一种蒸汽管道的承载装置

技术领域

本发明涉及蒸汽管道承载技术领域，尤其是一种蒸汽管道的承载装置。

背景技术

在蒸汽管道铺设过程中，会不可避免遇到河流等复杂地形。目前穿越河流采用开挖河道、顶管施工或者拖拉管施工，这些铺设方式不但工程建设成本高、建设进度慢，施工困难，还会影响干扰河道的正常通航。通常会采取建设桥梁以跨越河流的方式进行铺设蒸汽管道。

然而，现有技术中的跨越河流的桥梁，一般采取拉索桥或悬索桥的形式。但是，斜拉桥主塔截面尺寸过大偏大，并且由于无边跨背索平衡，变形适应性较差。拉索水平力通过承载梁传递到主塔横梁，承载梁固结后温度力难以控制。如果为增加承载梁横向刚度，采用四片桁架会导致承载梁用钢量大，中跨恒载增加较多，经济性很差。而悬索桥边中跨比例过小，背索与竖直夹角最小21.8°，边中跨缆索拉力相差2~3倍，缆索抗滑稳定性安全系数远小于2，不满足设计要求；同时通长索的背索拉力主要部分转移到桩顶拉力，桩顶拉力5000KN，远超抗拔承载力；并且索鞍圆弧立面中心外移，偏心大受力不合理，且制造困难。

因此，在需要跨越河流铺设蒸汽管道时，如何提供一种可以克服拉索角度小、边跨工作空间受限条件的承载装置成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述现有技术问题，本发明提供一种蒸汽管道的承载装置，包括：

承载梁，适于铺设蒸汽管道；

支承组件，包括两个第一支承件，两个所述第一支承件沿所述承载梁的延伸方向靠近所述承载梁的两端设置；每个所述第一支承件具有设置于顶端的固定构件；

第一连接组件，位于所述第一支承件的一侧，适于连接两个所述固定构件和所述承载梁，以使所述第一支承件支承所述承载梁；所述第一连接组件的两端与每个所述固定构件的第二锚碇构件连接以穿过所述固定构件的内侧面以形成第一连接区域S1，所述固定构件的内侧面为朝向所述承载梁设置的一面；

第二连接组件，位于所述第一支承件的另一侧，且适于连接每个所述固定构件和第一锚碇构件，所述第一锚碇构件沿第一方向位于所述承载梁的两端的外侧；所述第一方向与所述延伸方向平行；所述第二连接组件的一端与每个所述固定构件的钢锚梁连接以穿过所述固定构件的外侧面以形成第二连接区域S2，所述固定构件的外侧面为与所述内侧面相对设置的一面；

其中，所述第一连接区域S1和所述第二连接区域S2的比值小于等于1且大于等于0.5，以使所述第二连接组件的第二作用力与所述第一连接组件的第一作用力相互抵消。

在其中一个实施例中，所述第一连接区域S1和所述第二连接区域S2的比值小于等于0.8且大于等于0.6。

在其中一个实施例中，所述第一连接区域S1与所述内侧面的占比大于等于0.5且小于1，所述第二连接区域S2与所述外侧面的占比大于0.5且小于等于1。

在其中一个实施例中，所述第一连接区域S1和所述第二连接区域S2于竖直方向上在所述固定构件上的正投影存在至少部分重合。

在其中一个实施例中，所述第一连接组件与所述内侧面的第一夹角大于10°且小于20°；所述第二连接组件与所述外侧面的第二夹角大于50°且小于75°。

在其中一个实施例中，所述固定构件包括箱体、及设置于所述箱体内的具有多个箱格的第二锚碇构件；

所述第一连接组件包括连接两个所述固定构件的主缆、及多个连接所述主缆和所述承载梁的杆体，所述主缆的一端通过散索套形成与多个所述箱格一一对应的多束次缆，每束所述次缆锚固于与其对应的所述箱格内；

其中，所述次缆与所述第二锚碇构件连接以形成所述第一连接区域S1。

在其中一个实施例中，所述第二锚碇构件包括第一板体、分设于所述第一板体的两端以连接所述第一板体和所述箱体的第二板体、及多个设置于两个所述第二板体之间以形成所述箱格的分隔板体；

所述第一板体的延长线与所述箱体的侧壁之间形成第一夹角，所述第一夹角大于15°且小于75°。

在其中一个实施例中，所述第一支承件还包括支撑底座、设置于所述支撑底座上的下梁段、与所述下梁段连接且位于所述下梁段上方的上梁段、及连接所述上梁段和所述下梁段相邻设置的端部的横梁段，所述固定构件设置于所述上梁段的上方；

