GBT50459-2017 油气输送管道跨越工程设计标准.pdf

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标准编号:GBT50459-2017
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标准类别:建筑工业标准
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GBT50459-2017 标准规范下载简介

GBT50459-2017 油气输送管道跨越工程设计标准.pdf

5.1.1~5.1.5跨越工程中,所用的钢管、钢材、钢筋、水泥和钢丝 绳等建筑材料应有严格要求,才能保证工程质量·这五条规定了所 用材料应遵循的相关标准,不符合这些标准规定的材料,跨越工程 不得采用。 高酸性介质的输送管道标准,没有行业标准和国家标准,但是 有企业标准,在设计中也要严格按照企业标准来设计,这对于管道 跨越工程的安全是有重要意义的。

合常规选材的规定,对于碳当量不得大于0.43%,一般控制在 0.38%左右,略低于其他钢材规定,因为索具一般除了主要承受拉 应力以外,还承受脉动特性的接触应力和弯曲应力,容易引起金属 疲劳,这是国内外常用做法

5.1.8锚固法兰在跨越工程中属重要受力构件SL 230-2015 混凝土坝养护修理规程(附条文说明),有必要单独对其

焊前预热和焊后热处理的目的是为了消除或降低焊件接头的残余 应力:防止焊缝或母材产生裂纹以及减小对金属热影响区的金相 纽织和材料性能的影响

5.3.5斜拉索结构成品拉索长度允许误差的控制参考了现行国

5.3.5斜拉索结构成品拉索长度充许误差的控制参考了现行国

家标准《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18365 的部分内容

长度误差的控制参考了现行行业标准《悬索桥预制主缆丝股技术 条件》JT/T395和《公路悬索桥吊索》JT/T449的相关内容。

6.1.1跨越结构在不同的工作阶段,例如正常使用阶段、试压阶 段、安装阶段等,以及出现偶然荷载的情况下,都可能出现多种不 利的受力状况,应分别进行结构分析,并确定其可能最不利的作用 效应组合。

利的受力状况,应分别进行结构分析,并确定其可能最不利的作用 效应组合。 6.1.2结构分析应以结构的实际工作状况和受力条件为依据 结构分析的结果应有相应的构造措施做保证,例如,固定端和刚节 点的承受弯矩能力和对变形的限制等。结构分析方法应有可靠的 依据和足够的计算准确程度。

沟分析的结果应有相应的构造措施做保证,例如,固定端和刚 的承受弯矩能力和对变形的限制等。结构分析方法应有可靠 据和足够的计算准确程度

衡方程、变形协调(几何)条件和本构(物理)关系。其中力学 条件应满足;变形协调条件对有些方法不能严格符合,应在不 度上予以满足;本构关系则需要合理的选用。

6.1.4现有的跨越结构分析方法可归纳为两类

(1)线弹性分析方法是最基本和最成熟的结构分析方法,也是 其他分析方法的基础和特例,它适用于分析一切形式的结构和验 算结构的安全状态。 (2)非线弹性分析方法以跨越工程的实际力学性能为依据,引 人相应的非线弹性本构关系后,可准确地分析结构受力全过程的 各种荷载效应,而且可以解决一切形体和受力复杂的结构分析问 题。这是一种先进的分析方法,已经在国内外一些重要结构的设 计中采用,并不同程度地纳入国外的一些主要设计规范。但这种 分析方法比较复杂,计算工作量大,各种非线弹性本构关系尚不够 完善和统一,至今应用范围仍然有限,主要用于重大结构工程的分

析和地震下的结构分析。 “刚性跨越宜采用线弹性分析方法,柔性跨越宜采用非线弹性 分析方法”为新加内容。刚性跨越为基本固有周期较短的跨越结 构,结构的非线弹性反应不明显,不需要考虑非线弹性效应的跨越 结构。柔性跨越为基本固有周期较长的跨越结构,结构的非线弹 性反应较明显,需要考非线弹性效应的跨越结构。 6.1.5跨越结构设计中采用电算分析的日益增多,商业的和自编 的电算程序都应保证其运算的可靠性。而直,每一项电算的结果 都应做必要的判断和分析。

