损的机会。在现场交付之前，作为制造事项，截断工字梁全焊接至中空钢柱。
[0018]在现场架设期间，首先必须建立锚定结构，锚定结构要架设在指定位置且要在框架之前浇注混凝土以给出充足的固化时间，混凝土必须在实施任何锚定工作之前固化。在现场架设框架以前，通过将制造中的柱在放下位置螺栓连接至截断工字梁和主梁被组装。吊杆起重机和散布机将用于整体或分段地提升组装的框架到希望的位置，将在架设期间使用附接在框架的两侧的临时拉线装置以将架设的框架保持在竖直对准。
[0019]—旦所有横向框架被架设且完全对准，从锚定结构的一端一直到另一端连续安装水平张紧线缆，将使用附接至线缆的螺旋扣调整必要增量调节以实现框架的完美竖直对准。这些张紧线缆将设计成保持横向框架沿纵向轴线微小侧向移动的永久侧向支撑件。锚定结构明显位于管架长度的亮度，对本发明起重要作用。
[0020]通过对结构系统采用组合柱，中空钢柱浇注混凝土，一旦达成混凝土的固化阶段，产生坚固结构框架。该坚固性是在基部具有刚想连接的组合柱的产物，并且横向框架的柱与梁全刚性接头连接。这些框架在物理和理论上证明是高度抵抗横向和纵向方向的侧向力，这些结构有益处，独创地采用具有钩环和螺旋口的张紧线缆以替代普遍用作常规管架的纵向螺柱的常规实体工字梁截面。使用张紧线缆作为对实体工字梁螺柱的替代的独创策略解决了巨大吨数的结构钢、用于制造、车间焊接和架设的时间。张紧线缆、钩环、螺旋扣和加固板的尺寸和强度通过工程计算决定。
[0021]管架的杂项(miscellaneous)非结构部件通过挂钩件例如步行小道、线缆盘、楼梯间、出口楼梯连接至主结构系统，仅当需要时，斜支撑的较小管道、特殊管道沿纵向轴