所述上梁段和所述下梁段的横截面为梯形状。

在其中一个实施例中，所述梯形状的上梁段和所述下梁段与所述横梁段之间分别存在第一锐角和第二锐角，所述第一锐角和所述第二锐角的范围为大于等于60°。

在其中一个实施例中，所述蒸汽管道的承载装置还包括设置于所述承载梁两侧的抗风组件，所述抗风组件分别连接所述支承组件和承载梁；

所述抗风组件包括两端分别固定于两个所述第一支承件的抗风缆、及连接所述抗风缆和所述承载梁的多个吊杆；沿所述承载梁的延伸方向上，所述抗风缆的一端部至所述抗风缆的中心，与所述承载梁之间的距离逐渐缩小。

本发明的有益效果体现在，通过设置有具有固定构件的第一支承件、第一连接组件和第二连接组件，第一支承件靠近承载梁的两端设置，第一连接组件用于连接承载梁和固定构件，第二连接组件用于连接固定构件和设置于承载梁两端外侧的第一锚碇构件，以使得第一支承件能够支承该承载梁的同时，使得第一连接组件的第一作用力和第二连接组件的第二作用力能够相互抵消，进而实现拉索角度小、边跨工作空间受限条件下的蒸汽管道的随桥铺设；并且，第一连接组件与固定构件的内侧面连接以形成第一连接区域S1，第二连接组件与固定件的外侧面连接以形成第二连接区域S2，第一连接区域S1和第二连接区域S2的比值小于等于1且大于等于0.5，进一步保证第一支承件的受力均匀，且保证其受力合理化的同时，整体结构稳固；

通过设置有抗风组件，能够提高承载装置的抗风能力，进一步保证承载装置的稳定性。

附图说明

图1为本发明所提供的蒸汽管道的承载装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的蒸汽管道的承载装置的另一结构示意图；

图3为本发明所提供的蒸汽管道的承载装置的又一结构示意图；

图4为本发明所提供的蒸汽管道的承载装置的俯视结构示意图；

图5为图1至图4中的固定构件的结构示意图；

图6为图5的剖面示意图；

图7为图6的部分结构示意图；

图8为第二连接组件与固定构件的连接示意图；

图9为图1中承载梁和抗风组件的剖面示意图；

图10为图1中的第一支承件的侧视图。

附图标记：

1-第一支承件；11-固定构件；111-箱体；112-第二锚碇构件；1121-第一板体；1122-第二板体；1123-分隔板体；113-钢锚梁；1131-承压板；1132-支撑板；1133-加劲板；12-支撑底座；13-下梁段；14-上梁段；15-横梁段；

2-第一连接组件；21-主缆；22-杆体；23-次缆；

3-第二连接组件；31-拉索；

4-抗风组件；41-抗风缆；42-吊杆；

5-承载梁；

6-第一锚碇构件；

101-检修道；102-蒸汽管；103-给水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

蒸汽管道时工业生产中常用的能源传输设备之一。为了保证工业生产的正常进行，需要对蒸汽管道进行合理的铺设和维护。

然而，在蒸汽管道的铺设过程中，会遇到河流等复杂地形。为了节省成本和缩短工期，建设桥梁等承载装置为最佳选择，而后使得蒸汽管道随桥铺设，从而完成河流的跨越。

桥梁形式的承载装置需要根据地形进行选择设置。常见的桥梁形式的承载装置包括拱形、斜拉、悬索等。

但是，当遇到边跨空间小、主塔塔高限制、桥面宽度较窄等条件显示下，上述的桥型有如下优缺点：拱形桥受力简单明确，但是拱肋截面单位用钢指标远超车型桥，且横向安全储备不足。斜拉桥主塔截面尺寸过大，且由于无边跨背索平衡，变形适应性较差。同时拉索31水平力通过承载梁传递至主塔横梁，承载梁固结后温度力难以控制。并且，为了增加承载梁横向刚度，需采用四片桁架导致承载梁用钢量大，中跨横载增加较多，经济性差。悬索桥则是边中跨比例过小，背索与竖直夹角最小21.8°，边中跨缆索拉力相差2~3倍，缆索抗滑稳定性安全系数远小于2，不满足设计要求；通长索的背索拉力主要部分转移到桩顶拉力，桩顶拉力5000KN，远超抗拔承载力；索鞍圆弧立面中心外移，偏心大受力不合理，且制造困难。

