祖 欣， 彭思思， 孔 川， 付 輝

(1.四川省尺度建設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)部，四川成都610041；2.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都610065；3.中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司燃?xì)鉄崃υO(shè)計(jì)研究院，四川成都610084)

1 概述

燃?xì)夤艿揽缭椒绞捷^多[1]422，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)燃?xì)饣M(jìn)程中，常有較小管徑燃?xì)夤艿乐行涂缭焦こ躺踔链笮涂缭焦こ獭Ｈ細(xì)馄髽I(yè)特別是小型燃?xì)馄髽I(yè)考慮到投資等因素，往往難以接受架設(shè)專用管橋方案，此時(shí)簡(jiǎn)單實(shí)用的懸纜跨越方案就凸顯出來(lái)。本文對(duì)筆者參與完成并運(yùn)行4 a的一例探索性燃?xì)夤艿缿依|跨越工程進(jìn)行分析和總結(jié)。

2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

懸纜跨越結(jié)構(gòu)由承重結(jié)構(gòu)(包括承重主索，主索兩端的支承，必要的抗風(fēng)索等)和荷載結(jié)構(gòu)(如本工程的管道及其附件等)構(gòu)成，其中荷載結(jié)構(gòu)用眾多等長(zhǎng)的吊架垂吊于主索上。懸纜跨越結(jié)構(gòu)中懸空部分(主索和主要荷載結(jié)構(gòu)即本工程中的管道)稱為懸纜系。懸纜系在幾何上可視為由無(wú)數(shù)個(gè)端點(diǎn)位置不同但曲線形態(tài)相同的曲線簇組成，因此，懸纜系中任一確定對(duì)象如主索、管道、管道吊架最低點(diǎn)等各自的曲線，可看作坐標(biāo)原點(diǎn)(如端點(diǎn))不同，曲線方程相同，具有相同的相對(duì)幾何參數(shù)(如跨距、矢高等)的曲線。也就是說(shuō)懸纜系的相對(duì)幾何參數(shù)，也是某一對(duì)象的相對(duì)幾何參數(shù)。

① 設(shè)計(jì)理論的確定

中心擾度系數(shù)s[2]447是指懸纜系矢高與跨距的比值，也稱矢跨比，無(wú)荷狀態(tài)時(shí)(即不考慮荷載在主索中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的應(yīng)變)稱無(wú)荷中心擾度系數(shù)s0[2]25。各設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)參數(shù)的推薦值見表1。

表1 各設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)參數(shù)的推薦值[2]307

燃?xì)夤艿涝谪Q直面上有擾度要求，同時(shí)為節(jié)約建設(shè)費(fèi)用，需盡量降低兩端支墩高度，則多在小擾度(s<0.1)范圍內(nèi)選擇方案。本工程得到的中心擾度系數(shù)為0.031，對(duì)照表1，確定設(shè)計(jì)理論采用懸鏈線法，即懸鏈理論模型。

② 主索數(shù)學(xué)模型

懸鏈理論模型中，以主索一端錨固點(diǎn)為原點(diǎn)，且y軸向下的主索曲線方程[3-4]為：

(1)

其中：

(2)

式中y——主索曲線上的點(diǎn)距原點(diǎn)的高度，m

FH——主索所受水平拉力，N

q——主索所受比載(即單位長(zhǎng)度的均勻荷載)，N/m

C——由邊界條件確定的積分常數(shù)，無(wú)因次

x——主索曲線上的點(diǎn)距原點(diǎn)的水平距離，m

L——跨距，m

Δh——主索另一端點(diǎn)與原點(diǎn)的高程差，m

(3)

式中f——以原點(diǎn)計(jì)算的矢高(簡(jiǎn)稱矢高)，m

利用式(1)做曲線長(zhǎng)度的積分，可得到主索的長(zhǎng)度公式[3]，如下：

(4)

式中l(wèi)——主索長(zhǎng)度，m

將設(shè)計(jì)跨距、主索兩端點(diǎn)高程差、比載，以及設(shè)定的水平拉力代入上面各式，可得到主索的矢高和長(zhǎng)度。由前述，它們也是懸纜系中各對(duì)象的矢高和長(zhǎng)度。