6.1.5跨越结构设计中采用电算分析的日益增多,商业的和自编

6.3.1本条增加“刚性”二字

6.3.2由长度大于3倍截面高度的构件所组成的结构,可按杆件 结构进行分析。柔性跨越结构分析要考虑二阶效应。 5.3.3计算图形宜根据结构的实际形状、构件的受力和变形情 况、构件间的连接和支承条件以及各种构造措施等做合理的简化。 5.3.4电算程序般按准确分析方法编制,简化分析方法适用于 手算。

5.4.1本条增加“柔性”二学

本条增加“柔性”二字。 杆件(一维)结构和二、三维的非线弹性分析可根据结构的 和形状要求的计算精度等选择分析方法。

屋抗震计算的阻尼比较大,不能作为本条阻尼比的依据。现行国 家标准《建筑结构荷载规范》GB50009一2012第8.4.4条规定钢 结构阻尼比为0.01·该值适用于房屋结构,不适用于跨越结构。 6.5.5本条根据现行行业标准《公路桥梁抗风设计规范》JTG/T D60-01编制。柔性跨越结构的横间刚度通常非常小.对风荷载 持别敏感。由于大气边界层的紧流风特性以及跨越断面作为一种 不规则钝体的气动特性具有相当的复杂性,自前还无法建立起能 够完善地描述风和结构相互作用的解析模式而只能通过半理论 半试验的途径寻求近似的解答。因此·风洞试验是跨越抗风设计 中必不可少的重要手段。通过试验可以直接给出跨越断面的气动 参数和临界风速等设计参数:能够更可靠地指导跨越的抗风设计 对于设计而言,风洞试验的主要自的是提供设计所需的各项 设计参数,以保证跨越结构的适用性、安全性和经济性。

7 作用分类和作用组合

7.1作用分类、代表值和作用效应

7.1.1本条对跨越工程设计采用的作用做出规定

7.1.1本条对跨越工程设计采用的作用做出规定。 (1)取值参数根据现行行业标准《公路桥涵设计通用规范》 JTGD60和《化工、石化建(构)筑物荷载设计规定》HG/T20674 等的有关规定确定。 (2)输送介质及管内凝集液等的自重在使用阶段可视为不变。 设计中,按永久荷载考虑。 (3)试验压力为设计压力的1.5倍,有特殊试压要求时,按实 际压力取值。

7.1.3走道板位于两管道中间时,在风荷载作用下,雪荷载可能 为较大值。

7.1.3走道板位于两管道中间时,在风荷载作用下,雪

1.4温度作用及风荷载的值取自现行行业标准《公路桥涵 直用规范》JTGD60

7.3.3本条参考了现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009

根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009、《高算结 构设计规范》GB50135.对高层建筑、高算结构以及对风荷载比较 敏感的其他结构,基本风压应适当提高。柔性跨越属于对风荷载 比较敏感的结构,应将基本风压提高,参考高耸结构,提高至不得

小于0.35kN/m²

7.3.7本条参考了现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009。

7.3.8现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中高度之处 的风振系数β,是对于一般股竖问悬臂型结构而言的,例如高层建筑 和构架、塔架、烟等高算结构,而对于桥面结构、缆索和管道不适 用,本条偏保守取βz=2.0。对于桥塔,高度处的风振系数β.可 以直接采用现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009计算。 对于栏杆、附属设施,因类似于建筑中的围护结构,高度之处的风 振系数βz按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中的阵 风系数β,取值。

