石化电仪主桥架支撑件的设计

刘俊千

摘 要：电仪主桥架的支撑件通常采用焊接方式固定，但焊接过程存在火花，爆炸等危险，对于石油化工等存在易燃，易爆的场所显然不合适，本文探讨安全可靠，无需焊接且便于安装和维护的预开孔法，卡夹法和预埋件法。

关键词：桥架支撑件；预开孔；卡夹；预埋件

0 引言

在工厂设计中，电仪主桥架主要用于电缆，管缆等的铺设。而桥架支撑件主要用于主桥架的支撑固定，因而支撑件设计的质量直接影响桥架的使用寿命，维护和后期改造。支撑件的现场固定通常采用如下二种方法：

（1）对于钢结构管廊，支撑件直接焊接固定于管廊；

（2）对于混泥土结构，支撑件通过膨胀螺栓或者焊接预埋钢板固定。

焊接工艺由于其施工简单，安装牢固等优点被广大设计人员和施工人员所采用，但在石油化工等对安全有严格要求的行业，在危险区域进行焊接操作可能造成爆炸等严重安全事故，故焊接操作通常被限定在指定安全区域。因而传统的焊接法不适用于危险区域的主桥架的固定，而安全可靠且易安装和拆卸的预开孔法，卡夹法和预埋件法被广泛使用，本文详细介绍三种方法各自使用条件和详细设计方法，希望起到抛钻引玉的效果。

1 预开孔法

所谓预开孔法就是对管廊上的H型钢在生产时预留用于固定桥架支撑件的螺栓孔，当桥架支撑件在预制车间生产完成后直接用螺栓固定于H型钢上，如图1所示：

优点：无需焊接，安装拆卸方便，固定牢固。

缺点：设计过程相对复杂，对H型钢有破坏。

1.1 使用条件

适用于主桥架位于金属管廊上，负荷大如多层并行桥架，环境风荷载高，现场不允许焊接的情况。

1.2 设计

当主桥架走向确定后，便开始支撑件的设计，支撑件主要由三部分组成：底板，H型钢和角钢（如图1所示）。三部分在预制车间焊接成一整体后运到现场进行快速安装。

1.2.1 底板的设计

通常底板使用如下几种规格：150*150，250*150 ， 300*150 ， 300*200 ， 350*150，350*200等，并没有统一规定可根据实际情况和使用习惯灵活运用。底板厚度通常使用8，10，12，16 mm等，如图2所示，底板规格的选择需考虑如下因素：

（1）二侧桥架的间隔：当支撑件作为二并行多层桥架的共用支撑点时，底板的长度需小于并行桥架的间距并留有一定的操作间隙，在某些情况下，桥架的第一层直接固定于管廊上，如果选择底板过长会和二侧桥架的第一层发生碰撞。通常底板的边和其支撑的桥架的边之间留有50～150的距离作为操作间隙。当支撑件作为二并行桥架的共用支撑点时，底板位于并行桥架之间的中心。

（2）主管廊H型钢的宽度：底板的宽度需小于管廊上H型钢宽度二个或者三个等级，比如管廊上H型钢为H-400*400，则通常选用300*150或者 250*150的地板，由于主管廊各处选用的H型钢规格不一，为了保持各支撑底板的连贯性和统一性，通常以桥架所经过最小管廊的规格作为底板选择的参考值。如果选用的宽度和管廊H型钢一样，则管廊H型钢相应的预留螺栓孔靠近翼缘，从结构受力和强度角度考虑，不推荐使用。

（3）底板厚度：通常推荐使用10mm或者12mm，过薄会增加焊接难度和影响支撑效果，设计时可根据现场情况自行决定。

当底板的规格参数确定后，下一步就是底板的开孔，如下图2所示，通常做法是在位于底板的四个角上开四个孔，孔径通常为￠22，￠20，￠18，￠16和￠14，配套双头螺栓为M20，M18，M16，M14和M12，螺栓长度为50，55，60，65，70，80，90等。客户可根据实际情况自行选择或者请求结构工程师的帮助。孔的中心与底板边缘需保持一定距离，约为20-30mm，四个孔以底板中心线为轴相互对应。当孔的位置和大小等参数确定好后需在管廊H型钢上桥架需要固定的位置预留与底板同样大小的四个孔。

设计人员需首先整理出管廊上所有的开孔点信息然后通知结构专业，使管廊H型钢在生产时预留出相应的螺栓孔。此步非常关键，设计人员只能等主桥架走向确定好后，才能提所有开孔条件。任何开孔位置偏差或者遗漏将严重影响施工，只能通过别的方法或者改变桥架走向来弥补设计失误。

