地下管网球墨铸铁排水管-地面车辆荷载对管道作用标准值的计算方法

球墨铸铁管道壁厚计算公式
AWWA标准C150/A21.50是指美国水工程师协会（AWWA）制定的地下
供水和排水系统用球墨铸铁管道的技术标准。

按照该标准，球墨铸铁管道
的壁厚计算公式如下：
t=(P*D)/(2*(S+P*Y))
其中，t代表管道壁厚（单位为英寸），P代表工作压力（单位为psi），D代表管道外径（单位为英寸），S代表允许的应力（单位为psi），Y代表球墨铸铁的弹性模量（单位为psi）。

根据AWWA标准C150/A21.50的规定，球墨铸铁管道的允许应力（S）
一般为24,000 psi，球墨铸铁的弹性模量（Y）一般为24,000,000 psi。

通过该公式计算得到的管道壁厚是满足设计要求的最小壁厚，在实际
工程中可以根据需要增加一定的安全系数。

另外，除了AWWA标准C150/A21.50之外，其他国家和地区也有自己
的管道壁厚计算公式和标准。

在具体工程应用中，应根据当地的标准和规
范来进行计算和设计。

需要注意的是，以上提供的是一种常见的球墨铸铁管道壁厚计算公式，具体的计算公式和标准会根据工程要求和现场条件的不同而有所差异。

车辆载荷对管道影响的数值计算一、引言车辆载荷对管道的影响是工程设计和施工过程中需要考虑的重要因素之一。

在道路交通中，汽车的载荷会通过路面传导到地下管道上，给管道带来一定的荷载压力。

为了确保管道的安全运行和使用寿命，需要进行数值计算来评估车辆载荷对管道的影响程度。

本文将从车辆载荷的定义、计算方法以及对管道的影响等方面进行探讨。

二、车辆载荷的定义和计算方法车辆载荷是指车辆所承受的重量，通常以吨或千克为单位。

车辆载荷的计算方法可以根据车辆的类型和规格进行确定。

一般来说，重型卡车的载荷要大于轻型乘用车，而长时间停留在同一地点的车辆对管道的影响也会比经过的车辆更大。

三、车辆载荷对管道的影响1. 压力传导车辆载荷通过路面传导到地下管道上，造成管道所受到的压力。

这种压力会对管道的结构和材料产生一定的影响，可能导致管道的变形、破裂等问题。

2. 振动影响车辆的行驶会产生振动，而振动会通过车辆与地面的接触传导到管道上。

长期以来，振动对管道的影响一直是工程设计和施工过程中需要考虑的重要因素之一。

过大的振动会导致管道的疲劳破坏，降低管道的使用寿命。

3. 疲劳损伤车辆的行驶会给管道带来重复的荷载，长期以来，这种重复荷载可能导致管道的疲劳损伤。

疲劳损伤是由于车辆载荷对管道的反复作用，使得管道的材料产生微小的裂纹，进而导致管道的破裂和失效。

四、车辆载荷对管道影响的数值计算为了评估车辆载荷对管道的影响程度，可以通过有限元分析等数值计算方法进行计算。

有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以将管道的结构和材料等参数输入计算模型中，通过计算模型来模拟车辆载荷对管道的影响。

在进行数值计算时，需要考虑以下因素：1. 车辆类型和规格：根据不同车辆类型和规格的载荷，确定计算模型中的荷载参数。

2. 管道结构和材料：根据管道的结构和材料特性，确定计算模型中的材料参数。

3. 地面条件：不同地面条件下，管道受到的载荷传导方式和强度也会有所不同，需要进行相应的考虑和调整。

车辆载荷对管道作用的计算方法1 地面车辆载荷对管道的作用，包括地面行驶的各种车辆，其载重等级、规格形式应根据地面运行要求确定。

.2 地面车辆载荷传递到埋地管道顶部的竖向压力标准值，可按下列方法确定：2.1 单个轮压传递到管道顶部的竖向压力标准值可按下式计算(图C.0.2-1)：（2.1-1）式中q vk—轮压传递到管顶处的竖向压力标准值(kN/m)；Q vi，k—车辆的i个车轮承担的单个轮压标准值(kN)；a i—i个车轮的着地分布长度(m)；b i—i个车轮的着地分布宽度(m)；H—自车行地面自管顶的深度(m)；μd—动力系数，可按表(C.0.2)采用。

