发布时间：2023-08-03 16:44:31
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的管道结构设计规范样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
关键词：主烟道，自振频率，变形，钢材强度设计值
1. 工程概况
近年来，1000MW机组已逐渐代替600MW机组，成为国内火力发电厂建设的主力机型。火力发电厂随着机组容量的加大，烟气流量加大，例如：某300MW机组工程，主烟道截面尺寸4.5mx9m；某600MW机组工程，主烟道截面尺寸6.0mx11m；华电国际山东某1000MW机组工程，主烟道截面尺寸7.5mx12.0m。
2. 主要设计思路
在以往的火力发电厂工程设计中，主烟道一般由工艺专业负责，根据《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T 5121―2000）（以下简称《煤粉管道规程》）进行设计。在工艺规程中，考虑了烟气压力、积灰、风载、雪载等对烟道顶底面、侧面的局部影响，没有考虑风载等水平荷载对烟道整体的影响。现行的《煤粉管道规程》为2001年1月1日实施，至今已有十几年时间，火力发电厂的规模、容量、机组参数等均有了很大的发展，随着烟道截面的加大，按现行工艺规程进行烟道设计是否安全可靠，应进行验证。针对上述情况，本工程钢烟道的设计，确定以下设计思路：
(1)初步确定烟道结构布置两个方案。
(2)按《煤粉管道规程》进行道体面板和加固肋设计，确定道体面板厚度和加固肋的规格、间距。
(3)按土建结构规范规程，对设计结果进行结构强度、自振频率等复核。
3. 主烟道按《煤粉管道规程》设计
根据《煤粉管道规程》，本工程对道体面板和横向加固肋应分别按强度（应力）、刚度（挠度）、振动（频率）条件进行设计，控制加固肋和道体面板自振频率分别≥40Hz（振动设计）和≥40Hz（常规设计）。本工程主烟道远离风机口，第一自振频率应≥20Hz（常规设计）。
(1) 主烟道截面尺寸7.5m（宽）x12.8m（高），加固肋按刚接设置，结构布置方案如下：
方案一：在烟道内部设置两道水平内撑杆，将高度三等分，再在上部分、下部分设置斜撑杆，呈三角形布置。
方案二：在烟道内部设置两道水平内撑杆，将高度三等分，再设置一道竖向内撑杆，将宽度两等分，无斜撑杆。
(2)道体面板设计荷载统计
道体及
受力面
分项荷载
组合设计荷载 当量荷载
内压q0 自重q1 保温q2 积灰q3 雪载q4 风载q5 ∑q ∑qdl
正压道体
顶面 +q0 - q1 - q2 0 - q4 + q5 q0- q1- q2- q4+ q5 - q1- q2- q4+ q5
侧面 +q0 0 0 0 0 + q5 q0 + q5 + q5
底面 +q0 + q1 + q2 + q3 0 + q5 q0+q1+ q2+ q3+ q5 + q1+ q2+q3+ q5
负压道体
顶面 -q0 - q1 - q2 0 - q4 + q5 -q0- q1- q2- q4+ q5 - q1- q2- q4+ q5
侧面 -q0 0 0 0 0 - q5 -q0 - q5 - q5
底面 +q0 + q1 + q2 + q3 0 + q5 q0+q1+ q2+ q3+ q5 + q1+ q2+q3+ q5
注：1、荷载方向，由道体向外为“＋”，向内为“－”。
(3)道体面板设计荷载统计道体面板和加固肋的按以下设计，确定面板厚度、加固肋规格
道体面板和加固肋的计算条件
计算
项 目 强度条件 刚度条件 振动条件（常规设计）
道体面板跨度 Smax=55•δ•（［σ］t／∑q）1/2＋50(mm) Smax=84•δ•（E／∑q）1/3＋50(mm) Smax=116•δ1/2•E1/4＋50(mm)
加固肋选型(简支) Lmax=2828•（Z•［σ］t／∑q•S）1/2＋50(mm) Lmax=1243•（E•.I／∑q•.S）1/3＋50(mm) Lmax=498•(E•I/G)1/4 +50(mm)
加固肋选型(固支) Lmax=3464•（Z•［σ］t／∑q•S）1/2＋50(mm) Lmax=1566•（E•.I／∑q•.S）1/3＋50(mm) Lmax=542•(E•I/G)1/4 +50(mm)
(4)根据《煤粉管道规程》的要求，以上“方案一、方案二”加固肋的设计条件相同，加固肋规格、间距相同，设计结果无区别。
4. 主烟道土建规程复核
(1)主烟道轴向变形核算
烟道固定支座的设置，应保证烟道随温度变化引起的轴向变形，小于膨胀节允许变形的要求。本工程烟道固定支座最大间距为L=25m，烟道安装初始温度T=10℃，烟气最高温度Tmax=150℃，膨胀节轴向变形允许值85mm。
膨胀节两侧烟道膨胀轴向变形之和：
u=αS•(Tmax-T) •L=1.2x10-5x(150-10)x25000=42mm
轴向变形满足要求。
(2)主烟道结构复核
本工程采用STAAD PRO V8i结构分析软件对“方案一、方案二”进行了结构分析。
STAAD PRO V8i结构分析软件计算结果
计算应力
（N/mm2） 横向变形
（mm） 允许变形
（mm） 结论
方案一 170 11.5 ±26 计算应力在规程允许范围内，横向变形满足允许变形要求
方案二 232 105 ±26 计算应力超出规程允许范围，横向变形不满足允许变形要求
注：1）计算应力――加固肋最大计算应力
2）水平位移――烟道顶部最大横向计算变形
3）允许变形――烟道膨胀节允许横向变形
风载等水平荷载对烟道整体影响明显，影响烟道的结构安全和使用。
(3)主烟道自振频率复核
根据STAAD PRO V8i结构分析软件对方案一计算结果，道体面板第一振型自振频率27.8Hz，加固肋第一振型自振频率46.0Hz，均≥20Hz（常规设计），满足要求。
5. 工艺规程与土建规程钢材力学性能的差异
Q235B钢材力学性能(150℃)
弹性摸量E（N/mm2） 结构强度（N/mm2）
《煤粉管道规程》 1.96x105 125
《钢结构设计规范》 2.06x105 183
注：(1)结构强度――对于《煤粉管道规程》，为钢材的许用应力；对于《钢结构设计规范》，为钢材的强度设计值。
(2)150℃钢材强度设计值约折减f ≈ 0.85x215=183 N/mm2
《煤粉管道规程》和《钢结构设计规范》中，弹性模量E基本一致。
《煤粉管道规程》和《钢结构设计规范》中，钢材Q235B许用应力与钢材强度设计值183 N/mm2差别较大，分析如下：