③ 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

a.本工程采用先錨固主索，再懸吊固定燃?xì)夤艿赖氖┕し桨?。由此，需利用相同初始條件，不同荷載下的變形協(xié)調(diào)方程[3-4]、[1]449(又稱位移平衡方程)，與上面各式聯(lián)立，求解不同荷載下主索的幾何參數(shù)。不同荷載包括無(wú)荷(即無(wú)應(yīng)變)態(tài)、主索自重態(tài)和總荷載態(tài)。因篇幅有限且屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)的計(jì)算，在此不做變形協(xié)調(diào)方程運(yùn)用的介紹。

b.長(zhǎng)年的運(yùn)行過(guò)程中，主索受環(huán)境溫度變化的影響，主索長(zhǎng)度及矢高會(huì)增減。不同溫度下主索長(zhǎng)度的計(jì)算公式[1]449為：

lt=li+α(t-ti)li

(5)

式中l(wèi)t——主索溫度為t時(shí)的長(zhǎng)度，m

li——主索在安裝溫度時(shí)的長(zhǎng)度，m

α——主索的線膨脹系數(shù)，K-1

t——主索的工作溫度，℃

ti——主索安裝時(shí)的溫度，℃

將式(5)求得的溫度為t時(shí)的主索長(zhǎng)度，代入式(4)可得水平拉力，再由式(2)、(3)可得該溫度下的矢高。顯然，夏季最高溫度時(shí)將達(dá)到最大矢高。

本工程懸纜系形態(tài)受建設(shè)環(huán)境條件的限制，需要將夏季出現(xiàn)的最大矢高作為約束條件，反求總荷載時(shí)的安裝矢高，再反算主索自重荷載時(shí)的主索安裝矢高。備料或計(jì)算比載時(shí)若有精確需要，還需進(jìn)一步反求無(wú)荷態(tài)主索索長(zhǎng)。其中，主索安裝矢高和與其對(duì)應(yīng)的初始水平拉力，是決定懸纜系最終參數(shù)和最終形態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)。

3 工程方案難點(diǎn)

① 建設(shè)基礎(chǔ)條件

跨越段為某水壩上游河道支線的末段，河寬(控制范圍)146 m，河水面寬126～135 m，水深5～9 m，不通航，有季節(jié)性流動(dòng)。附近有公路橋，申請(qǐng)隨橋跨越未被批準(zhǔn)。兩岸地表為河床坡地接平地，坡地有鄉(xiāng)村水泥公路，寬約3 m，河床為寬U形，地質(zhì)初勘為巖石、卵石和泥沙。最高日平均溫度為21 ℃，最低日平均溫度為15 ℃。經(jīng)分析確認(rèn)沉管、開挖和定向鉆方案均不可行，于是確定跨越方案。

跨越段所接燃?xì)夤転楣Q外徑160 mm、SDR11的PE管，設(shè)計(jì)壓力為0.4 MPa，屬中壓A級(jí)。合適的建設(shè)地點(diǎn)(公路附近坡地)高出最高洪水位分別為南岸3.34 m，北岸4.91 m?？缭蕉魏?jiǎn)圖見圖1。

圖1 跨越段簡(jiǎn)圖

② 工程方案難點(diǎn)

按建設(shè)條件，并要求盡量降低錨固支墩高度，主索的矢高幾乎就是錨固支墩的最低高度。選D159×5鋼質(zhì)管道，選取較保守的安全系數(shù)，經(jīng)方案設(shè)計(jì)得到的主索最小矢高為8.31 m，但此方案被認(rèn)為錨固支墩高度過(guò)高，需輔助拉索且費(fèi)用較高而不被接受?；跇I(yè)主的部分產(chǎn)業(yè)為燃?xì)庥肞E管，希望嘗試PE管外敷保護(hù)層明管敷設(shè)，于是提出嘗試采用PE管輕型懸纜跨越的方案。此方案的兩個(gè)難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)小矢跨比的主索和PE管如何明設(shè)。

4 主索幾何尺寸和結(jié)構(gòu)

① 主索幾何尺寸

a.最大矢高的確定

本工程矢高受兩個(gè)關(guān)鍵條件的約束。一是根據(jù)GB/T 50459—2017《油氣輸送管道跨越工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱GB/T 50459—2017)，懸纜系最低點(diǎn)須高于洪水位3 m。二是懸纜系與下方鄉(xiāng)村公路間通行凈高應(yīng)不低于4.5 m，經(jīng)計(jì)算分析知控制點(diǎn)為南岸公路，公路高于最高洪水位3.34 m。