图C.0.2-1 单个轮压的传递分布图(a) 顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布图C.0.2-2 两个以上单排轮压综合影响的传递分布图(a)顺轮胎着地宽度的分布；(b)顺轮胎着地长度的分布2.2 两个以上单排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算(图C.0.2-2)：（2.2-1）式中：n—车轮的总数量；d bj—沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距(m)。

表C.0.2 动力系数μd0.250.300.400.500.600.70地面在管顶(m)动力系数1.30 1.25 1.20 1.15 1.05 1.00μd2.3 多排轮压综合影响传递到管道顶部的竖向压力标准值，可按下式计算：(2.3-2)式中m a—沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数；m b—沿车轮着地分布长度方向的车轮排数；d aj—沿车轮着地分布长度方向，相邻两个车轮间的净距(m)；3 当刚性管为整体式结构时，地面车辆荷载的影响应考虑结构的整体作：用，此时作用在管道上的竖向压力标准值可按下式计算(图C.0.3)图 C.0.3 考虑结构整体作用时车辆载荷的竖向压力传递分布(3.3)式中q ve，k—考虑管道整体作用时管道上的竖向压力(kN/m)；L p—轮压传递到管顶处沿管道纵向的影响长度(m)；L c—管道纵向承受轮压影响的有效长度(m)，对圆形管道可取L c=L p+1.5D1；对矩形管道可取L c=L p+2H p，H p为管道高度(m)。

中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001 0 新制定全部顾英张彦天郑明峰2002.04.01修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院管道荷载计算方法规定目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载3.3 摩擦力3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载1. 范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。

2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。

（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。

（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似) （5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击荷载由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。

（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。

2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。

当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。

（1）水压试验、气压试验充水重。

（2）正常操作条件。

正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。

（3）特殊操作情况（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。

管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。

（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。

应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。

（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。

2.3荷载组合（a）下表是在各种条件下同时起作用的荷载组合。

P : 集中荷载W: 均匀荷载Q : 单位荷载(单位面积重量)（2）假设地震荷载,风荷载及冲击荷载没有同时产生影响.（3）在水压实试验中无需标注管架,梁,结构等的垂直荷载.在其他情况下,当管线数量较少时，应单独标出每跟管线的垂直荷载。

管道荷载计算方法注意（1）此设计规定应按照以下说明：管道设计工作应按照规定执行。

（2）此规定指出工程设计专业必须为管道设计的需要来执行。

在规定基础上管道设计者可以作适当的修改。

2．荷载和外力的设计2.1通则当设计下列结构时，应考虑荷载。

各种荷载的联合作用在计算中的应用见2.14条。

2.2结构本体应计算结构本体和防火材料的重量。

2.3动设备对于泵、压缩机、马达等设备重量，要尽可能快地从制造商处获取相关数据，其中应包括控制、辅助设备、配管等重量。

在对设备直接设在支架上的情况进行计算时，应尽可能快地提交相关动力影响因素。

2.4起重机荷载起重机的荷重应根据制造商的数据来确定。

2.5容器、塔等除容器和塔外，还包括过滤器、沉降槽、换热器、冷凝器及其配管。

根据该类设备各种荷载的综合情况，在计算中应包括以下重量/荷载。

（1）空重这是容器、塔等的静止重量，包括衬里材料、保温、防火、阀门等，应根据制造商提供的数据推导出来。

（2）操作重操作重是容器、塔等的空重，几在该单元操作过程中最大容量的重量之和。

（3）水压实验荷载在现场需要对设备进行水压实验时，设计支架结构时应考虑该设备完全充满水的重量。

当一个支撑支一台以上的容器时，该支撑应根据以下基础进行设计：在同一时刻，一台容器进行水压实验，而其他容器为空设备或仍处于操作状态中。

2.6活动荷载（1）活动荷载应根据以下平台或通道的用途分为几个等级（a）A级主要用作人行通道，除了人可搬动的物品外，没有其他东西。

例如台阶、楼梯平台、管架上人行道、仪表监测平台及阀门操作平台。

（b）B级用于较轻的阀门、换热器、法兰、类似部件的检修工作，放置拆卸这些部件的工具，若在梁或桁架上放置重物须加小心。

（c）C级承受特殊荷载。

要根据特殊需要进行设计。

（2）活动荷载见表1表1 生活荷载2.7风荷载风荷载应根据UBC确定，假设以下几点：风驻点压力q=140kg/m2（在10米高度）方向“c”重要系数I=1风力可从各个方向作用于构筑物，应考虑其最不利的情况（最大逆风向）。