《煤粉管道规程》采用的是许用应力设计法，各项荷载均采用标准值。土建规程采用的是基于概率理论的极限状态设计方法，各项荷载均采用设计值，若参照结构规范，则钢材Q235B许用应力乘荷载分项系数，则125x1.35=168 N/mm2 ，小于183 N/mm2 ，二者差值约为9%，大致相当，《煤粉管道规程》略显保守。
6. 结论
单纯按《煤粉管道规程》主烟道设计，没有考虑风载等水平荷载对烟道整体的影响，存在安全隐患，需要按土建规程进行复核。
鉴于笔者水平有限，文中难免有考虑不道支处，本文旨在共享工程设计中的经验，为今后类似工程提供借鉴参考。
参考文献
1. 《烟囱设计规范》（GB 50051-2002）
2. 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T 5121―2000）
3. 《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》（DL/T 5121― 2000）配套计算方法
关键词： 锅炉房 平面布置 结构设计 专业结合
工业场地锅炉房是个比较繁琐的工程，设计起来应理清思路，循序渐进，下面就本人设计的工业场地锅炉房谈几点体会。
中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：
一、建筑平面布置及相关要求：
工业场地锅炉房一般由锅炉间、辅助间、凝结水箱间、配电间、控制室、烟筒烟道等组成。首先应根据设备专业、选煤专业、总图专业等提供的房屋尺寸功能、地形合理布置平面结构选型，然后根据《锅炉房设计规范》的具体要求详细布置建筑平立剖图。以下是建筑设计中一些值得注意的问题：
1、锅炉间与其他房间应用防火墙隔开；
2、锅炉间门窗的开洞应满足该房间占地面积10%的泄压面积，且应满足通风和采光的要求；
3、化验室应设有洗涤设施，窗户应防尘，墙面应为白色、不反光，化验台及地面应有防腐措施；
4、油泵房、凝结水箱间、地沟、水池等应符合《工业建筑防腐规范》的相关规定；
5、锅炉房应预留能通过设备最大搬运件的安装洞，安装洞最好设在门窗洞或非承重墙的位置；
6、控制室的观察窗应朝锅炉操作面开设，要有足够的实现，且要有一定的抗爆能力；
7、锅炉房内一般装有鼓风机、水泵等振动大的设备，应采取必要的隔振措施。
二、结构设计中的意事项：
一般多层结构多为框架结构，材料多为钢筋混凝土，也有部分工程为钢结构，混凝土较钢结构的耐久性要好。下面对结构设计中提几点注意事项：
1、主结构的基础形式优先选用筏板基础，也可用柱下独立基础。筏板基础的整体性好，砌体填充墙落至筏板，由于锅炉房设备及管道繁多，墙体开洞较多，直接将墙体落至筏板，可有效避免地基梁与预留洞的冲撞；
2、锅炉荷载大，体积大，锅炉基础应做成钢筋混凝土基础，该基础的形式比较复杂，预留孔及埋件多而杂；3、设备基础在锅炉房设计中也是很重要的一部分，其中包含辅助间、凝结水箱间、鼓风机间的设备以及除尘器的基础。这些基础应根据设备运行重量及受力方式来计算，若落于回填土上，应夯实填平，不满足承载力要求的应采取相应的处理措施；
4、锅炉房楼地面和屋面的活荷载应根据工艺设备和检修的荷载要求确定，可参考规范具体规定；
5、由于锅炉房的设备及管道预留洞多而杂，所以墙体应选用砖墙；
6、锅炉间与辅助间等其他房间往往由于功能不同导致的层高不同，造成框架结构的错层多，柱子的计算长度不统一，针对此情况应准确计算框架柱计算长度，采取加强措施；
7、漏斗设计也是一个相对复杂的过程，应考虑其漏斗内部满载的煤重量、漏斗口的设备重量以及漏斗口预埋件的设置等问题；
8、烟筒及烟道之间应设置沉降缝。
三、相关专业的结合
锅炉房设计涵盖了暖通、给排水、配电、选煤、总图等专业，预留洞、管沟、设备基础多而杂，相互之间的关系应梳理清楚，这就需要我们对锅炉等设备的工作原理及工艺流程有大致的了解，在设计中和各个专业多沟通，才能在设计中条理清晰，融会贯通。
参 考 文 献
关键词：循环水场；混凝土水池；水池设计；构造要求
循环水场是石油化工生产企业厂区的重要组成部分。来自各装置的循环冷却回水经系统管网汇集进入循环水场中的冷却塔在塔体内通过配水系统等将水温降低。冷却后的水进入塔体下部水池，然后自然流入吸水池，再送至各装置冷换设备使用。由此可见冷水塔下水池和吸水池对于水资源的节约再利用等起到了非常重要的作用。水池结构本身的持久可靠耐用就显得非常重要。
1项目概况
该项目的循环水场塔下水池及吸水池位于山东某炼厂的项目内，现在已经投产使用，使用过程中情况良好。地下水对混凝土结构具有弱腐蚀性，塔下水池尺寸为532m长X215m宽X23m深及362m长X215m宽X23m深，与吸水池609m长X64m宽X56m深有管道连通。
2基本设计步骤
该塔下水池及吸水池为地面式水池，水池的池壁均有一半以上位于地面以上。塔下水池为双向浅壁水池而吸水池则是单向浅壁水池。由于水池本身的重要性的要求水池的防水等级按照维护结构允许的渗漏水量可以划分为4个等级。水池通过进行闭水实验依据实验的现象判断其是否达到规范的相应要求。石油化工冷却水池需要达到四级的防水等级。《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013对于混凝土水池的抗渗和抗冻也有相应的要求。水池混凝土的周围环境温度不能高于80℃。水池的防腐方法可以按现行《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046－2008的有关规定进行，当温度超过40℃还应该考虑温度对防腐层的影响。由于水池过长故而对吸水池设置了伸缩缝，而对于塔下水池则采用后浇膨胀混凝土加强带的做法。石油化工常用水池的结构安全等级为二级，结构重要性系数为10。水池可按照丙类构筑物进行抗震设计。水池地基的最大沉降值不宜大于300mm。
3材料等
该项目的水池采用了C30补偿收缩混凝土。水池混凝土的砂率宜为35％～40％，灰砂比宜为1∶2～1∶25，水灰比宜小于05（对于有抗冻要求的水池应小于05），塌落度不宜大于50mm。水池混凝土的性能应该通过实验来确定，并且需要满足现行《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119－2003中规定的要求。每立方米混凝土中的水泥含量不应少于300kg．水泥中的总碱量应不大于06％。水池混凝土中的细骨料和粗骨料除应符合《普通混凝土用石头砂质量标准及检验方法》JGJ52－2006和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53－2006，还应符合《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013中的相关要求。补偿收缩混凝土中膨胀剂的渗入量应达到《混凝土膨胀剂》JC476中规定的性能指标要求并通过实验确定。水池混凝土中最大氯离子的含量不应该超过水泥用量的02％。
