纤维缠绕玻璃钢夹砂管道结构计算书
(按照GB/T 21238-2007标准）
一.基本设计参数 1.设计条件及参数
公称直径DN 400mm 计算压力等级Pc 0.68MPa 工作压力Pw 0.63MPa 波动压力Ps 0.20MPa 刚度等级SN 5000Pa 管内真空压力Pv 0.05MPa 管顶以上埋设深度H 2m 管顶以上水位高度hw 0m 地面移动载荷或堆土载荷WL 10000Pa 设计径向控制变形率δd /D 5%内压力设计系数FSpr 1.8
弯曲安全系数FSb 1.5屈曲安全系数
FSa
2.5
2.管材性能
内压环向失效应力ζ816KN/m 强度层环向拉伸模量E H 10786.00MPa 管壁环向弯曲弹性模量E 12595.00
MPa 管体长期环向弯曲强度Sb 12‰静水压设计基准HDB 6‰结构层厚度tc 5.7mm 内衬层厚度t1 1.3mm 总壁厚t 7mm 管平均直径
D
408.3
mm 3.安装参数
管区安装说明 沟槽原状土描述 初始回填土组描述
管道起拱线处沟槽宽度
2000mm
形状系数Df 5.50土壤反作用模量
E'4000000Pa
挠曲系数Kx 0.1挠曲滞后系数DL 1.5覆土载荷的单位重量
γs
19000
N/m 3
用户已知用户已知
工程名称：德州市陵城区2015年度高效节水灌溉试点县专项补助资金项目施工
[覆土深度：2米]
水的单位重量
γw 10000
N/m 3
二.计算过程及计算结论 1.内压计算
经计算得:
2.）工作压力校核
经计算得:
3.）波动压力校核
经计算得:
2.刚度校核计算
式中：
SN------管道刚度，Pa
E-------环向弯曲模量，MPa t-------总壁厚mm D------管平均直径mm 经计算得:
3.根据环弯曲计算许用挠曲Δya
由管的挠曲引起的最大环向弯曲应变不应大于设计系数折算的产品的长期弯曲强度同时管子的最大挠度不应大于5%D
式中：
εb------挠曲引起的最大环向弯曲应变。
Df------形状系数（于管区回填土材料及压实程度有关）。 ΔYa----管体最大许用长期垂直挠曲值,ΔYa≤0.05D。 Sb------管体长期环向弯曲强度(应变基准） 经推导公式得
经计算得：
依据环弯曲许用应变得 ΔYa=
34.64mm
1.） 计算压力等级校核
0.68MPa ≤ 1.00MPa 设计压力能满足压力等级要求0.68MPa ≥ 0.63MPa 压力等级能满足工作压力要求5000Pa < 5289Pa 设计刚度能满足刚度等级要求
0.68MPa ≥ 0.59MPa 压力等级能满足工作压力与波动压力组合要求
t
D
FS
D S Ya
f
b
b
′′′￡
D
2
w c P P
33
3
12D Et SN
￡
b a
f b FS
Sb D t
D
Y D ￡÷÷?
???è?÷÷????è?D =e =
D D y a /
8.48%
4.确定外载荷W L 和Wc
1).管子上的活动载荷WL
指地面车辆移动载荷或临时堆土载荷，若未知车辆类型，则为堆土载荷
WL--------管子上部活动载荷, pa
L1--------------与卡车行进方向平行的荷载宽度， L1=a+2tg αH
L2-------------与卡车行进方向垂直的荷载宽度， L2=b+2tg αH H---------埋深，m P---------活载荷，N
If--------冲击因子，无量纲 If =1.1（0.61m If =1.0（H≥0.91m) 经计算得： L1=0.00m L2=0.00m If=0.00 WL=10000.00pa 2.)作用在管子上的垂直土壤载荷垂直土壤线载荷 =38000pa 式中： Wc-------垂直土壤静载荷, pa --土壤单位载荷重量，pa H--------埋深, m 5.挠度校核计算 埋设管道的安装方式应确保外载荷引起垂直截面尺寸的减少不超过步骤3规定的极限或5%，以两者较小值为准。即 式中： ΔY-----预测管子的垂直挠曲值 DL-------挠曲滞后系数 Wc-------单位长度管子上承受的土载荷，pa WL-------单位长度管子上承受的动载荷，pa Kx-------挠曲系数 E'-------土的反作用模量, pa 经计算得： 6.外压屈曲校核计算 公式（1）公式（2）管内无真空压力，0.61m ≤H ≤24m 管内有真空压力且H<1.2m 时管内有真空压力，1.2m ≤H ≤24m ΔY/D=2.34%≤δd/D ≤ΔYa/D,外载荷引起管道挠曲变形小于安装许用挠曲变形,满足要求 t D FS D S Ya f b b ′′′￡ D 2 ' 3061.0)/8()(E D EI K W W D D Y X L C L ++=D 2 1 3''321÷???è?÷÷????è ?=D EI E B R FS q W a a H Wc s γ=--s γD y D d D Y a ///D ￡￡D d yx xy a SN q υυ-′= 124= D D y a / 式中： qa-------许用屈曲压力，pa FSa-------安全系数， Rw-------水的浮力系数 Rw=1-0.33(hw/H) hw-------管顶以上水面高度,m H--------埋设深度,m B'-------弹性支撑经验系数 经公式（1）计算得 Rw=1 B'=0.28 qa= 173160.93pa 2.)标准安装条件时，屈曲要求如下 经计算得： 3.)考虑活载荷时，屈曲要求如下 经计算得： 7.校核组合载荷应变 1.)按应变基准校核组合载荷方程(一): 式中： εb--因最大允许挠曲产生的弯曲应变，mm/mm rc--回圆系数（无量纲） rc=1-Pw/3 pw单位Mpa εpr---内压作用的工作应变 HDB-----静压设计基准经计算得: εb＝ 2.21‰rc=0.79 εpr= 2.09‰ 2.)按应变基准校核组合载荷方程(二): 经计算得: 88000Pa ≤ 173161Pa 标准安装条件许用屈曲压力大于外载荷,满足要求 48000Pa ≤ 173161Pa 考虑活载荷条件下许用屈曲压力大于外载荷,满足要求 0.3487 ≤ 0.475 组合载荷方程（一）通过 0.1453 ≤ 0.434 组合载荷方程（二）通过 H e B 213.0411 '-+= qa P W R h v c w w w ￡++?γ÷ ÷? ? ??è?D =2D t y D a f b e c H w pr t E D P 2= e qa W W R h L c w w w ￡++?γpr c b pr FS Sb r HDB ) /1(e e -￡ b pr c b FS HDB Sb r ) /1(e e -￡
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