埋地球墨铸铁管结构计算分析与探讨摘要：埋地球墨铸铁管在输水工程中应用较为广泛，本文结合某输水工程，对埋地球墨铸铁管管道变形、强度设计采用《水利水电工程球墨铸铁管道技术导则》和《给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程》设计计算方法进行计算，进一步论证了管材选择的合理性。

其实践经验可供类似工程参考。

关键词：埋地球墨铸铁管；管道变形；管道强度；管材选择一、引言目前，国内输水用球墨铸铁管设计书籍主要有《给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程》、《给水排水工程管道结构设计规范》、《给水排水工程结构设计手册》，均是以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用含分项系数的设计表达式进行设计；强度计算时，考虑内部荷载及外部荷载同时作用下的管壁应力计算；变形计算时，仅考虑在外部荷载作用下的管道变形。

《水利水电工程球墨铸铁管道技术导则》是采用单一安全系数极限状态设计方法，把外部荷载单独作用下及内部荷载单独作用下的受力状态当作极端状态；设计中主要考虑以下两种情况：一是仅考虑内部荷载时，需要的壁厚；二是仅考虑外部荷载时进行变形设计。

本文以某输水工程为例，对基本参数一致的情况，对管材等级选择采用《水利水电工程球墨铸铁管道技术导则》和《给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程》设计计算方法进行分析探讨。

二、工程概况某输水工程设计流量2.5m3/s，管道内径为1.4m，经管材比选，以球墨铸铁管为主。

管道工作压力为1.0MPa，管道设计压力为1.6MPa。

球墨铸铁管埋管下部为砂碎石垫层，管周回填土压实度要求不小于90%，最大回填土高度为4.5m。

三、按《水利水电工程球墨铸铁管道技术导则》计算。

1、径向变形管道的径向变形率计算采用下列公式进行：式中：Δ——管道的径向变形率，%；K x——变形系数；∑P——作用在管道上的竖向荷载，MPa；E’——管侧回填土的反作用模量，MPa；S——管的径向刚度，MPa。