7.3.9桥面结构的风荷载体型系数u参考了现行国家标

桥塔的风荷载体型系数从参考了现行国家标准《高算结构设 计规范》GB50135的有关规定,并删除了其中跨越桥塔不可能出 现的截面形式和风向。 缆索的风荷载体型系数从参考了现行国家标准《高算结构设 计规范》GB50135的有关规定,且仅考虑垂直风向分量的体型 系数。 根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规 定,单根管道的以按圆截面构筑物选取,多根管道的按架空管 道选取。上下双管和前后双管中的管径不一致时,始终按最大风 荷载体型系数以取值。 跨越栏杆的布置形式类似于桁架,故按架的风荷载体型系 数采用;附属设施的风荷载体型系数=1.0~2.0.是根据跨越 通航标志、警示标志类似于檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等 突出构件考虑的,但其重要性较低,可根据实际情况选取1.3一 2.0,

本条对雪荷载标准值做出

(1)对于无统计数据的地区,基本雷压按 S。=phg 计算,分

考虑重现期内积雪的最大深度h及最大密度出现的情况,并取 较大值。当地无雪压和雪深资料时,可根据附近地区规定的基本 雪压和长期资料,通过气象和地形条件的对比分析确定。山区按 当地临近空旷平坦地面的雪荷载值乘以系数1.2取用。 (2)考虑厂镂空系数的影响,故积雪分布系数取均值1.0。 (3)大雪地区,走道板上的雪荷载考虑满布,走道板因管道、型 钢上的积雪只能堆积到一定高度,不可能满布,故需对镂空系数适 当折减。当管道投影面积/A≤0.8时,取=0.9,此时相当于管 道上的积雪分布系数为0.72。 7.3.13本条规定的均布荷载分布范围为检修通道的范围。为方 便计算,均布荷载的分布长度可在20m~30m范围内,取吊索或

钢上的积雪只能堆积到一定高度,不可能满布,故需对镂空系数适 当折减。当管道投影面积/A≤0.8时,取a=0.9,此时相当于管 道上的积雪分布系数为0.72。 7.3.13本条规定的均布荷载分布范围为检修通道的范围。为方 便计算,均布荷载的分布长度可在20m~30m范围内,取吊索或 斜拉索间距的整数倍。

7.3.15取消原规范第3.2.3条根据设

多家相关单位后修订本条。

8.1.1在确定管道跨越的跨度时,除了综合考虑受力条件、桥墩 基础)形式和经济条件等外,还应考虑施工需要的场地和其他条 牛。当主跨跨度在管道允许跨度范围之内时,宜采用单跨或多跨 梁式直跨跨越。管道跨越工程的结构形式示意图见图1~图10。

8. 1. 1 在确定管道跨越的跨度时,除了综合考虑受力

图8“Ⅱ”形刚架跨越

图10斜拉索悬索组合跨越

8.1.3若跨越上部结构为非对称结构,则必将增大支方

8.1.3若跨越上部结构为非对称结构,则必将增大支承结机 方和剪切变形。因此,在能满足跨越位置地形地貌、水文地』 的前提下,宜采用对称结构,

的前提下,宜采用对称结构。 8.1.4管道跨越的桥墩(基础)往往浸泡在河水中,且有被来往船 只或水上漂浮物撞击的可能,为广管桥的安全及减少支承结构的 维护保养费用,最高洪水位以下的支承结构宜采用混凝土或钢筋 混凝土结构

8.2.1、8.2.2这两条主要对跨越工程所涉及的结构和构件变 形的限值做出了相应的规定。所规定的变形限值是根据结构相关 舰范的规定,结合跨越工程实践经验总结得出的

8.3.2本条公式解释如下

8.3.2本条公式解释如下:

8.3管道强度及稳定性计算

图11推导公式符号图

8.4温度补偿及桥面设施

8.4.1输送管道从地下埋设改为架空跨越,到达对岸后又改为地 下埋设,自然形成了垂直或水平方向的短臂立管,为跨越管段热变 形提供了自身补偿功能,若自身补偿能力不能满足热变形的要求, 应另设补偿器