因此，请参照图1至图5，本发明一较佳实施例提供一种蒸汽管道的承载装置，其能够解决上述在拉索31角度小、边跨工作空间受限条件下遇到的技术问题。

具体的，蒸汽管道的承载装置包括适于承载梁5、用于支承承载梁5的支承组件、第一连接组件2和第二连接组件3。蒸汽管道可铺设于承载梁5上，进而实现河流的跨越。蒸汽管道包括检修道101、蒸汽管102及给水管103，检修道101沿承载梁5的延伸方向铺设于承载梁5的中心轴线位置，检修道101的两侧皆铺设有蒸汽管102和给水管103，其中，给水管103铺设于蒸汽管102的外侧。检修道101、蒸汽管102及给水管103的结构为常规结构，在此不做赘述。

支承组件包括两个第一支承件1，两个第一支承件1沿承载梁5的延伸方向靠近承载梁5的两端设置，以支承该承载梁5。支承组件还可包括第二支承件，第二支承件的结构与第一支承件1的结构相同。该第二支承件设置于两个第一支承件1之间，适于与第一支承件1共同支承该承载梁5。第二支撑件的个数可根据承载梁5的长度进行设置，在此不做具体限定，根据实际情况而定。在本实施例中，以仅设置有两个第一支承件1进行具体阐述。

每个第一支承件1包括支撑底座12、设置于支撑底座12上的下梁段13、与下梁段13连接且位于下梁段13上方的上梁段14、连接上梁段14和下梁段13相邻设置的端部的横梁段15、及设置于上梁段14的上方的固定构件11，支撑底座12可根据地质条件进行选择，支撑底座12的建造过程可采用装基法、围堰法、沉水法等方法。

装基法为在目标区域使用专业设备在水底钻出孔洞以形成空心管道，然后将绑扎好的钢筋笼放进空心管道内并注入混凝土，重复该操作若干次，从而形成支撑底座12。其中，钢筋笼的结构可根据实际结构进行绑扎。

围堰法为在目标区域建造栅栏，然后将栅栏内的水抽干，然后绑扎钢筋笼并注入混凝土，从而形成支撑底座12。其中，钢筋笼的结构可根据实际结构进行绑扎。

沉水法为在地面预制好箱式底座，并将预制成型后的箱式底座送入海底，随后在箱式底座内注入混凝土，从而形成支撑底座12。

本实施例中的支撑底座12的建造可根据实际地形和地质条件采取上述方法的其中之一，在此不做具体限定，根据实际情况而定。

并且，上述的上梁段14和下梁段13的横截面为梯形状，且该梯形状为等腰梯形。在本实施例中，梯形状的上梁段14和下梁段13与横梁段15之间分别存在第一锐角和第二锐角，第一锐角和第二锐角的范围为大于等于60°，这样设置的目的在于：在保证第一支承件1能够支承承载梁5的同时，还能够简化第一支承件1的结构和工艺。

在本实施例中，上梁段14和下梁段13皆采用钢混组合结构，以保证其自身结构的稳定性的同时，还能够为承载梁5提供稳定的支承力。

固定构件11设置于第一支承件1的顶端，适于和第一连接组件2及第二连接组件3连接。其中，第一连接组件2和第二连接组件3分别位于固定构件11的两侧，以使第一连接组件2的第一作用力和第二连接组件3的第二作用力相互抵消，防止第一支承件1发生变形，进而为承载梁5提供稳定的支承。

其中，第一连接组件2位于第一支承件1的一侧，适于连接两个固定构件11和承载梁5，从而使得以支承件能够支承承载梁5。第一连接组件2包括连接两个固定构件11的主缆21、及多个连接主缆21和承载梁5的杆体22，杆体22通过索夹沿高度方向连接承载梁5和主缆21。

在本实施例中，杆体22成对设置，且成对设置的杆体22呈“Λ”形状，每两个成对设置的杆体22倾斜方向相反，且每两个成对设置的杆体22连接于主缆21的同一连接点。通过上述设置，可将主缆21与承载梁5固定连接，以使主缆21能够将承载梁5支撑，进而保证第一支承件1能够支承该承载梁5。在本实施例中，杆体22与主缆21之间的夹角呈渐变形成布置，因为靠近承载梁5中部的杆体22与主缆21之间的夹角较小，而背离承载梁5中部的杆体22与主缆21之间的夹角较大。优选地，上述杆体22与主缆21之间的夹角分布区间为24°～75°。