1.2.2 H型钢的设计

支撑件通常选用H-125*125，由于仪表桥架加上电缆的荷载不会很大，即使考虑二并行多层桥架的情况，H-125*125钢完全满足要求，H型钢的高度通常略高于最顶层桥架50～100mm或者与顶部桥架齐平。

H型钢固定焊接于底板中心，需注意型钢H面的位置不同，见图2，需根据桥架和管廊具体走向确定。

1.2.3 槽钢的设计

槽钢焊接固定于H型钢，通常选用C5槽钢或者∠50*50，∠75*75角钢，相比于角钢，槽钢的焊接面更大，受力更牢固，推荐使用。在某些情况下，某单根槽钢支撑的桥架可能不止一根，在此情况下，可考虑使用C10槽钢，但需考虑与上下层桥架的操作空隙。

槽钢的长度通常为桥架的宽度加上桥架与H型钢的距离再加上50mm到100mm的操作余量。余量值一旦确定后每根桥架最好使用相同的值，使桥架更统一和美观。

1.3 总述

当底板，H型钢和槽钢各参数都确定后，三部分通过焊接整合成一整体后就可以进行现场安装。由于管廊各位置桥架的数量，标高，尺寸等的不一样使支撑件存在许多不同的规格，在设计，预制，安装时可根据不同规格进行归类和标记，避免出错和遗漏。

2 卡夹法

所谓卡夹法就是免开孔，免焊接，梁夹件，支撑件，槽钢等通过夹持的方式固定于管廊H型钢。

卡夹法的优点：

（1）安装灵活迅速，对管廊无破坏；

（2）支撑件为组合式，拆卸方便，拆下的配件和槽钢可重复使用，材料无浪费；

（3）安装可根据现场情况随时调节，无需预先提条件；

（4）可以在原基础上进行扩展；

（5）管廊的任何位置都可作为支撑点，使用极其灵活。

卡夹法的缺点：

（1）支撑相对于焊接和螺栓固定不稳定且支撑力有限；

（2）易受高风荷载影响；

（3）价格相对较高。

2.1 使用条件

适用于多数施工场合。但对于大负荷，高风荷载，有震动的工况，需和厂家确认。

2.2 设计

现在卡夹法已以其安装简单，快速，使用灵活等优点被广泛运用在工业，能源，商住，交通，和特殊行业。用途如仪表的支撑，桥架的固定，仪表和管道管线的敷设等。对于大负荷如多层桥架及高荷载等情况的使用，设计人员需预先计算出电缆和桥架负载情况并结合当地地质情况，由专业的支撑件厂家提供设计和指导安装。

喜利得公司作为全球知名的支撑卡夹系统提供商，提供一整套系统解决方案。具体可致电咨询。

2.3 总述

卡夹法的优点显而易见，在预算充足且经过受力计算满足技术要求的前提下，卡夹系统是设计人员和安装公司的首选。

3 预埋件法

预埋件法是指在浇筑混凝土时，预先在混凝土中埋设螺栓连接件。支撑件预制完后直接固定于预埋螺栓。此法和预开孔法有很多类型之处，可以相互借鉴和补充。

优点：无需焊接，安装拆卸方便，固定牢固。

缺点：设计过程复杂，预埋螺栓在支撑件移除后需进行处理。

3.1 使用条件

适用于桥架固定于混凝土结构，负荷大如多层并行桥架，环境风荷载高，有震动，现场不允许焊接的情况。

3.2 设计

预埋件法的设计思路和方法和预开孔法一样，支撑件组成也一样，也是由底板，H型钢和C5/C10槽钢组成。二者之间互通。

和预开孔法的唯一区别为预开孔法需在钢结构管廊上开孔，而预埋件法需在混凝土相应位置预埋螺栓。设计思路和对结构专业提条件方法与预开孔也一样。

在某些情况，如桥架直接固定于混凝土地面或需悬挂安装的桥架，则可无需预埋螺栓，支撑件现场直接打膨胀螺栓进行固定。

3.3 总述

对于预埋件法和预开孔法，客户可根据现场情况灵活运用，支撑件中组成部分的H型钢和槽钢可以选用U型槽钢和托臂替换，安装相对方便但成本也更高。

4 结束语

由于现场状况复杂多变，没有一种方法能解决所有支撑问题，往往是不同方法的灵活运用。随着新安装技术的发展，安装过程也正朝着安全，便捷，耐用和环保方向发展。

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