接·选择在当地最佳温差条件下爆接·是指管道正常运营时的温度 与施工焊接时的气温之间达到较小的温差值。 一般施I输送介质管道的补偿器时.往往将补偿器预拉伸(压 缩宿)为管道热变位计算值的50%,这样使管道温度变化时能沿 道顺直方尚变位.否则设置补偿器后,管道周部刚度增大:容易号 起直管段向旁侧弯曲变形

3湾管曲率乎径应大于或等于管道外径的5倍,根据实践

8.4.4大管径管道的温度补偿器是由多个弯管组焊而成的,两弯

管之间应使用一短节直管莲接,直管段长度不小于管道外径的1.5 音,不得小于500mm,主要是为了避免弯管曲率半径的偏差给对 口造成一定困难。

灯具均防水、防爆并有较好的绝缘性能,为保证管桥生产及操作人 员安全:应按国家现行标准的有关规定进行设计。跨越工程一般 不容易外接电源,实际工程中多采用太阳能航标灯。

8.4.9本条按现行国家标准《固定式钢梯及平台安全要求》GB

防止跨越管道因温度变化或清管通球时产生冲走力的影响,允许 管道有一楚位移可避免管道内应力超过其强度充许值。锚固墩端 面与管道连接处两者刚度相差很大,在风激振动下管道容易产牛 疲劳,因此对管道局部增强刚度是十分必要的

8.6.5锚具制造和检验的技术规应包括从材料的制

3.6.5锚具制造和检验的技术规定应包括从材料的制备 化学成分和机械性能检中间加工过程无损检测到最店

8.0.5其制造和检验的技术规定应包括从材料的制备、材料 化学成分和机械性能检测、中间加工过程、无损检测到最盾出厂 和广方出具合格证及质量检验证明等的全过程。其中检测规定

是参照兰州石油机械研究所、兰州石油化工机器厂和化工部第 五设计院等院所在研制高压聚乙烯反应釜(有疲劳存在)时的规 定和实测结果,并参照上海石化总厂对进口高压聚乙烯反应釜 的复验结果·属纯净度高的细晶粒结构全镇静钢,总的来说它高 于对材料的一般要求,但我们从实践中证明是切实可行的,国内 在技术上也是可以解决的,按本标准规定执行,锚具使用的安全 可靠是有保证的,否则任一环节的疏忽都会造成花篮螺栓有断 裂的危险

8.7.2钢塔架和钢桁架杆件的强度及稳定计算、节点连接计 算、构造要求应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017 执行。

产生发散性振动的可能性很小,但在飓风的作用下,管桥横向 罢动所产生的内力是不可忽视的。因此,在塔架结构选型及 上如何增加侧向刚度是非常重要的

钢塔架除了承受水平风荷载和自重外,还承受着上部结构传来的 垂直荷载。因此,应尽可能减少水平风荷载在塔柱和腹杆上产生 的轴向力,以达到经济合理的目的。

设置横隔的自的是为了保证塔架平截面的几何不变及塔

除了对防腐涂料的选择和做法上应予以特别重视外,在结构设计 上也应特别注意。钢管耐腐蚀能力强,断面各向回转半径一致,平 面内外具有相同的承载力,而且圆环断面体型系数小,承受的风荷 载小。