4作用及作用效应
该项目水池的作用可以分为三类：永久作用、可变作用、地震作用。水池计算时不考虑风荷载作用也不计算温度或者湿度变化对壁板中面的作用。水池不考虑竖向地震作用。该项目水池也可不进行水平地震作用下的截面抗震验算，但应满足抗震构造要求。水池的永久作用、可变作用、地震作用以及效应组合等的详细计算选择可以参见《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013。静力计算的具体方法和规定也可参见《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013。
5裂缝宽度验算及抗浮稳定设计
抗裂验算及裂缝宽度和抗浮稳定验算可参见《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013要求。水池构件的最大裂缝宽度ω应符合下列规定：a、防水等级为四级的水池ω≤025mm；b、防水等级为二级和三级的水池ω≤02mm。计算抗浮力时不应计入池内贮水重、上部设备中、池内物料重及池壁与图之间的摩擦力。计算抗浮力时，池顶覆土的重度宜取16KN／m3；池底板外挑部分上部填土的重度宜取18KN／m3且不应考虑其扩散角的影响。
6构造要求
水池的壁板及中间隔板及底板的厚度不宜小于200m。钢筋的混凝土保护层厚度：40mm；水池迎水面：50mm。敞口水池壁板的顶端宜设置水平加强筋，当水池边长大于20m时池壁顶端宜加设暗梁。钢筋混凝土水池的配筋应符合《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH／T3132－2013的要求。水池壁板和底板上不得使用贯穿性埋件，埋件尾部距另一侧混凝土表面的距离不应小于100mm。池壁上开孔大于等于800mm时，应在开孔的周边设置肋梁，并配置加强筋。水池变形缝的宽度按计算确定。变形缝可由止水带、填缝板和密封料三部分构成。该项目选用的是埋入式止水带。水池应该满足相应的抗震构造要求。水池顶盖的抗震构造要求包括：a、预制顶板在池壁上的搁置长度不应小于200b、预制板与梁的连接应采用预埋件焊接，每块板至少焊接三个角。设防烈度为6度及以上的地区的水池，受拉钢筋的锚固长度在规范表19规定的基础上再增加5d。
7结束语
水池的设计一直是民用及工业构筑物中的一个重要组成部分，希望本设计的设计思路能够给同类设计工作提供一个具体有效的例子。
参考文献
［1］SH／T3132－2013石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范．北京．中国石化出版社．
［2］GB50141－2008给水排水构筑物工程施工及验收规范．北京．中国建筑工业出版社．
［3］GB50010－2010混凝土结构设计规范．北京．中国建筑工业出版社．
［4］GB50046－2008工业建筑防腐蚀设计规范．北京．中国计划出版社．
［5］GB50119－2003混凝土外加剂应用技术规范．北京．中国建筑工业出版社．
［6］JGJ52－2006普通混凝土用石头砂质量标准及检验方法．北京．中国建筑工业出版社．
关键词：塔型设备 风荷载 地震作用
引言
塔设备是石油化工、石油工业、化学工业等生产中最重要的设备之一。塔设备由塔设备本体、塔设备附属构筑物（如操作平台、栏杆、梯子、管线等）、支持塔设备的基础这三部分组成。塔基础支持塔设备的全部荷载（包括垂直荷载、水平荷载等），所以塔基础的设计非常重要，要求达到坚固、适用、经济和合理。
塔型设备属于高耸构筑物，在高耸构筑物计算中风荷载和地震作用的计算尤为重要。在塔基础的结构设计中，应根据使用中在结构上可能同时出现的荷载，按照承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合。
表1荷载组合表
通过表1可以发现在塔基础结构设计中无论何种工况的组合都少不了风荷载。同时地震荷载在组合中往往起着决定性作用，《石油化工塔型设备基础设计规范》（SH3030-1997）中5.4.4列出了可不进行截面抗震验算的几种情况，说明在这几种情况下风荷载起决定因素。所以下面我们重点讨论风荷载作用和水平地震作用。
1 风荷载[]
露天放置的塔设备在风力作用下，将在两个方向上产生振动。一种是顺风向的振动，振动的方向与风流向的一致，另一种是横风向的振动，振动方向与风的流向垂直。前一种振动是常规设计的主要内容，后一种振动也称风诱发的振动，在工程界以前较少予以重视，但现在对诱发振动的研究日益受到重视，而在塔设备设计的时候考虑风诱发的振动已成为必然的趋势。
1.1 风向风荷载（常规风荷载计算）
《石油化工塔型设备基础设计规范》（SH3030-1997）5.3.1条给出了塔风荷载标准值计算的公式
Wk=βzμsμzμr（1+μe）（D0+2δ2）ωo
在这里仅就公式中几个系数计算须注意的问题阐述如下：
⑴风振系数βz
《石油化工塔型设备基础设计规范》（SH3030-1997）5.3.2条：当塔型设备的基本自振周期T1≥0.25s时，应考虑由脉动风引起的风振影响……
βz=1+ξε1ε2
首先要计算塔体的自振周期，判断是否需要考虑风振影响。在SH3030-1997附录A中给出了塔的自振周期计算公式，但都是针对壁厚δ1≤30mm的塔，对于我们现在结构设计中遇到的壁厚是δ2≥30mm的塔体的自振周期则没有提及，这就要另外寻找合适的计算方法了。规范《钢制塔式容器》（JB/T 4710-2005）是一本设备专业的规范，在这本规范中有计算塔式容器基本振型的自振周期：对于直径和厚度不变的每段塔式容器质量，可处理为作用在该段高度1/2处的集中质量。
H：塔式容器高度，mm
m0：塔式容器的操作质量，kg
（包括塔壳和裙座壳质量，内件质量，保温质量，平台扶梯质量，操作时塔内介质质量，人孔、接管、法兰等附属件质量，偏心质量）
Et：设计温度下材料的弹性模量，MPa
δe：圆筒或锥壳的有效厚度，mm
Di：塔壳内直径，mm
直径、厚度相等塔式容器的第二振型与第三振型可分别近似取T2=T1/6,T3=T1/18.
《石油化工塔型设备基础设计规范》附录A中圆筒（柱）式塔基础，δ1≤30mm：
我们可以对壁厚δ1≤30mm的塔分别用两本规范公式仅就圆筒（柱）式塔基础进行计算，做一下对比：
表2 T1计算对比
从表2可以看出一般设备规范计算出来的周期较塔基础规范计算出的周期长。且绝大多数塔周期都是≥0.25s的。
⑵脉动增大系数ξ
这个系数在《高耸结构设计规范》（GB 50135-2006）上可以查出，但要注意两点：
第一：对于ωoT2，对地面粗糙度B类可以直接代入基本风压，对于A类、C类、D类应分别乘以1.38、0.6和0.32.