并且，本实施例中的主缆21的一端通过散索套形成多束次缆23，多束次缆23锚固于固定构件11内，从而无需在第一支承件1的顶端设置有索鞍，避免索鞍圆弧里面中心外移等情况的发生，保证第一支承件1与第一连接组件2的连接固定。

相应的，固定构件11包括箱体111、及设置于箱体111内的具有多个箱格的第二锚碇构件112，多个箱格与次缆23的个数一一对应，从而使得第二锚碇构件112适于供第一连接组件2锚固连接，以使每束次缆23锚固于与其对应的箱格内。在本实施例中，箱体111采用全钢设计，箱体111的壁板等厚设置，且壁板之间采用加劲肋加劲以保证箱体111自身结构的稳固性。

其中，第二锚碇构件112包括第一板体1121、分设于第一板体1121的两端以连接第一板体1121和箱体111的第二板体1122、及多个设置于两个第二板体1122之间以形成箱格的分隔板体1123，第一板体1121的延长线与箱体111的侧壁之间形成第一夹角，第一夹角大于15°且小于75°。

由上述可知，第一连接组件2与固定构件11及承载梁5之间的连接形成悬索区。悬索区具有垂度比，该垂度比为主缆21的最低点与第一支承件1顶端的竖直距离d和两个第一支承件1之间的水平跨度s的比值。垂度比越低，承载装置的垂直稳定性越好，但是，主缆21的应力会增大，且承载装置的两端的第一锚碇构件6（下文中有详述）则需进一步加固。

本实施例使得第一板体1121的延长线与箱体111的侧壁之间的第一夹角大于15°且小于75°，以保证承载装置的垂度比在合理范围内，从而减小主缆21的应力以及对于位于承载装置的两端的第一锚碇构件6的要求。

在本实施例中，为了增强第二锚碇构件112的锚固力和支撑力，第一板体1121、第二板体1122及分隔板体1123之间上熔透焊连接。

由前述可知，第一连接组件2和第二连接组件3分别位于固定构件11的两侧，以使第一连接组件2的第一作用力和第二连接组件3的第二作用力相互抵消，因此，第二连接组件3位于第一支承件1的另一侧，且适于连接每个固定构件11和第一锚碇构件6，第一锚碇构件6沿第一方向位于承载梁5的两端的外侧，第一方向与延伸方向平行。

第二连接组件3包括多个拉索31，拉索31的一端与固定构件11连接，另一端锚固于第一锚碇构件6上，从而形成斜拉区。因此，本实施例中的承载装置包括一个悬索区和两个斜拉区，两个斜拉区位于悬索区的两侧，以使主缆21主要承受悬吊分恒、活载的受力，达到优化吊跨比，从而使得第一锚碇构件6的尺寸能够相应减小，以此降低第一锚碇构件6的施工难度和造价。该第一锚碇构件6为边跨锚碇，其为常规结构，在此不做赘述。

固定构件11还包括设置于箱体111内的多个钢锚梁113，第二连接组件3分别锚固于钢锚梁113上。每个钢锚梁113包括承压板1131、与承压板1131连接以支撑承压板1131的支撑板1132、贯穿承压板1131设置的支撑套管、及与支撑套管连接以支撑支撑套管的加劲板1133，每个拉索31套设于支撑套管内且被锚固于承压板1131上。每侧的拉索31设置有两列，从而能够将第一支承件1稳固支撑。

具体的，第一连接组件2与固定构件11的内侧面连接形成第一连接区域S1，固定构件11的内侧面为朝向承载梁5设置的一面。而第二连接组件3与固定构件11的外侧面连接形成第二连接区域S2，固定构件11的外侧面为与内侧面相对设置的一面。由上述可知，该第一连接区域S1实际为次缆23与第二锚碇构件112连接形成，第二连接区域S2实际为拉索31与钢锚梁113连接形成。即，第一连接区域S1为次缆23与第二锚碇构件112连接所占的区域，第二连接区域S2为拉索31与钢锚梁113连接所占的区域。然而，次缆23的另一端需穿过内侧面，拉索31的另一端也需穿过外侧面，因此，本申请中定义的第一连接区域S1实际为次缆23与内侧面连接所占区域，第二连接区域S2实际为拉索31与外侧面连接所占区域。其中，第一连接区域S1与内侧面的占比大于等于0.5且小于1，第二连接区域S2与外侧面的占比大于0.5且小于等于1，在该条件下，可保证本实施例的承载装置能够解决解决上述在拉索31角度小、边跨工作空间受限条件下遇到的技术问题。上述中，“占比”具体表示：第一连接区域S1为次缆23与固定构件11内侧面连接所占内侧面的面积区域，第一连接区域S1与内侧面的占比则为次缆23与内侧面连接所占内侧面的面积区域与整个内侧面的比值，该比值范围为大于等于0.5且小于1；相应的，第二连接区域S2为拉索31与固定构件11的外侧面连接所占外侧面的面积区域，第二连接区域S2与外侧面的占比则为拉索31与外侧面连接所占外侧面的面积区域与整个外侧面的比值，该比值范围为大于0.5且小于等于1。具体可如图6所示，为了方便区分，第一连接区域S1与内侧面连接所占内侧面的面积区域为A，第二连接区域与外侧面连接所占外侧面的面积区域为B。