8.8.6本条参见现行行业标准《公路悬索桥设计规

6本条参见现行行业标准《公路悬索桥设计规范》JTG/ 05 的有关规定。

本条参见现行行业标准《公路悬索桥设计规范》JTG/T 的有关规定。

9.1.1本条为新增内容。根据跨越工程特点列出桥墩主要采 用的形式。跨越工程所在位置工程地质的好坏会直接影响基 础设计。因此,设计时应准确查明跨越所在位置工程地质和水 文地质的情况,如各层地基土的物理力学性能及其承载能力: 河床冲刷和河床变迁,基岩层面的倾斜度,岸坡的稳定性等情 况。只有综合考虑了上述这些因素及其相互影响之后,才能选 出切合实际并满足上部结构要求的、安全、经济和合理的基础 方案。 9.1.2本条为新增条文,规定了基础的计算内容。原规范第 7.0.3条规定了地基承载力、基础沉降及基础强度和稳定的计算应 按照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007执行,原规 范第7.0.4条列出了抗滑和抗倾覆的计算公式。 9.1.3本条为新增条文,原规范未对跨越结构的基础是否计算沉 降做出规定,然而,一些特殊情况下基础沉降会对跨越结构产生不 利影响,此条明确了需计算沉降的情况。本条参考了现行行业标 准《公路桥涵地基与基础设计规范》TGD63和现行国家标准《建 筑地基基础设计规范》GB50007的规定,因为跨越结构基础与公 路桥梁基础有着相似性。现行国家标准《高箕结构设计规范》G 50135按不同结构类型、高度和地基承载力特征值等规定了不需 要计算地基变形的情况,对于桥塔基础建于地基承载力大于 130kPa的情况,现行国家标准《高结构设计规范》GB50135规 定了130kPa以上承载力特征值的地基需要结构高度达到100m 以上才计算沉降,跨越结构高度基本上不可能超过100m·故本条

9.1.1本条为新增内容。根据跨越工程特点列出桥墩主要米 用的形式。跨越工程所在位置工程地质的好坏会直接影响基 础设计。因此,设计时应准确查明跨越所在位置工程地质和水 文地质的情况,如各层地基土的物理力学性能及其承载能力, 河床冲刷和河床变迁,基岩层面的倾斜度,岸坡的稳定性等情 况。只有综合考虑了上述这些因素及其相互影响之后,才能选 出切合实际并满足上部结构要求的、安全、经济和合理的基础 方案。

未规定桥塔基础的沉降计算

9.1.4本条为新增条款,桥塔属于高箕结构范畴·应规定桥塔的 倾斜值范围,其值参考了现行国家标准《高结构设计规范》GB 50135,桥墩沉降差参考了现行行业标准《公路桥涵地基与基础设 计规范》IGD63。由于在基础沉降时会引起结构内力的变化,所 以应考虑基础沉降引起的内力

9.1.5当基础设置在冻士层中时,地基士的冻胀或融陷变形

基础中的附加应力产生重分配,从而影响基础的变形和稳定性, 因此,在冻土层中跨越工程基础理深要求在冰冻线以下不小于 0.3m(冰冻线指当地最大冻结深度线)。对于理置在冻土层中的 基础,其最小理深计算应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规 范》GB50007的规定。 跨越工程在长期运营中,要考虑洪水冲刷的影响,基础的埋深 是关键。因此要求基底在最大冲刷线以下留有一定的安全值以保 证结构的安全。设置在有冲刷河床上的跨越工程基础,在最大冲 制线以下的最小埋深值,应符合本条的规定。 影响基础埋深的因素很多,如设计频率流量的可靠性与实测 流量年代的长短,实测流量的连续性和代表性,以及调查所得历史 洪水位的可靠性等,都在一定程度上影响基础的安全。另外,因跨 越工程下游取砂使河床下降及上游水库溃坝等,都会影响基础理 深并造成危害。因此.在设计时应加强综合调查,经分析研究后 确定。 本条删除了原规范第1款的规定,增加了第4款李节性冻土 的基础理置深度的规定,增加的内容参考了广现行国家标准《建筑地 基基础设计规范》GB50007的有关规定

9.1.6本条为新增条文.参考了现行行业标准《公路桥涵地基与

9.2桥墩地基基础设计

9.2.3选择跨越工程的基础形式·应考虑工程地质、水文地质、上 部结构型式和施工条件等综合因素合理确定。如情况比较复杂, 应拟定多种方案进行技术经济比较后确定。 沈降计算为新增内容,现行行业标准《公路桥涵地基与基础设 计规范》TGD63与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007对沉降计算的方法及取值相一致,故弓用现行国家标准《建 筑地基基础设计规范》GB50007进行计算