第二：结构类别应选择无维护钢结构这项。
⑶振型、结构外形的影响系数ε2
这个系数在表格中是一个范围，在这个范围是根据地面粗糙度类别选取的具体数值的。从A~D，B类取1/4处，C类取1/2处。
⑷体型系数μs和风载扩大系数μe
这两个系数要放在一起说这牵扯到《石油化工塔型设备基础设计规范》和《高耸结构设计规范》上对μs取值的不同。
在《石油化工塔型设备基础设计规范》中明确规定μs取0.6，一般我们也按照这个取用。但是在《高耸规范》中体型系数选取表格4.2.7中有一项是明确为：石油化工塔型设备结构类型的。这一项是根据塔设备直径不同、塔体本身携带钢梯不同来选取μs，其最小值也要比0.6大很多。在注1中提及这个μs是包括了平台、扶梯等影响的单个塔型设备的。
对于不同规范的μs其取值依据是不同的，包含的意义也不同。在《塔基础》中是用μe来考虑独立平台、联合平台、钢斜（直）梯和管线等部分的风荷载的。在《高耸规范》中，这些因素都包含在μs这一个系数中的。也就是说《塔基础》规范中μs（1+μe）才相等于《高耸规范》中的μs。
μs计算对比表3
由表3可以看出《高耸规范》计算出的数值要大些，同时也可以发现塔设备的直径越大，风荷载扩大系数影响越小；塔设备的直径越小，风荷载扩大系数影响越大。
在这里还是要提一下《钢制塔式容器》这本规范，在这本规范条文说明中提到，对于细长柱体结构，试验表明体型系数与雷诺数Re有关，当Re≤1.5x105时，μs=1.2；当Re≥4x105时，μs=0.7.对具有圆柱形截面的塔器，常遇到的雷诺数都大于4x105，所以规定μs=0.7。
如果把0.7代入上表，可以看出这是介于《塔基础》和《高耸》之间的一个数值。《钢制塔式容器》中扶梯、护栏操作平台也是另行考虑的。它的公式计算很细致，获取那么多细部尺寸对我们专业来讲比较困难，所以就没有列出公式。但是它的意义和《石油化工塔型设备基础设计规范》中的μs一致。
1.2 横风向风荷载
《石油化工塔型设备基础设计规范》中并没有提及考虑横风向风荷载，但是在《高耸结构设计规范》（GB 50135-2006）中4.2.11与4.2.12条提到了高耸结构应考虑由脉动风引起的垂直于风向的横向共振的验算。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006）7.6提出了对一些情况下圆形截面横风向风振（漩涡脱落）的校核。这表明对于大型塔型设备应该考虑到横风向风荷载的影响
对于圆截面柱体结构，当发生漩涡脱落时，若脱落频率与结构自振频率相符，将出现共振。漩涡脱落频率fs与风速v成正比，与截面的直径d成反比。同时雷诺数Re，斯托罗哈数St它们在识别其振动规律方面有重要意义。
所谓漩涡就是风吹过塔体表面速度减小压强增加在塔体后半周形成空白区，在逆向压强梯度的作用下，必然有倒流的流体来补充，倒流的流体又受到高压强的的影响而被推开，于是在塔体背后产生了漩涡。
发生横风向共振有两个条件：
第一，雷诺数Re≥3.5x106.
第二，结构顶部风速vH的1.2倍大于vcr，j。
产生横向风振后在垂直的横风向也产生风力，还可以产生风力矩，但是除重要的的特高的塔设备结构外，一般可不考虑它的影响。
1.3 双塔
这里的双塔是指间距比较近的两个独立的塔。由于工艺需要常常有些塔被布置到离的很近的位置，有时需要把两塔做成联合基础，这样对于这两个塔的风荷载会产生一定的影响。我们就不能仅就单个的塔进行计算，还要综合考虑两塔之间风荷载的变化，进行验算。
由并列双塔，当双塔间距S=D体型系数接近单塔的系数，但当S＜D时，则μs有所提高（当S=D/4时，μs提高一倍）。
前后双塔，对于前塔μs变化不大，但后面的塔μs则有变化，当S≤D/4时后塔μs变为负值，说明有“迎风倒”的趋势。（S指两塔之间的净距）。
2 地震作用
一般我们计算地震作用经常采用的方法大致为：
第一：底部剪力法，即首先根据结构的构造特点、重要性、动力特性、重量、地基条件及设计烈度等因素求出结构的底部剪力，亦即结构所受的总的地震剪力，然后将此总地震作用按某种规律分布给结构各质点。
第二：振型分解反应谱法。即首先求出各振型的最大反应，然后按某种方式进行组合。
2.1 底部剪力法
在使用此方法时须注意采用多质点体系计算，取总重力荷载代表值的85%进行计算，单质点体系则不必。
这样对多质点体系总重力荷载代表值进行取用，反应了多质点体系底部剪力值与对应单质点体系（质量等于多质点体系总质量，周期等于多质点体系基本周期）剪力值的差异。
2.2 振型反应谱法
振型反应谱理论的基本假定是：结构地基相等于刚性平面，各点的运动完全一致；地面运动过程可以用强震观测仪器的记录来表示；并假定结构是弹性的。
在确定塔设备的地震作用时，并不需要考虑所有的高振型，一般只需考虑它的第一、第二振型，必要时最多再考虑第三振型就足够了。这是根据一般结构水平振动的频谱特点和地面运动的主要周期特性得出的。
这里Xji：j振型i质点的水平相对位移可以按照《塔基础设计与计算》表2-52选取。
2.3 地震影响系数α
地震影响系数α可以按照《建筑抗震设计规范》5.1.5条计算，但是《抗震规范》并没有明确塔的阻尼比ζ的取值。不过在《钢制塔式容器》这本规范条文说明中提及，塔式容器是属于高耸的柔性结构，因此塔式容器的阻尼比较标准设计反应谱所采用的ζ=0.05来得小。因此推荐ζ=0.01。
3 结语
本文对于塔式设备基础结构设计中风荷载、地震作用计算涉及的方面进行了简单的总结。
1、对于位于框架内的塔，一般借助楼层或在楼层上做操作平台，塔设备本身平台较少。在计算风荷载时一般选用《石油化工塔型设备基础设计规范》中μs=0.6，再结合扩大系数。如果是独立在框架外的塔设备，一般选用《钢制塔式容器》中μs=0.7，但是计算公式还是用《石油化工塔型设备基础设计规范》中风荷载的计算公式。如果塔设备很高、平台、管道荷载很大会酌情选用《高耸结构设计规范》的计算方法。塔毕竟是设备不属于结构，对于使用《高耸规范》还要斟酌。
2、当计算双塔联合基础时，即使是两个独立的塔设备，也要根据塔间距考虑风荷载体型系数的互相影响。避免风荷载计算偏小。
3、计算地震作用时一般用两种方法都计算，并比较一下，选取一个大的。如果阵型反应谱法比底部剪力法小的多，会再加一个阵型计算，然后再进行比较。
参考文献
[1] 郭彦林，潘涌.变截面工形柱平面内稳定极限承载力研究[J]．土木工程学报，2004，37.
[2] 申红侠，顾强.楔形变截面压弯构件平面内极限承载力[J].西安建筑科技大学学报，2002，12.
[3] 李峰，顾强.楔形变截面单跨门式刚架柱计算长度分析[J].建筑钢结构进展，2004，6.
[4] 王江，周晖，宋雪峰.变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力研究[J].四川建筑科学研究，2008,2.