設(shè)某直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)為主索一端，且y軸向下。由式(1)～(3)可以解出主索曲線經(jīng)過(guò)最低懸垂點(diǎn)和鄉(xiāng)村公路上方限高點(diǎn)的y坐標(biāo)和水平拉力，其中鄉(xiāng)村公路上方限高點(diǎn)與原點(diǎn)的水平距離為已知參數(shù)，為6.5 m，最低點(diǎn)距原點(diǎn)的水平距離由式(6)確定：

(6)

式中Lf——曲線最低垂點(diǎn)與原點(diǎn)的水平距離，m

經(jīng)計(jì)算得到主索的最大矢高為5.74 m，也可得到主索的最大長(zhǎng)度。該最大矢高減去公路高程與矢高點(diǎn)高程之差，該值為0.34 m，即得到原點(diǎn)高于南岸公路的高度，為5.4 m。

將所得主索原點(diǎn)及曲線向上平移一個(gè)燃?xì)夤艿赖跫艿撞颗c主索之間的垂吊恒定高度，則可保證懸纜系中燃?xì)夤艿赖跫艿撞窟B線曲線滿足上述洪水位和公路凈高的限制要求。向上平移得到的主索端點(diǎn)錨固高度，是支墩設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一。同時(shí)可知，燃?xì)夤艿赖跫艿撞窟B線曲線的矢高也就是主索曲線的矢高。

b.安裝矢高與中心擾度系數(shù)

將上述受限條件下得到的主索最大矢高和最大主索長(zhǎng)度，作為夏季最高設(shè)計(jì)溫度下幾何參數(shù)，順次利用式(5)、(4)、(2)求解出安裝溫度下安裝主索長(zhǎng)度、水平拉力和積分常數(shù)，代入式(3)可得主索安裝矢高。經(jīng)計(jì)算得到安裝矢高為5.32 m，它比最大矢高小0.42 m，是不可忽略的高度差。設(shè)計(jì)中常以安裝矢高對(duì)應(yīng)的中心擾度系數(shù)作為懸纜設(shè)計(jì)理論選擇的重要參數(shù)，安裝矢高對(duì)應(yīng)的中心擾度系數(shù)為0.031。

計(jì)算中，考慮到太陽(yáng)輻射對(duì)主索溫度的影響，主索的最高設(shè)計(jì)溫度取59 ℃(即最高綜合溫度[5]，取當(dāng)?shù)貥O端最高氣溫加附加溫度21 ℃)。根據(jù)工期預(yù)排，施工在7月進(jìn)行，安裝溫度取當(dāng)?shù)?月平均氣溫23 ℃。

c.最小矢高

取冬季最低設(shè)計(jì)溫度-9.2 ℃(即最低綜合溫度，取當(dāng)?shù)貥O端最低氣溫減5 ℃)，同樣由上述方法計(jì)算得到冬季最低設(shè)計(jì)溫度時(shí)主索最小矢高為5.01 m。比安裝矢高減少了0.31 m，比最大矢高減少了0.73 m，這對(duì)于最大矢高僅為5.74 m的懸纜系，矢高的變化是顯著的。同時(shí)也表明，懸纜系中燃?xì)夤艿赖跫艿撞窟B線曲線的最低點(diǎn)在洪水位以上3～3.73 m之間變化。

由于最小矢高時(shí)主索受力最大，因此要按GB/T 50459—2017要求，對(duì)最小矢高狀態(tài)做應(yīng)力校核計(jì)算。

d.主索的幾何尺寸

本工程對(duì)主索幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算是利用相關(guān)軟件，先設(shè)定水平拉力，以滿足約束條件為控制參數(shù)，通過(guò)反復(fù)迭代計(jì)算得到結(jié)果。將設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果中的水平拉力作為已知參數(shù)，代入前述公式計(jì)算，經(jīng)對(duì)比結(jié)果完全一致。本工程懸纜系竣工后的實(shí)際形狀見圖2。

圖2 懸纜系竣工后的實(shí)際形狀

② 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與應(yīng)力簡(jiǎn)介

主索符合當(dāng)時(shí)現(xiàn)行規(guī)范YB/T 152—1999《高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅鋼絞線》(施工完后1 a才有GB/T 33363—2016《預(yù)應(yīng)力熱鍍鋅鋼絞線》)，型號(hào)為1×7-15.2-1860的鋼絞線。兩端采用鋼筋砼支墩并錨固主索。為保證管道荷載均勻分布在主索上，每3 m設(shè)置一個(gè)吊架固定于主索上，并采用寬底管箍固定燃?xì)夤鼙貙油鈿印?/p>

