Наиболее простым и экономичным способом прокладки теплопроводов через реки, железные и автомобильные дороги является использование существующих мостов и путепроводов. Подробную информацию об этом можно почитать в СНиП Мосты и трубы.
Возможность использования моста для прокладки теплопроводов иногда встречает трудности из-за отсутствия соответствующих технических условий, а также опыта строительства и эксплуатации, что приводит зачастую к отказу от использования существующих мостов. Часто по этим же причинам принимается решение о прокладке теплопроводов по мосту в ущерб требованиям нормальной эксплуатации моста и теплопроводов.
Исходные данные для проектирования
Исходными данными для проектирования являются исполнительные чертежи моста, а также расчеты конструкции пролетного строения.
Основными вопросами проектирования теплопроводов являются:
а) проверка прочности конструкций моста на нагрузки, передаваемые теплопроводами;
б) решение способа компенсации температурных удлинений теплопроводов;
в) выбор способа крепления теплопроводов к мосту и разработка опорных конструкций.
В редких случаях при проектировании прокладки теплопроводов расчеты прочности моста выполняются заново.
Расчетами проверяется прочность пролетного строения в целом и элементов конструкции, на которые передаются вертикальные и горизонтальные нагрузки от теплопроводов.
При расчете арок или главных балок пролетного строения старых мостов обычно вычисляются дополнительные напряжения, возникающие от веса теплопроводов; при этом расчетные напряжения от собственного веса моста и временных нагрузок суммируются с дополнительными напряжениями от теплопроводов. Суммарные напряжения в материале конструкции моста не должны превосходить установленных действующими нормами.
При установлении допускаемых напряжений на материал конструкции старых мостов должно учитываться состояние последних, которое определяется осмотром в натуре и фиксируется актом комиссии. Как показали выполненные расчеты мостов, в зависимости от диаметров прокладываемых труб дополнительные напряжения могут составлять 10% и более от основных расчетных. В наиболее тяжелых условиях работы обычно оказываются элементы конструкций (диафрагмы, второстепенные балки), непосредственно воспринимающие нагрузку от теплопроводов. Поэтому эти элементы иногда приходится усиливать. Так, на одном из существующих мостов пришлось произвести полную замену металлических консолей тротуарной части моста ввиду недостаточности их сечения.
Компенсация тепловых удлинений
Компенсация температурных перемещений теплопроводов, прокладываемых по мосту, осуществляется главным образом путем использования самокомпенсирующей способности труб при соответствующей форме трассы и лишь в редких случаях удается осуществить компенсацию гибкими П-образными компенсаторами. При естественной компенсации обычно используются горизонтальные плечи теплопроводов на входе и выходе с моста. Эти горизонтальные участки теплопроводов размещаются в устоях моста или в каналах. Одновременно с горизонтальными участками теплопроводов в систему компенсации могут быть включены и вертикальные участки, располагаемые в шахтах устоев или специальных камерах, сооружаемых на подходах к мосту. Компенсация при помощи горизонтальных и вертикальных плеч теплопровода дает хорошую пространственную схему, однако при этом трудно учесть величины и направления смещений труб. В середине пролета моста устанавливаются неподвижные опоры, закрепляемые в конструкции пролетного строения. При естественной компенсации усилия в неподвижных опорах не достигают больших величин, а поэтому обычно могут быть восприняты конструкцией моста. Сальниковые компенсаторы при прокладке теплопроводов по мостам не применяются из-за трудности обслуживания и ненадежности их конструкции в эксплуатации. Применение П-образных компенсаторов возможно лишь при решетчатой конструкции главных балок моста, допускающей укладку труб в поперечном к оси моста направлении.
Опорные конструкции
Опорные конструкции теплопровода выбираются в зависимости от конструкции моста в целом и отдельных деталей его пролетного строения. Наиболее надежным способом является опирание скользящих кареток теплопроводоз на специальную деталь, устанавливаемую непосредственно на конструкцию моста. При прокладке в пролетном строении железобетонного моста опоры теплопровода могут быть выполнены в местах прохода труб через отверстия в поперечных диафрагмах. К диафрагме крепятся двойные роликовые опоры, на которые опираются каретки теплопроводов. Аналогичная конструкция применяется и при прокладке теплопроводов в пролетном строении металлического моста. В поперечных диафрагмах в местах отверстий для пропуска труб устанавливаются роликовые опоры, что позволяет значительно снизить горизонтальные усилия, передаваемые на диафрагмы моста.