1 石油化工塔型设备基础设计规范》（SH3030-1997）
2 建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006）3. 《高耸结构设计规范》（GB 50135-2006）
4 钢制塔式容器》（JB/T 4710-2005）
5 建筑抗震设计规范》（GB 50011-2001）
关键词: 管道变形施工造价覆土
前言
广州市西江引水工程第三标的石门、西村并行线(管径为2800和3200) 西村支线(管径为3200)途径广清高速公路后转入增槎路,最后进入西村水厂。由于在这些路段,管道主要敷设在行车道路下,在车行荷载的重复动荷载作用下要特别注意管道的强度、刚度(变形)、稳定性满足要求。
因此在这些路段,我们为保证结构设计的安全并达到节省投资的目的,主要采用了钢衬钢筋砼压力管以及加肋钢管,下面对钢衬钢筋混凝土压力管、加肋钢管、PCCP管以及一般钢管作结构安全性、经济性的简单对比。
一、钢衬钢筋混凝土压力管道
若采用普通钢管,为满足抗浮要求,往往需要达到一定的埋设深度。而管道埋置越深,导致基坑开挖的深度也较大,这将造成基坑开挖止水的困难程度以及增加基坑支护造价。如果采用D3200PCCP管,其单节管(长度为5米)重达31吨,在管道的运输及吊装过程中需要采用重型机械,并且是在繁忙的公路上进行,因此PCCP管道的运输及其施工苦难程度较大并对周围环境影响较严重,同时在管道吊装过程中由于单节管重量较大而导致基坑周边荷载增大,这将增加支护结构的费用。
钢衬钢筋混凝土压力管道是由内衬钢筒以及钢筋混凝土箱涵组成的管道结构。他采用内衬钢筒来承受内水压力,而外包钢筋混凝土承受外荷载如汽车荷载以及覆土荷载,因此它充分发挥钢材抗拉和混凝土抗压的材料性能。同时由于混凝土比重较大容易满足抗浮要求,而适于浅埋。经计算,钢筒D3200X14的内衬钢筒外包300厚钢筋砼结构在覆土深度为0.7米的情况下能够满足管道本身的强度、刚度、稳定等各项要求。为保证施工质量,钢衬钢筋混凝土压力管道的内衬钢筒两端要加肋环,保证对接焊口间的圆度,同时需中部每2m加“米”字型的活动内撑,以满足运输和浇筑混凝土时的刚度要求。此种结构形式优点总结如下:
外包砼薄壁钢管的造价较PCCP管材贵约15%,所需要的基础处理要求基本相同。主要区别在于抗浮和地面荷载对覆土的要求,当管道埋深不受市政特殊要求时,前者仅考虑700覆土便可(个别地段经处理后外露亦可),从而可减少约1.2m的基坑深度,减少施工费用,有利于地下水位高和附近有建筑物的地段施工。
基坑截面,如D2800XD3200PCCP管需要10.5x5.5～6(深),外包砼薄壁管为8.2x4.5(深),挖填土方量减少,征地宽度减少,施工难度减少。
管材吊运的重量分别为5m长的PCCP管约39t,6m长的外包砼薄壁钢管约8t,大大减少吊车吨位和基坑边的施工荷载,减少基坑的支护用料和施工便道的等级。
因此钢衬钢筋混凝土压力管道造价约6.47万元/米,而PCCP管造价约为9万元/米。
由于钢衬钢筋混凝土压力管道在现场浇筑混凝土,不利于埋设太深,因此当遇到原有的各种管道埋置较深难以避让时则采用加肋钢管过渡。
二、加肋钢管
加肋钢管的优点主要是可以减小钢管壁厚,减少钢管在荷载作用下的变形,增加管道结构刚度。如若使用D3200X32钢管,在覆土为2米以及汽车荷载作用下管道变形计算为
,而在当覆土荷载作用下的变形 。
当采用加肋钢管时,在保证钢管强度的情况下可以减少钢管厚度,经计算,可采用D3220X24钢管加肋24*200@1000以满足强度要求,此加肋钢管在汽车荷载+覆土荷载作用下的变形为8.6mm,只在覆土荷载作用下的变形为6.4mm。
由上述计算可知,我们可以得到以下两点:
不加肋钢管变形量远大于加肋钢管,从而证明了加肋钢管可以明显的增大大口径钢管的刚度,使得施工中容易控制变形进而保证钢管的圆度和施工质量;
无加肋钢管在有、无汽车荷载作用下的差异变形量为 =16.9mm,而加肋钢管的差异变形量为 =2.2mm。说明了无加肋钢管在有无汽车荷载作用下的变形幅度较大,这对于管道的安全运行以及管道上的路面结构将产生一定的危害。
三、结言
综上两种原因,我们推荐采用加肋钢管作为钢衬钢筋混凝土压力管的补充,主要用于某些地段由于原有各种管道埋深较浅,管径较大且不易迁改或迁改困难的地方,以避免钢衬钢筋混凝土压力管道深埋。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准.给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002).北京.中国建筑工业出版社,2002
[2]中国工程建设化标准化协会标准.给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程(CECS 140:2002).北京.中国计划出版社,2003
[3]给排水工程结构设计手册.中国建筑工业出版社,2006
关键词：工业建筑；结构设计；常见问题；措施
1工业建筑结构设计常见问题
1.1设计规范面临的问题
虽然我国工业建筑结构设计领域取得了长足的进步，但是所设计标准仍然不够先进，无法满足新时期工业建筑项目需求。设计标准滞后导致设计规范也存在一定不足，工业建筑结构设计中存在不少问题，若未及时解决这些问题，必定会对建筑质量产生影响。此外，由于技术方面因素的影响，多数工业建筑施工技术与安装技术缺乏先进性，难以达到预期效果，导致工业建筑的建设效果与设计效果相差甚远。
1.2结构选型面临的问题
结构选型直接决定了建筑空间分布、使用功能，影响着建筑外观形象，因此在工业建筑结构设计中应充分考虑建筑的结构选型。同时，建筑结构不是主观存在，在建筑设计时建筑结构必须要符合建筑逻辑。
1.3设计人员面临的问题
目前，从事有关工业建筑结构设计的设计人员专业知识有限，使得工业建筑的设计水平难以及时有效地提升。另设计人员对各行业的生产流程以及各类型材料性能、特性不了解，不熟悉，导致建筑建成后最终效果与设计图效果存在较大的差距。
2工业建筑结构设计水平的优化策略
2.1工业建筑结构设计中类型选择
由于生产容量与应用设备发生改变时会产生一定的变化，因此在工业建筑和设备应用时间要标准化，工业建筑结构设计和原有工程结构投资预算要相互吻合。建筑结构建类型的选择也相当重要。在建筑结构设计中，施工材料合理的选择，将其在化学成分、力学功能上达到国家的标准规定。在工业建筑结构设计中钢筋混凝土结构及钢结构被广泛应用。其中钢筋混凝土机构施工中，由于建材易获得，所以其施工较为便捷。此外，由于该材质具有耐火和耐腐蚀的特点，因此在施工现场浇筑和预制环节较为便利，在工业建筑应用中较为广泛；采用钢结构类型能够降低工程成本，缩短工程建设的进度，在实际结构设计中，生产空间较大，因此常会采用钢结构。
