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加固改造设计
01 加层设计
管廊一般由固定管架、活动管架（一般分为刚性、柔性、半铰接活动管架）、管道、补偿器等组成，承受荷载主要有管道产生的水平纵向荷载(由管道摩擦力产生)、风荷载、垂直荷载。管架示意图如下：
某化工厂管廊改造设计工程，柱和基础连接形式为固接，梁、柱连接平面内为铰接连接，平面外为自由（无纵向梁连接时）或铰接（梁或桁架连接时）连接。
活动管架为刚性管架时，纵向水平荷载为管道摩擦力。由于管架刚度较大，不能适应管道变形的要求，管道因变形与管架出现相对位移，而产生的水平力即为管道水平摩擦力。
管道水平摩擦力大小还要考虑管道之间的互相牵制作用，当管架上敷设多根管道时，各管道之间由于不同时工作（产生的温度内力不相同），对管架的受力和位移会产生牵制作用。
牵制作用的大小与管道在管架上的布置方式有关，管架上管道根数越多牵制作用越大、常温管道的质量所占比例越大牵制作用越大、管道中介质温度高和温度低的，质量大的和质量小的，其排列越对称、越均衡牵制作用大、双层管道的管道牵制作用比单层管道大、高温管道偏设一侧时牵制作用小、管道同时起动时牵制作用小。
横向水平荷载为风荷载，当为单层多管情况时，管道风荷载计算公式为：
（l为管道跨度，Di为管道保温后外径），当为多层管道时，由于上下层管道间风荷载的影响，每层管道风荷载须乘以影响系数
加以修正。
固定管架还须考虑管道补偿器的弹性变形引起的水平推力，管道水平推力由管道专业提供。管架柱、基础因在平面内、外两个方面都有受力，所以一般按双向偏压受力考虑计算。
02 加固设计
由于管廊加层改造后，设计荷载大大增加，原有结构的承载能力远远不足，须对原管架进行加固设计。加固设计过程时，须考虑和原结构的共同受力和原结构因裂损带来的承载力损失等问题。
某化工厂管廊加固设计时，考虑现场情况(由于管道正处于使用中，管道无法挪动)，对管架柱**有管道不便设节点的管架，在柱上端侧面加设混凝土牛腿做新增管架的支点。在原管架柱**无管道处，柱**设置节点（铰接连接），新增管架通过该节点传递新增荷载，这样处理主要好处就是不会让新增荷载对原结构产生偏心矩，对加固设计来说是较有利的一种连接方式。
原管架柱侧面增加混凝土牛腿做新增管架支点的方法，应考虑新增荷载对结构产生的偏心矩，并且在柱**原管架柱和新增管架柱间需再设置一道连接，这样可以减少新增柱的计算长度，在原结构柱上端平面内加设一道水平系杆以增加平面内稳定并传递新增水平荷载。方案简图见下图：
纵向跨度较大的管架(15米及以上)因为总荷载增加较大，基础荷载大大增加，承载力远不满足要求。并且因原基础底面积已经较大(4mx4m左右)，如果考虑增加基础底面积加固，基础高度增加太大。
因此，该工程采用基础压桩加固，压桩桩长为18米左右，每节长约2~3米。原混凝土基础按承台考虑，不足处再进行加固处理，验算承台时，须考虑承台的抗拔能力。纵向跨度较小管架基础根据荷载增加大小对原基础扩大截面处理。
考虑到荷载增加较大，加固部分和原有基础协同作用能力的折减，该管架基础加固时，考虑在新旧结合处加设暗梁加固，暗梁加设在独立基础四周，可以提高基础承载能力。扩大截面处理时须对新旧结构的结合处进行专门处理，如增加接合短钢筋、凿毛结合面等保证结合牢靠、共同受力。
4、结语
某化工厂既有管架，增加两层管道，荷载增加较大。通过现场检测、计算分析，有以下几点结论：
1）混凝土开裂、钢筋锈蚀引起结构承载力严重下降，包括钢筋与混凝土粘结力下降、钢筋锈蚀使混凝土内部产生相当大的拉应力、钢筋应力腐蚀导致结构延性下降，需对结构进行加固处理。
2）新增部分管架设计时须全面考虑各种管道荷载，包括管道和活动管架的水平摩擦力、管道补偿器的弹性变形引起的水平力、不同管道之间的水平牵制力。
3）原有管架加层改造时，要采取合适的加固方案，对新旧结构连接节点需进行特别处理。
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