施工中實(shí)際總荷載為27.5 kN，實(shí)際總比載為161.7 N/m，其中PE管占41%。核算竣工后主索設(shè)計(jì)拉力在86 ～ 96 kN之間，為主索公稱最小破斷拉力的29%以下(即拉力安全系數(shù)大于3.5)，對(duì)應(yīng)的拉應(yīng)力為617～684 MPa，為主索公稱抗拉強(qiáng)度的37%以下(即應(yīng)力安全系數(shù)大于2.7)，符合要求。

5 燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)與熱補(bǔ)償

① 隔熱與防紫外線設(shè)計(jì)

燃?xì)庥肞E管道不允許明設(shè)的原因較多，如抗外力強(qiáng)度、紫外線快速老化和對(duì)溫度的敏感性等等。本工程經(jīng)研究確定采用外層鍍鋅鐵皮、保溫層為外表面帶復(fù)合鋁箔的硬聚氨酯泡沫瓦(殼)的隔熱與防紫外線的設(shè)計(jì)方案，管道各層構(gòu)造見圖3。

圖3 管道各層構(gòu)造

② PE管設(shè)計(jì)溫度的確定與分析

與暴露狀態(tài)下的工作溫度不同， PE管在保溫層內(nèi)的工作溫度在日平均溫度上下較小的波幅內(nèi)變化。經(jīng)分析，方案采用的硬聚氨酯泡沫瓦(殼)厚度40 mm尚不能完全衰減24 h周期內(nèi)外層鐵皮綜合溫度的波幅，因此考慮PE管的最高設(shè)計(jì)溫度為當(dāng)?shù)貥O端最高日平均溫度加5 ℃為42.9 ℃，最低工作為當(dāng)?shù)貥O端最低日平均溫度減5 ℃即為-9.2 ℃。此為人為經(jīng)驗(yàn)的參照取值，尚無(wú)切實(shí)的論證依據(jù)。設(shè)計(jì)中曾按熱平衡原理，以當(dāng)?shù)刈畲笮r(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，忽略管外對(duì)流換熱熱阻和管內(nèi)燃?xì)鈱?duì)流換熱，并以簡(jiǎn)諧波簡(jiǎn)化表達(dá)24 h溫度變化的狀況下，逐時(shí)計(jì)算PE管最大溫度將會(huì)比當(dāng)日日平均溫度高6 ℃左右，但由于其簡(jiǎn)化原因而不能作為依據(jù)。在所確定的最高溫度下，PE管可以按CJJ 63—2018《聚乙烯燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》所列溫度折減系數(shù)要求降低運(yùn)行壓力后運(yùn)行，事實(shí)上該管道夏季工作壓力都沒(méi)有超過(guò)0.3 MPa，符合要求。最低工作溫度符合大于-20 ℃的要求而不用折減。

③ 熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)與實(shí)際現(xiàn)象分析

主索兩端為錨固支墩，主索的熱脹冷縮將造成矢高的變化即形變而無(wú)需熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)。PE管道由于設(shè)計(jì)溫度和線膨脹系數(shù)均與主索不同，其伸縮量與主索不一致，因此需要進(jìn)行不同于懸纜鋼管的柔性熱補(bǔ)償設(shè)計(jì)，這是本工程的又一個(gè)特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)主索長(zhǎng)度總變化量為0.140 m，對(duì)應(yīng)的PE管長(zhǎng)度總變化量則高達(dá)1.334 m。這需要補(bǔ)償設(shè)計(jì)注意兩個(gè)方面。一是索-管相對(duì)位移補(bǔ)償，需要將管吊架做成可沿管道軸向偏轉(zhuǎn)的掛架形式。二是整體位移補(bǔ)償，在兩端利用支墩豎直高度等設(shè)計(jì)為L(zhǎng)形并輔以方形的自然補(bǔ)償形態(tài)。