球墨铸铁管每米重量计算公式球墨铸铁管是一种常用的管材，在很多工程中都能见到它的身影。

要计算球墨铸铁管每米的重量，这可得好好说道说道。

咱们先来说说球墨铸铁管的构成。

它就像是一个长长的圆柱体，不过这圆柱体可不简单，它的材质和壁厚都对重量有着重要影响。

计算球墨铸铁管每米重量的公式是这样的：π×（外径平方 - 内径平方）×长度×密度÷ 4 。

这里面的π就是大家熟悉的圆周率，约等于3.14 。

外径和内径就是管子外圆和内圆的直径啦。

长度一般咱们就按一米来算，密度呢，通常球墨铸铁的密度大约在 7300 千克/立方米左右。

我给您举个例子哈。

比如说有一根球墨铸铁管，外径是 200 毫米，内径是 180 毫米。

那先把单位换算成米，外径就是 0.2 米，内径就是0.18 米。

按照公式来算，3.14×（0.2² - 0.18²）×1×7300÷ 4 ，经过一番计算，就能得出这根球墨铸铁管每米的大概重量啦。

前几天我去一个工地，就看到工人们在摆弄这些球墨铸铁管。

他们正在为铺设地下管道做准备，每个人都忙得满头大汗。

我凑过去和一位老师傅聊天，他就跟我抱怨说，这计算球墨铸铁管的重量可真是个麻烦事儿，要是算错了，材料买多买少都不好。

我就跟他说了这个计算公式，老师傅听了眼睛一亮，直说这可太有用了。

在实际应用中，这个计算公式能帮我们准确地估算材料的用量，既不会造成浪费，也能保证工程的顺利进行。

比如说在城市的供水系统改造中，需要用到大量的球墨铸铁管，如果能提前算好每米的重量，就能合理安排采购和运输，节省不少成本和时间呢。

总之，掌握球墨铸铁管每米重量的计算公式，对于工程设计、施工和材料采购都有着重要的意义。

希望大家都能熟练运用这个公式，让工作更加高效和准确！。

中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001 0 新制定全部顾英张彦天郑明峰2002.04.01修改标记简要说明修改页码编制校核审核审定日期2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院管道荷载计算方法规定目录1.范围2.荷载类型和组合2.1 荷载类型2.2 条件2.3 荷载组合3. 荷载计算方法3.1 管子荷载3.2 由热胀或热缩引起的水平荷载和垂直荷载3.3 摩擦力3.4 地震荷载、风荷载、雪荷载、冲击荷载工作规定中国石化集团兰州设计院SLDI 333C06-2001实施日期:2001-01-15 第 1 页共7 页管道荷载计算方法规定1. 范围本标准中包括的荷载数据的计算方法用于土建结构条件的设计。

2.荷载类型及组合2.1 荷载类型荷载数据应包含以下荷载:（1）管道荷载(自重及工作荷载)管道重量,保温材料,介质等（2）热胀或热缩引起的反作用力反作用力是由管子的热胀或对收缩以及位移约束引起的。

（3）摩擦力摩擦力是由管架上的管子的位移引起的。

（4）地震荷载(a) 由地震加速引起的荷载(b)由管道约束点与地震相关的位移引起的反作用力(反作用力的计算方法与热应力的计算方法类似) （5）风荷载（6）雪荷载（7）冲击荷载由安全阀气流或水锤的冲击引起的荷载。

（8）膨胀节的拉伸及反弹作用。

2.2条件荷载的计算应经过下述条件的研究。

当荷载已达到正常操作时的最大值，或其他操作情况下荷载的变化可以忽略不计，计算可仅以正常操作情况为基准。

（1）水压试验、气压试验充水重。

（2）正常操作条件。

正常操作条件不同于以下第（3）条中所述情形。

（3）特殊操作情况（a）开车情况（从开车到正常操作的过渡情况）。

管子从管架上松开，设备或管道等内部温度的临时变化引起的热应力。

（b）停车情况（从正常操作到停车的过渡情况）。

应考虑到与紧急停车相关的问题（压降等），开车时的情况也应考虑。

（c）除焦，再生操作，蒸汽转化等。

附录C 地面车辆荷载对管道的作用标准值C.0.1 地面车辆荷载对管道上的作用，包括地面行驶的各种机动装置，如汽车、履带车、压路机、拖车、塔式起重机、火车、飞机等，其载重等级、规格、型式应按相应的规定确定。

C.0.2 地面行驶的车辆荷载的载重、车轮布局、运行排列等规定，应按现行标准《城市桥梁设计规范》CJJ11、《公路桥涵设计通用规范》JTJD60采用。

C.0.3 地面车辆荷载传递到管顶的竖向压力标准值，应按下列方法确定：1 . 单个轮压传递到管顶的竖向压力标准值vk q ，应按下式计算（图C.0.1-1）：Q vi,kH 1:0.70.7H a 0.7H Q vi,kH 1:0.70.7H b 0.7H iissssssq vkq vk(a) 顺轮胎着地宽度分布 (b) 顺轮胎着地长度分布图C.0.3-1 单个轮压的传递分布图)4.1)(4.1(,s i s i kvi d vk H b H a Q q ++=μ （C.0.3-1）式中 vk q 轮压传递到管顶处的竖向压力标准值（kN/m 2）；k vi Q , 地面车辆单个轮压标准值（kN ）；i a 单个车轮i 的着地分布长度（m ）； i b 单个车轮i 的着地分布宽度（m ）； s H 行车地面至管顶的深度（m ）；d μ 动力系数，可按表（C.0.3）采用。

表C.0.3 动力系数（d μ）地面至管顶深度Hs （m ） 0.250.30 0.40 0.50 0.60 ≥0.70 动力系数d μ1.301.25 1.20 1.151.051.00⒉ 两个以上单排轮压综合影响传递到管顶的竖向压力，可按下式计算（图C.0.3-2）；)4.1)(4.1(11,s n j bj i s i kvi d vk H d nb H a nQ q ∑-=+++=μ （C.0.3-2）式中 n 车轮的总数量；bj d 沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距（m ）。