[发明专利]线缆管架和方法

说明书

一种线缆管架，该线缆管架是放置在一起的结构元件的组件以形成功能类似于常规管架的坚固结构框架。本发明采用张紧线缆支撑横向框架沿纵向方向的侧向移动。张紧线缆被主要锚定至主锚定结构，主锚定结构策略上位于线缆管架组件的两端。结构组件零支柱管架，因而完全消除了对任何支柱元件的管道碰损问题。本发明已利用组合柱和横向梁与柱的全焊接接头连接的优点，组合柱由钢和混凝土制成、在基部处具有全刚性连接。本发明是视为适合替代常规管架的独特结构系统。

技术领域

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

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。

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H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6.0M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H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。

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。

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。

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。

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。

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。