Установка теплопровода в поперечной диафрагме моста
В металлических мостах применяется способ подвешивания теплопроводов на стальных тягах. В этом случае верхние концы тяг прикрепляются через сережки к балкам проезжей части моста. При проезжей части моста из железобетонной плиты тяги могут быть закреплены путем заделки анкерных болтов в бетоне, плиты.
При прокладке теплопроводов под тротуарной частью моста трубы опираются на роликовые опоры, установленные по консолям.
До последнего времени при разработке конструкции опор под теплопроводы большому сомнению подвергались опоры, жестко связанные с конструкциями моста. При этом высказывались опасения о передаче вибрации моста теплопроводам и возможности разрушения стыков. Однако, как показал опыт эксплуатации, эти опасения необоснованы. В течение десяти лет находятся в эксплуатации теплопроводы, проложенные впервые по железнодорожному мосту, в котором вибрация имеет значительно большие размеры, чем в мостах для городского транспорта.
Тепловая изоляция теплопроводов, прокладываемых по мосту, должна иметь надежную конструкцию, гарантирующую длительный срок ее службы при сохранении теплоизоляционных качеств.
Наилучшим материалом в настоящее время является минеральная вата или изделие из нее. Конструкция тепловой изоляции состоит из минераловатных матов или войлока, которыми обертывается теплопровод, и асбестоцементной штукатурки, наносимой по металлической сетке.
При размещении теплопроводов в металлическом пролетном строении необходимо обеспечить доступ к конструкции для покраски через зазоры между теплопроводами и балками, арками, и диафрагмами.
Обслуживание теплопроводов в период эксплуатации — весьма существенный вопрос. Между тем при прокладке теплопроводов по существующим мостам далеко не всегда удается обеспечить доступ для осмотра и ремонта. В этом случае должен быть рассмотрен вопрос о прокладке резервной трубы, которая может заменить поврежденный теплопровод на время ремонта.
Для обслуживания теплопроводов требуется сооружение постоянных площадок и лестниц, а если позволяет конструкция моста, то и сквозных проходов по балкам или аркам пролетного строения.
Обслуживание воздушных кранов на теплопроводах, устанавливаемых, как правило, в середине моста в наиболее высоких точках, производится через люки, устраиваемые обычно в проезжей части. Для спуска в люк устанавливаются постоянные лестницы, а для обслуживания воздушных кранов — металлические площадки с ограждениями.
Основные работы по прокладке теплопроводов в пролетном строении моста складываются из монтажа труб и нанесения на них теплоизоляции. Эти два вида работ выполняются в большинстве случаев раздельно, так как редко удается вести монтаж труб с нанесенной на них тепловой изоляцией.
В Москве проложены теплопроводы по ряду мостов больших пролетов через р. Москву металлической и железобетонной конструкций. В большинстве случаев прокладка теплопроводов была предусмотрена в проекте моста. Поэтому в задачу проектирования прокладки теплопроводов входили только проектирование опорных конструкций, расчет компенсации температурных удлинений и составление проекта производства работ по монтажу труб в пролетном строении и в опорах.
На рисунке показана прокладка теплопроводов диаметром 250 мм по мосту железобетонной арочной конструкции.
Прокладка теплопроводов по арочному мосту
1 — полупроходной канал;
2 — подвесная опора
Теплопроводы размещены между двумя арками моста; подвеска их выполнена на качающихся подвесных опорах, закрепленных, в железобетонном перекрытии. По верху железобетонных плит, в местах установки опор, уложены сваренные между собой швеллеры, к которым закреплены анкерные подвески. К последним шарнирно прикреплены тяги из круглой стали. Тяги удерживают опорную балку из швеллеров, на которую уложены каретки скользящих опор теплопроводов. Работы по монтажу теплопроводов производились с барж, на которых были установлены подмости.
Детали подвески труб
1 — скользящая опора
2 — тяга;
3 — серьга
В настоящее время СНиП Мосты и трубы заменены на следующие актуализированные редакции СП Мосты и трубы:
- СП 35.13330.2011 Мосты и трубы;
- СП 46.13330.2012 Мосты и трубы.
Все эти нормативные документы легко можно найти и скачать в интернете.