2.2满足工业建筑工程生产工艺需求
在生产流程工业建筑结构设计中，需要处理好施工工序和生产两者之间的影响。而通道排风设计也较为重要，在生产过程中常会散发一定的热量和灰尘，这时通风问题就显得尤为重要；还需要对隔声带设计进行有效管理。只有这样才能保证整个工业建筑生产不受到影响。
2.3科学合理的布置空间
首先，需要对建筑总面积进行合理的布置，并根据相关生产工艺和流程做好工业建筑结构选址。做好生产运输管道之间的分布关系，布置公用设备；其次，在工业建筑结构设计过程中，还需要对生产空间中不同功能的厂房进行合理设计，例如公用设施的配置，以及生产辅助设施等；最后，为保证相关企业工作能够顺利进行，还需要对工业建筑设厂区域进行合理划分，并做好公用设施的安排。
2.4工业建筑结构防火设计
首先，在对工业建筑进行防火设计时，对建筑内部进行分隔，并且使用良好耐火性的隔板进行分隔，这样可以有效控制火势的蔓延，是设计师经常使用的方法之一。合理的设计工业建筑内部的防火分区，以墙、门以及水幕带等多种方式相组合，对建筑内部的空间进行有效分隔，从而对提高工业建筑的防火性很大的帮助；其次，工业建筑的耐火能力与建筑部件的耐火等级高低是离不开的。使用防火涂料对部件进行喷涂以部件的耐火能力，把梁柱节点作为重点喷涂，尽量选用厚浆型的防火涂料进行喷涂，以增强钢架结构的热绝缘性，提高工业建筑的耐火性。用无机的防火板对建筑使用的大型钢件进行包裹式覆盖，以此来降低钢件的导热性能；最后，强化报警系统和自动灭火装置，保障消防、安全通道的畅通。主要内容：①在火灾报警系统上，要在敞开火灾封闭的楼梯间单独划分探测区域，火灾探测器每隔2层或3层放置一个，有效及时的获取火灾情况；②灭火器是必不可少的，在火灾刚发生时能够有效控制火势的蔓延；③安全疏散通道要保持畅通，每个工业建筑在设计时安全疏散通道都是必须要考虑到的，有效的降低火灾伤亡率。而且合理设计逃生通道标志，疏散通道上要设置紧急照明、疏散方向的指示灯和安全出口灯。帮助处于危险中的人群指引逃生方向，帮助被困人员及时逃脱危险。另外消防通道的畅通也必须要保证，这对于消防人员及时控制火势，安全解救受困群众有着非常重要的意义。
2.5防腐蚀设计
首先，合理设防的前提是对生产过程中的腐蚀性介质的特性要有一个详细的了解，掌握其腐蚀的原理，从而更好的明白该腐蚀属于什么等级。一般情况下，根据腐蚀程度分为：强腐性、中腐性、弱腐性、微腐性4个等级。生产实际需求是对对防腐蚀工程进行合理设防的重要依据。生产厂家一定要提供真实准确的数据，才能设计出符合实际情况的设计方案；其次，除了要做好耐蚀性的控制，防渗性和整体性也是防腐蚀结构设计中需要注意的两个方面。它们对防腐蚀工程的功效也起着非常大的作用。一般情况下，大多的防腐蚀工程都会采用沥青、橡胶这类材料作为防渗隔离层，这是因为这类材料对于防腐蚀工程的防渗能力有很好的保证；最后，设计人员在对涂料防护进行设计时，对涂料防护的设计应该考虑到涂层之间的结合，尽量选用涂层之间能够结合良好的品种配套，并具有较强的附着力。要想设计出好的设计作品，相关的设计人员必须要掌握丰富的业务知识，熟悉防腐材料的性能，只有这样才能保证设计作品能够合理有效的进行防腐。
3结束语
总而言之，在工业建筑结构设计过程中，经常会遇到难以解决的问题，严重影响了设计工作的进一步开展。而文章则通过对工业建筑结构设计常见问题的研究与探讨，提出了具有针对性的解决措施，希望能够全面提高工业建筑结构设计的质量，从根源上杜绝设计质量问题的发生，实现国内工业建筑的可持续发展。
作者:时猛 单位:中国石油工程建设有限公司
参考文献：
[1]宋祥.轻型钢结构工业建筑设计研究[D].山东建筑大学,2012.
[2]王伟.工业建筑结构设计优化[J].广州建筑,2008,(2):3-7.
[3]朱善春.工业建筑结构设计常见错误分析[J].工业建筑,2006,(S1):95-96.
关键词：常见问题；土建结构变电站；土建结构；设计；方案处理方式；优化
Abstract: With the social progress and raising the level of economic development, the construction of national circuit network has made considerable progress. Electric power engineering structure design is complicated and heavy responsibility. Therefore we shall attach great importance to structure design. This paper introduces the common problems and the transformer substation in structural design of civil engineering structure design scheme.
Keywords: common problem; structure of substation; structure; design; solution treatment; optimization
中图分类号：TU318文献标识码：A 文章编号：
电力工程结构设计直接影响和决定电力工程质量安全。结构设计要高度重视电力工程结构设计方面常见问题，工作中严格遵照电力工程设计规范、标准，以科学严谨的态度对待，保证电力工程质量，确保供电安全。变电站施工工程在工程建设全过程中所占时间相对较长。
1结构设计中的楼层平面刚度问题
有些电力工程结构设计，在结构布置缺乏必要措施或缺乏基本的结构观念情况下，采用楼板变形的计算程序。尽管计算机程序的编程在数学力学模型上是成立的甚至是准确无误的，但在确定楼板变形程度上却很难做到准确。因此，这样的建筑结构设计定会存在着结构某些构件或部位安全储备过大或者结构不安全成分等现象。设计时应尽可能将楼层设计成刚性楼面，以使计算机程序的计算结果基本上反映结构的真实受力状况而不至于出现根本性的误差。当然，要实现这一点，首先应在建筑设计甚至方案阶段就避免采用楼面有变形的平面比如凹槽缺口太深、块体之间成“缩颈”连接、外伸翼块太长、楼层大开洞等。
2结构缝设置以及缝宽度问题