根據(jù)協(xié)議，現(xiàn)場(chǎng)由業(yè)主完成的典型月份的PE管兩端位移測(cè)量數(shù)據(jù)見表2(表中負(fù)值表示向河中心位移，正值表示向兩端移動(dòng))。每次測(cè)量大致間隔20～40 d不等?，F(xiàn)場(chǎng)情況表明，柔性管道的熱補(bǔ)償并非隨著溫變而隨時(shí)位移，而是積聚到一定位移條件如柔性管內(nèi)應(yīng)力足夠推動(dòng)位移，端點(diǎn)力克服滑動(dòng)自鎖摩擦阻力后，發(fā)生間斷性位移的。

表2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量PE管支座位移量

表2的數(shù)據(jù)尚不能反映運(yùn)行2 a中的完整數(shù)據(jù)，甚至還缺少最冷月等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。但不妨礙做出補(bǔ)償位移量尚未達(dá)到設(shè)計(jì)值的判斷，理由是，環(huán)境溫度尚未出現(xiàn)苛刻值，并且保溫效果較好或PE管工作溫度尚未超出前述人為經(jīng)驗(yàn)的取值。

觀察和分析數(shù)據(jù)可知，2016年北岸位移較大，2017年南岸位移較大，兩岸位移不一致。經(jīng)分析認(rèn)為這主要與現(xiàn)場(chǎng)以下3種情況有關(guān)，一是北高南低(相差1.57 m)，且安裝時(shí)由北向南拖管，致使北岸管段施工應(yīng)變較小，在運(yùn)行中為達(dá)到內(nèi)應(yīng)力平衡而產(chǎn)生相對(duì)較大的應(yīng)變；二是施工單位未按設(shè)計(jì)預(yù)留夠北岸的補(bǔ)償位移量，在第一年應(yīng)變后北岸位移受限，使南岸成為“主”補(bǔ)償端；三是現(xiàn)場(chǎng)觀察到北岸滑動(dòng)支座滑移面銹蝕較大，使滑動(dòng)摩擦系數(shù)增加造成位移受阻。上述3點(diǎn)都可成為工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。經(jīng)之后幾年的觀察，總體上兩端位移趨于平穩(wěn)，不再有兩端位移不一致的現(xiàn)象，但南岸仍為主補(bǔ)償端。

④ 蛇形補(bǔ)償現(xiàn)象與補(bǔ)償量計(jì)算式

觀察發(fā)現(xiàn)，夏季懸纜系特別是PE管道存在蛇形補(bǔ)償現(xiàn)象，夏季管道蛇形補(bǔ)償姿態(tài)見圖4，蛇形補(bǔ)償形狀見圖5。在冬季，PE管長(zhǎng)度收縮量大于主索，夏季的蛇形補(bǔ)償彎曲消失，冬季管道收縮姿態(tài)見圖6，懸纜外形呈現(xiàn)與安裝時(shí)相同的姿態(tài)。

圖4 夏季管道蛇形補(bǔ)償姿態(tài)

圖5 蛇形補(bǔ)償形狀

圖6 冬季管道收縮姿態(tài)

分析認(rèn)為，夏季高溫季節(jié)PE管熱伸長(zhǎng)量的補(bǔ)償由3部分構(gòu)成。一是隨主索伸長(zhǎng)(松弛下垂)而給予補(bǔ)償，這部分補(bǔ)償量不大，本工程估計(jì)不到設(shè)計(jì)補(bǔ)償量的10%；二是超出主索伸長(zhǎng)量部分的PE管“凈”伸長(zhǎng)量，在管壁截面產(chǎn)生的壓應(yīng)力下向兩端外推，由兩端自然補(bǔ)償器補(bǔ)償，這一部分見前述現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)部分補(bǔ)償位移量；三是管道壁內(nèi)應(yīng)力在柔性懸鏈型狀態(tài)下產(chǎn)生的蛇形補(bǔ)償。

由蛇形補(bǔ)償?shù)氖芰顩r和幾何約束條件分析，主索和管道是在等寬度的雙螺旋曲面上。從管道的角度看，管道是在以主索為圓心且圓心也有偏移，索-管軸心為半徑形成的近似圓弧曲面內(nèi)的曲線，如圖5所示。該曲線可以簡(jiǎn)化為平面諧波曲線表達(dá)，易知無(wú)論其為何種諧波模型，只要有橫向位移量，就會(huì)有相應(yīng)的管長(zhǎng)增量。