9.2.4本条为原规范第7.0.4条的深化.原规范只给出了稳定性

系数的取值.而对于计算没有做出规定,本次修订增加了稳定性系 数的计算内容,本条的计算参考了现行行业标准《公路桥涵地基与 基础设计规范》JTGID63的计算公式。

9.2.8位于河流中的桥墩,其上游迎水面受到流水压力,流水压

9.2.9本条提出的冰压力计算公式仅适用于通常的河流流冰情

10.1.2检修通道的走道板及栏杆宜米用热镀锌组装结构,应能 适应跨越结构变形的影响。除了温度,还有各种荷载工况导致的 变形。

11.0.3本条取消原规范“当场地地震动峰值加速度大于0.4g 时,不宜建设管道跨越士程,。 11.0.5、11.0.6在选择建设场地时,应对抗震有利、不利和危险 地段做出综合评价:应避开不利地段,当无法避开时应采取有效措 施,不应在危险地段建设管道跨越工程。 11.0.7本条是为了减轻地震作用影响或减少活载引起的桥面结 构纵水平位移。 11.0.8~11.0.10各类跨越结构的抗震计算,根据工程建设的规 模以及跨越结构的特性,提出了可以采用简化方法、振型分解反应 谱法以及时程分析法来计算与分析。 采用时程分析法时.宜按场地类别和设计地震分组选用不少 于两组的实际强震记录和一组人工模拟的加速度时程曲线。 11.0.11通过对跨越结构抗震性能的研究,以及借鉴国内外大跨 度桥梁抗震性能的研究成果,对于儿何非线弹性效应明显的跨越 结构.如悬索、斜拉索、悬缆以及悬链等跨越结构,应采用考虑儿何 非线弹性效应的计算分析模型。 11.0.12非结构构件、介质的附加质量对跨越结构的自振周期写 模态的影响较大·从而影响跨越结构的地震效应,为了更合理地反 换结构的地震特性·应考虑附加质量的作用

DB12/T 814-2018 民用建筑节能设计气象参数与算法12. 2清管、测径和试压

12.2.1跨越管道在整体试压前应使用清管器进行清管,无论用

12.2.1跨越管道在整体试压前应使用清管器进行清管,无论用 水还是空气介质进行清管,为了推动清管器运行,除了使清管器前 后保持一定压差外,还要供给一定的排量,否则清管器堵在低洼 处.无法把污水和杂物排出,因此要求用水清管.水的流速不得小 于1m/s一1.m/s,用空气清管,处空气流速不得小于 20m/S

试压用压力表应经过标准计量单位检验合格后方可使用 不小于1级,

质,使管桥建立一定温度场.经检查后若发现某节点变位过大,应 进行调节后方可投油生产。

13施工监控与健康监测

13.1.1本条为监控范围,参照现行行业标准《公路桥涵

13.1.1本条为监控范围,参照现行行业标《公路桥涵施工技术 规范》JTG/TF50制订。 主要考虑管道跨越的刚度小,柔度天,特别对于天跨度的主缆 现场合股悬索跨越,其股索线性准确性对主索受力影响很大。现 场合股跨越还要分阶段进行索鞍顶推GTCC-041-2018 铁道货车摇枕-铁路专用产品质量监督抽查检验实施细则,施工过程中的塔架受力是 最不利的,还有施工过程中还需要核算各种施工工况下的缆索线 性,故施工监控是有必要的。 对于斜拉索跨越,主要考虑施工过程中的不平衡荷载影响,塔 架受力和拉索索力的控制是很有必要的,如果控制不好,有可能出 现塔倒人亡的事故。

统一书号:155182·0211 定 价:21.00元

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