温度的变化对建筑结构有着不利影响，因此，电力工程物尤其是超长电力工程物设置合理的伸缩缝是十分有必要的。但是部分结构设计人员不使用伸缩缝减少温度影响而使用后浇带代替，这种做法存在一定的问题。因为后浇带不能解决温度变化的影响，仅能减少混凝土材料干缩的影响。在后浇带处的混凝土封闭后，若结构再受温度变化的影响，后浇带就不能再起任何作用了。一些超长建筑结构不便或不能设置温度伸缩缝时，应采取其他构造加强措施，不能只留设施工后浇带，例如：采用预应力混凝土结构、对受温度变化影响较大的部位适当配置间距较密、直径较小的温度筋、加强顶层屋面的保温隔热措施等。
3变电站的前期规划
3．1总图布置
变电站的总图布置应充分考虑远近结合，在满足工程规范、规程和工艺流程的前提下压缩建筑物间距，做到用地规整，布局紧凑合理，使得围墙内用地和站址总用地面积尽可能保证最小，在满足使用功能条件下，建筑物尽量合并为一栋综合楼，减少占地面积，顺带减少相应附属的围墙、场地平整等费用。
3．2站址选择
站址选择应结合国土部门和规划部门各方面的要求，选择能直接利用水源和市政设施、拆迁量少、道路连接短、地形平坦的地区，避开断层、滑坡、山区风口或高差较大的地形。尽量不拆迁房屋或搬迁线路或坟墓。特殊情况下采用旋转、平移、总平面局部切角等方式降低工程总体造价，减少赔偿费用。选择站址时也要注意多方案比较选择，确保最终方案的合理性。
3．3地基处理
在前期规划阶段，地下情况是必须要充分了解的，地下是否有文物古迹、主要管道、地下文物、防空洞，地基是否处于矿区采空区、区域性断裂带、滑坡地区等，都是要提前了解的，如果做不到提前了解的话可能会造成不必要的搬迁和基地处理费用。
4具体设计
4．1总平面布置
主要优化道路接口、给排水接口、道路接口、消防和安全距离等方面。根据规范、规程合理布置已确定规模的各建筑物，尽可能合并共用设施，向空中发展，使平面布置更紧凑、道路占地面积减少，达到节约用地的目的。户内可采取两个出线间隔公用一跨、将电容器室、配电室和主控室合为一体的方式，缩小整体面积。
4．2结构设计
在变电站设计时应以建立新型的结构体系为目标，这一新型的结构体系包括预制装配结构体系和钢结构体系。在保证结构有足够的耐久性、稳定性和强度的前提下，优先选用构建简单、结构明确的结构体系。用工厂化、通用化、标准化规范建筑构件的选择，将全寿命周期成本概念引入结构设计中，充分论证建筑和结构关系，最后对设计方案进行论证和比选，进行多专业可行性研究，确定最优方案。
4．3建筑设计
在变电站建设中，变电站内建筑物也是十分重要的一环，因此，在满足生产要求前提下，变电站内的建筑物要合理布置房间，减少不必要的附属面积，采用工业建筑标准统一模式建设。同时，要做好建筑的节水，节地，节能，和节材工作。采用框架结构，降低单位建筑面积造价，形成相对较大的空间，节约占地面积和造价，便于电气设备布置。同时还要注意尽量不设屋外水消防，尽力控制建筑物体积。
4．4地基与基础设计处理
变电站基础设计是施工设计优化的重点，建筑物基础选型时，必须因地制宜，结合地质情况，充分利用天然地基。同时要熟读地质资料，务求优化基础。尽量利用天然地基，基础满足设备安装运行要求.同时，尽量浅埋。有些地方必须要用桩做基础，这种情况下要根据地质资料选择合适的桩形。
5结构荷载取值
5.1屋面可变荷载的取值和分布
并非在屋面全跨布置可变荷载产生的内力一定最大，往往在半跨布置可变荷载时结构可能更为不利。因此对于屋架和拱壳屋面除了全跨布置可变荷载时做出计算外，还应考虑半跨布置可变荷载，并做出相应的计算，然后按最不利的情况进行设计。对屋面可变荷载的取值应十分谨慎，特别是对于屋架和拱壳屋面，因为这类屋面荷载的分布对结构的内力很敏感。例如积雪荷载应按全跨均匀分布、不均匀分布，半跨均匀分布的几种情况进行设计，这样才能保证屋面结构的安全。
5.2基础设计时的荷载取值
在建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)中做出了以下规定：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的永久值组合，不应计入风荷载和地震作用。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数均为1.0。按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。
6在变电站设计方案完成后的工作
6.1做好施工图技术交底工作
在变电站设计方案完成后，要进行施工图技术交底工作，这项工作的主要目的是使参与工程建设的各方了解工程设计的主导思想、对主要建筑设备和材料的要求、所采用的新技术、新工艺、新材料、新设备的要求以及施工中应特别注意的事项。这样做既能保证工程质量，也能减少图纸中的差错、遗漏、矛盾和讹误。消除施工隐患，使设计更符合要求，避免返工造成的人力、财力、物力各方面的浪费。
6.2制定好设计变更管理制度
为了完善工程设计、保证设计和施工质量、纠正设计错误以符合施工现场条件，设计变更成为了必不可少的设计修改程序，设计变更制度在施工过程中的作用非常重要，它不仅影响着工程的进度、节奏和程度，也对造价控制有着深远的意义，它直接影响着施工的费用。因此，在对设计方案进行变更时要进行严密的方案论证，尽量控制设计变更的数量、幅度和费用。在这个过程中，制定好设计变更管理制度就显得非常重要。
6.3做好工程验收工作
设计方在设计好方案之后还需要到场验收施工方工作。例如到场验收确保施工开挖达到设计要求的地基土层或地质条件好的部位，如果出现个别设计地基与实际不符时，应根据现场实际情况改变技术方案，满足施工要求。这样一来，设计方和施工方形成了良好的互动，可以保证变电站建设更好地完成。
7.结束语
变电站在土建结构设计的方案处理，从前期规划、过程设计以及后期处理三个方面对其进行详细分析，为我国遍电话土建结构设计提供了一定的借鉴。结构设计规范是国内结构设计的法规，是建筑结构做到技术先进、安全适用、经济合理的指导文件。为了更好的遵循这一法规，对结构设计规范应该熟悉，更应该正确理解，保证土建结构设计质量。
参考文献
[1]蔡敏华.浅谈变电站在土建结构设计等问题的处理方案【J】.中华民居，2011
关键词:预应力混凝土连续梁桥；结构设计；结构计算；荷载组合
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
随着社会的进步和科学技术的飞速发展，越来越多的新技术、新工艺不断涌现，预应力混凝土连续梁以其变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简易、抗震能力强等特点广泛应用于大跨度的桥梁结构当中，成为目前大跨径桥梁的主要桥型之一。近些年来，已建成的大跨径预应力混凝土连续梁桥在使用中也不断出现了各种各样的病害。虽然病害是多方面原因造成的，但是研究如何从设计的角度提高结构的耐久性是非常必要的。因此，在桥梁结构设计中，采用合理的结构形式和截面尺寸,布置适当的预应力钢束，并对结构进行建模计算,通过模拟结构各阶段的荷载状态，验算结构各荷载组合下的强度及应力等，确保桥梁的安全使用。本文结合某工程实例,对大跨度预应力混凝土连续梁桥的结构设计进行简要阐述。