假設(shè)其形變遵循懸鏈線方程，可由式(3)表達(dá)的矢高函數(shù)的前4項(xiàng)級(jí)數(shù)簡(jiǎn)化解(再高精度的解很難)，與式(4)表達(dá)的索長(zhǎng)函數(shù)的前6項(xiàng)級(jí)數(shù)簡(jiǎn)化解，聯(lián)立推導(dǎo)出諧波半周期長(zhǎng)度(即單弓的弦長(zhǎng))Lb，索長(zhǎng)增長(zhǎng)比(單弓弧長(zhǎng)與單弓弦長(zhǎng)之比)與單弓矢高的關(guān)系式如下(推證過(guò)程略)：

(7)

式中Ls——單弓弧長(zhǎng)，m

Lb——單弓弦長(zhǎng)，m

fb——單弓振幅，或稱矢高，指弧弦對(duì)應(yīng)點(diǎn)空間移動(dòng)軌跡的最大長(zhǎng)度，m

假設(shè)蛇形曲線遵循拋物線或正弦曲線規(guī)律，則索長(zhǎng)增長(zhǎng)比或曲線長(zhǎng)度分別由文獻(xiàn)[1]或正弦曲線弧長(zhǎng)微分式積分得到，公式分別為：

(8)

(9)

式中x——正弦曲線半周期射線上任意一點(diǎn)與周期始點(diǎn)的距離，m

γ——補(bǔ)償率

其中式(9)右端屬“橢圓積分”類，其原函數(shù)不屬于初等函數(shù)，可用差分法計(jì)算。

以振幅弦長(zhǎng)比(單弓振幅與單弓弦長(zhǎng)之比)為1%為例，以上3式計(jì)算得到的補(bǔ)償率分別為0.026 7%、0.026 7%和0.024 7%?？芍?

a.懸鏈模型和拋物線模型計(jì)算結(jié)果相差很小(本例差在有效位以后)，正弦諧波模型稍?。?/p>

b.蛇形補(bǔ)償率比振幅弦長(zhǎng)比要小得多。

由于單弓振幅受吊架約束而有限，為增加整體補(bǔ)償量，只有縮短諧波波長(zhǎng)即單弓弦長(zhǎng)，也就是說(shuō)(在可能的擾度范圍內(nèi))要產(chǎn)生多個(gè)波。以本工程為例，若fb受限量為0.25 m，當(dāng)諧波數(shù)為8即諧波半周期長(zhǎng)度約為10 m時(shí)，振幅弦長(zhǎng)比為0.025，用式(7)可計(jì)算得索長(zhǎng)增長(zhǎng)比為0.167%，即總補(bǔ)償量?jī)H0.276 m。

由此可知，蛇形補(bǔ)償量較小，不能作為主要的自然補(bǔ)償形式。設(shè)計(jì)補(bǔ)償裝置時(shí)，是否扣除前述主索伸長(zhǎng)量和上述蛇形補(bǔ)償量應(yīng)謹(jǐn)慎，在無(wú)確切把握時(shí)，建議仍然將補(bǔ)償量設(shè)計(jì)為由補(bǔ)償裝置承擔(dān)。

6 結(jié)論

① 輕型燃?xì)夤艿缿依|跨越方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資省，適合一定跨距的中型跨越工程。采用保溫隔熱的PE管跨越，可以大幅降低主索荷載。

② 采用燃?xì)釶E管加保溫隔熱并防紫外線的措施，可以阻尼環(huán)境溫度變化對(duì)架空敷設(shè)管道的溫度影響，使其在允許的溫度范圍內(nèi)工作。如果設(shè)計(jì)合理，保溫隔熱層可以基本消除一天內(nèi)環(huán)境綜合溫度的波動(dòng)影響。

③ 主索和管道的線膨脹系數(shù)和工作溫度不等時(shí)，熱脹冷縮量大者會(huì)出現(xiàn)蛇形彎曲現(xiàn)象，并存在一定的蛇形補(bǔ)償量，但補(bǔ)償率小，本例不到0.2%。用懸鏈理論模型、拋物線和正弦曲線諧波模型計(jì)算的蛇形補(bǔ)償率相差很小，補(bǔ)償率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于振幅弦長(zhǎng)比表達(dá)的最大橫向位移率。當(dāng)跨度足夠長(zhǎng)，蛇形補(bǔ)償在可能的擾度范圍內(nèi)將產(chǎn)生多個(gè)波，從而提高補(bǔ)償率。

④ 對(duì)中心擾度系數(shù)較小的懸纜跨越設(shè)計(jì)，建議盡量采用懸鏈理論模型，可用拋物線理論模型校核。