优选地，第一连接区域S1和第二连接区域S2于竖直方向上在固定构件11上的正投影存在至少部分重合，从而保证第一作用力和第二作用力能够相互抵消，第一支承件1不会发生变形以倾倒。

为了进一步保证第一连接组件2的第一作用力和第二连接组件3的第二作用力能够相互抵消，在本实施例中，第一连接区域S1和第二连接区域S2的比值小于等于1且大于等于0.5，即保证两个面受力均衡。优选地，第一连接区域S1和第二连接区域S2的比值小于等于0.8且大于等于0.6。上述中，“比值”具体表示：由上述可知，第一连接区域S1和第二连接区域S2实际为与固定构件11连接所占固定构件11的面积值。因此，第一连接区域S1和第二连接区域S2的比值为图6中所示的箭头A指向处所占固定构件11的面积与B指向处所占固定构件11的面积的比值。

并且，第一连接组件2与内侧面的第一夹角大于10°且小于20°；第二连接组件3与外侧面的第二夹角大于50°且小于75°。这样设置的目的为：在拉索31角度小、边跨工作空间受限条件下，进一步保证第一作用力和第二作用力能够相互抵消，承载装置的承载力满足设计要求。其中，该处的内侧面和外侧面同上述，皆为固定构件11的内侧面和外侧面。

蒸汽管道的承载装置还包括设置于承载梁5两侧的抗风组件4，抗风组件4分别连接支承组件和承载梁5，抗风组件4适于改善承载梁5的风致摆幅以提高承载装置的稳定性。

具体的，抗风组件4包括两端分别固定于两个第一支承件1的抗风缆41、及连接抗风缆41和承载梁5的多个吊杆42，沿承载梁5的延伸方向上，抗风缆41的一端部至抗风缆41的中心，与承载梁5之间的距离逐渐缩小。即，以俯视角度而言，抗风缆41形成拱形结构设置于承载梁5的两侧。拱形受压时能够将这个力传给相邻的部分抵住拱足散发的力，以承受更大的压力，从而进一步保证承载装置的稳定性。

综上所述：通过设置有具有固定构件11的第一支承件1、第一连接组件2和第二连接组件3，第一支承件1靠近承载梁5的两端设置，第一连接组件2用于连接承载梁5和固定构件11，第二连接组件3用于连接固定构件11和设置于承载梁5两端外侧的第一锚碇构件6，以使得第一支承件1能够支承该承载梁5的同时，使得第一连接组件2的第一作用力和第二连接组件3的第二作用力能够相互抵消，进而实现拉索31角度小、边跨工作空间受限条件下的蒸汽管道的随桥铺设；并且通过对第一支承件1的受力和承载梁5的风力受力分析，使得承载装置受力合理，沿梁长恒、活载弯矩分布均匀，温变内力响应小；并且，由于第一支承件1的两侧分别连接有第一连接组件2和第二连接组件3形成了悬索区和斜拉区，以使承载装置的结构竖向和横向刚度都大于同跨度的悬索桥，有利于控制活载和横向风载挠度，同时承载装置的结构抗扭刚度大，增大了结构扭转基频，提高了抗风能力，承载梁5和第一支承件1地展响应较小。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“中心”、“顶”、“底”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。其中，“里侧”是指内部或围起来的区域或空间。“外围”是指某特定部件或特定区域的周围的区域。

在本发明的实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用以描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“组装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的实施例的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，“-”和“~”表示的是两个数值之同的范围，并且该范围包括端点。例如:“A-B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。“A~B”表示大于或等于A，且小于或等于B的范围。

在本发明的实施例的描述中，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。