1 工程概况
某桥主桥桥长295m，上部结构采用预应力混凝土连续梁，主跨跨径组合为80+135+80m，下部结构采用薄壁式桥墩，基础为钻孔灌注桩。主桥立面如图1所示。
图1 主桥立面布置图(单位:m)
2 结构设计
2.1 箱梁梁高的确定
本桥采用变高度曲线形连续梁，支点梁高为8.5m，高跨比为1/15.88,跨中梁高为3.3m，高跨比为1/40.9，变高度梁的截面变化采用二次抛物线。
2.2 梁底曲线拟定
变截面梁的梁底变化曲线可采用圆弧线、抛物线或折线等，因为二次抛物线的变化规律与连续梁的弯矩变化规律基本相近，通常以二次抛物线最为常见。本设计拟用二次抛物线作为梁底曲线。
2.3 箱梁横断面尺寸的确定
跨中下挠是已建成的预应力混凝土连续梁在使用过程中普遍出现的现象，跨中下挠往往伴随着跨中梁底横向开裂，墩顶处桥面开裂或腹板斜裂缝，主要原因是抗弯刚度不够，纵向预应力不足或损失过大等原因造成的。因此应该首先保证箱梁有足够的正截面强度和斜截面强度，一定范围内增加腹板厚度对梁体挠度影响不大，但是可以有效限制腹板斜裂缝的开展和保证混凝土浇捣质量，提高箱梁抗剪能力。
通过以上分析，并考虑纵、横、竖三向预应力钢束的布置等因素，本桥箱梁横断面主要尺寸确定情况如下:
本桥采用单向双室的箱型截面，悬臂长度取为3.25m，腹板外侧至箱梁中心线距离为5.625m；支点附近底板厚度取为100cm，为跨径的(1/135)，支点底板厚度取为120cm，顶板厚度取为60cm；跨中顶、底板厚度为常用的28cm和30cm；跨中腹板厚50cm，在跨径的3/8处向支点方向变化到65cm，再在约跨径的1/10处向支点方向变化到85cm。具体尺寸如图2所示。
图2 箱梁横断面图(单位:cm)
2.4 箱梁预应力钢束布置方式的确定
从上世纪90年代，在大跨预应力混凝土梁式桥的设计中，较普遍地取消弯起预应力钢束，而用纵向预应力和竖向预应力来克服主拉应力。这样做方便施工，可以减薄腹板的厚度。但精轧螺纹钢竖向预应力筋十分不可靠，有效预应力不易得到保证，结果使箱梁腹板斜裂缝大量的出现。
本桥箱梁腹板下弯预应力钢束采用22－φs15.2型。张拉端靠近箱梁底缘。除最后两个悬臂浇筑梁段未布置腹板下弯预应力钢束外，在各梁段均布置腹板下弯预应力钢束。其中0号浇筑梁段每个腹板布置2束，共6束；其余各浇筑梁段每个腹板布置1束，共3束，以提高箱梁梁体的抗剪能力。
考虑到增加顶板预应力钢束可减少底板合拢预应力钢束，从而可克服跨中下挠和底板崩裂。本桥顶板预应力钢束采用19－φs15.2型。其中0号浇筑梁段每个腹板布置2束，共6束；其余各浇筑梁段每个腹板布置1束，共3束。
本桥合拢预应力钢束采用17－φs15.2型。为避免应力集中现象，将合拢预应力钢束布置于箱梁腹板附近，分多批次张拉锚固。为方便后期梁体出现下绕、开裂等问题处理，本桥在边跨、中跨均设置底板备用预应力钢束管道。腹板、顶板、合拢预应力钢束布置情况如图3所示。
图3 1/2箱梁腹板、顶板、合拢预应力钢束布置图
考虑到竖向预应力不足是预应力箱梁腹板出现斜裂缝的主要原因之一。而采用精轧螺纹钢作为腹板竖向预应力筋存在以下问题:张拉应力低，伸长量小；刚性索，施工稍有偏差，螺母难以拧到位；张拉控制应力高，易断筋，难更换。因此本桥考虑采用新型的二次张拉低回缩钢绞线竖向预应力锚固系统，以提高竖向预应力的有效性。
本桥横向预应力钢束采用BM3－φs15.2扁锚体系，单端张拉方式，相应预应力锚具张拉端与锚固端纵桥向交错布置。
3 结构计算
本桥纵向计算采用桥梁博士3.0平面杆系计算，取跨径布置为80m+135m+80m的预应力混凝土连续箱梁，全桥共分为106个单元，107个节点。箱梁采用C55混凝土。施工步骤:悬臂挂篮施工，二期恒载、收缩徐变10d。全桥按全预应力混凝土构件设计计算，平面杆系的计算模型如图4所示。
图4计算模型
3.1 计算参数、荷载
①永久作用。钢材重力密度:78.5kN/m3；预应力混凝土重力密度:26.0kN/m3；沥青混凝土重力密度:24.0kN/m3；基础相对变位:按沉降20mm考虑；混凝土的收缩及徐变作用、预加力:按《设计规范》规定计算；孔道摩阻系数μ和偏差系数k分别取值0.17、0.0015；单端预应力钢束回缩和锚具变形为6mm。
②可变作用。汽车荷载:城—A级，按三车道计算；人群荷载:2.96kN/m2；汽车荷载制动力及冲击力:按《通用规范》规定计算；风荷载:基本风速为35.0m/s，风压为0.9kN/m2；温度作用:整体均匀温度升高:25℃，整体均匀温度降低:－25℃。结构高度范围内竖向梯度温度按《通用规范》规定计算。
3.2 极限承载能力
根据《设计规范》中第5.1.5条规定，对主梁的承载能力极限状态进行验算。
承载能力极限状态下，最大、最小抗弯承载力包络图如图5、图6所示。抗弯强度效应小于抗力值，满足规范要求。
图5 最大抗弯承载力包络图(kN.m)
图6 最小抗弯承载力包络图(kN.m)
3.3 短期荷载组合
本桥按全预应力混凝土构件设计，《设计规范》第6.3.1条要求:对于全预应力混凝土构件，正截面抗裂短期效应组合(预应力效应乘以0.8)下不出现拉应力。计算结果如图7所示。
图7 短期效应组合上下缘应力包络图(单位:MPa)
最小压应力在支点附近上缘0.8MPa，跨中上缘1.8MPa，跨中下缘1.8MPa，满足规范要求。
3.4 长期荷载组合
本桥按全预应力混凝土构件设计，《设计规范》第6.3.1条要求:对于全预应力混凝土构件，正截面抗裂长期效应组合下不允许出现拉应力。计算结果如图8所示。
图8 长期效应组合上下缘应力包络图(单位:MPa)
未出现拉应力，满足规范要求。
3.5 标准荷载组合
根据《设计规范》第7.1.5条规定，对主梁的压应力进行验算。标准组合下混凝土的压应力不大于0.5fck=0.5×35.5=17.75MPa。计算结果如图9所示。
图9 标准效应组合上下缘应力包络图(单位:MPa)
最大压应力在支点附近上缘15.4MPa，支点下缘10.9MPa；跨中上缘12.5MPa，下缘10.4MPa，满足规范要求。
4 结语
综上所述，本工程实例中的预应力混凝土连续梁桥的计算结果表明其结构极限承载能力、短期荷载组合、长期荷载组合、标准荷载组合都能满足相关规范要求，证明了该桥梁的结构形式、截面尺寸及预应力钢束的布置是合理、可行、有效的，其设计经验可为今后类似桥梁结构及设计提供参考。
参考文献：
[1] 汪家纬.大跨度预应力混凝土连续梁桥设计[J].城市建设理论研究,2012年第12期
