塑料埋地排水管的关键性能
- 格式:docx
- 大小:45.02 KB
- 文档页数:16
塑料排水管道在市政工程中的应用及施工要点作者:田波汪刚来源:《中小企业管理与科技·下旬》2010年第06期摘要:通过对塑料管道的应用现状及其优势的分析,以及施工要点的论述,可以得出在市政排水工程建设中,选择塑料排水管道具有更高的合理性与经济性。
关键词:市政排水工程塑料管道应用现状性能优势施工要点0 引言当前,我国塑料埋地排水管道已大量应用于市政工程建设中,但也还存在一些问题需要解决。
因此,应该加深对塑料排水管优势及施工要点的认识与掌握,以促进塑料排水管这一先进技术的推广与应用。
1 当前我国市政排水管道应用现状市政工程用的管道,根据管道材质不同可分为钢管、铸铁管、混凝土管和钢筋混凝土管、塑料管(包括钢塑复合管)四大类。
①钢管:钢管一般分为灰口铸铁管和焊接钢管;②铸铁管:铸铁管按材质可分为铸铁管(亦称普通铸铁管)和延性铸铁管(亦称球墨铸铁管);③混凝土管:馄凝土管一般分为预应力钢筋混凝土管(PCP),自应力钢筋混凝土管(SPCP),预应力钢筒混凝土管(PCCP),混凝土管(GP)和钢筋混凝土管(RCP);④塑料管塑料管一般分为硬质聚氯乙烯管(PVC-U)聚乙烯管(PE),玻璃钢夹砂管(FRP)管。
目前,我国市政管道品种多样,改变了以往只用混凝土管和钢筋混凝土管、灰口铸铁管和钢管等少数几种管道的局面,如城市供水管:管径小于600mm的有灰口铸铁管、球墨铸铁管、自应力钢筋混凝土管、钢管、PVC-U管PE管等;管径在600~1200mm的有预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管、FRP管等;管径在1200mm 以上的有预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管FRP管和钢管等。
近十几年来,随着塑料管的原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面的发展和完善,使塑料管在市政管道工程中占据了相当重要的地位。
2 具有性能优势的塑料管是市政工程排水管道建设的发展方向化学建材是继钢材、木材、水泥三大材之后第四大类新型建筑材料,主要包括:塑料管道、塑料门窗、防水密封材料、建筑涂料、建筑胶粘剂、混凝土外加剂和建筑节能保温隔热材料等。
PVC-U排水管产品简介PVC-U排水管是以卫生级聚氯乙烯(PVC)树脂为主要原料,加入适量的稳定剂、润滑剂、填充剂、增色剂等经塑料挤出机挤出成型和注塑机注塑成型,通过冷却、固化、定型、检验、包装等工序以完成管材、管件的生产。
物化性能优良,耐化学腐蚀,抗冲强度高,流体阻力小,较同口径铸铁管流量提高30%,耐老化,使用寿命长,使用年限不低于50年,是建筑给排水的理想材料。
性能特点1、耐腐蚀性强,不受腐蚀性土壤和各种饮用水的影响;2、内壁光滑,比常规材料摩擦阻力小;3、管道及配件永不生锈,因而其内部不会发生侵蚀及收缩的变化;4、建筑物外墙永远不会因管道生锈而污染,保证建筑物价值不致受损;5、管道配件款式繁多、齐全,可适合各种设计及安装要求;6、安装方便,无须定期保养维修;7、重量为铸铁管的五分之一,易于运输和操作;8、采用胶水粘接,简易快捷,经济高效;9、无味、无毒;10、可耐广泛的化学物品,包括强酸和强碱;11、不受细菌的侵害;12、抗白蚁、耐风化;13、比常规材料价格低廉;14、在正常使用条件下寿命可达50年以上。
性能指标1、物理性能比重1.4g/cm;可燃性不助燃;不透明度少于0.1%;维卡软化点80℃;吸水率(23℃)0.12(24h)2、机械性能拉力强度52MPa(7.500lb/in2);压力强度66MPa(9.600lb/in2);击冲5.4J(4ft/lb);弯曲弹性模数2.750MPa(4×105lb/in2);比尔诺硬度12 —153、电气性能穿透电压2. 000 V/mil(在10mil厚度);体积电压1015Ω;表面电阻1013至1014Ω;功率电子0.02(106周);常数 3.0—3.2(106周)4、传热热线性膨胀系数0.07mm/m ·K;导热率3.5×10-4cal/s·cm·k;比热0.25cal/g·k安装方式1、PVC排水管的管径大于等于100毫米的管道一般采用胶圈接口;2、PVC排水管的管径小于100毫米的管道则一般采用粘接接头,也有的采用活接头;3、PVC排水管管道在跨越下水道或其他管道时,一般都使用金属管,这时塑料管与金属管采用法兰连接,阀门前后与管道的连接也都是采用法兰连接。
学技术!埋地硬聚氯乙烯(PVC-U)给水管道施工一、材料1、管材1)地埋给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材的公称压力(PN)、公称外径(dn)及公称壁厚(em)应符合下表的规定:2)管材的颜色一般采用兰色。
3)管材物理性能应符合下列规定:(1)密度:1350~1460Kg/m3;(2)弹性模量:3000Mpa;(3)维卡软化温度:不小于80℃;(4)轴向线膨胀系数:0.06~0.07mm/m℃。
4)管材必须在规定的温度和内压下进行试验且不破坏其环向抗拉强度及试验内压力不得小于下表的规定:5)对埋设在有酸碱介质环境中的管道应根据介质的性质要求厂方提供符合防腐要求的管材。
2、管件1)《注塑成型管件必须符合给水用硬聚氯乙烯管件》GB10002.2的规定。
2)二次加工管件所用的管材,其物理力学性能必须符合管材的相关规定。
3)注塑成型管件和二次加工管件在规定的温度和时间内进行的内压试验应符合下表的规定。
4)灰口铸铁及球墨铸铁管件必须采取内外防腐措施其防腐等级应与(PVC-U)管相同。
5)塑钢管件用的钢管必须符合《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092及《钢制管法兰、法兰盖及垫片》GB9112~9113的规定。
6)灰口铸铁管件材质及物理力学性能必须符合《灰口铸铁管件》GB 3420的规定。
7)球墨铸铁管件材质及物理力学性能必须符合《球墨铸铁管件》GB 13294的规定。
3、弹性密封胶圈1)橡胶密封圈应采用模压成型或挤出成型的圆形或异形截面,应由管材生产厂配套供应。
2)橡胶密封圈的物理力学性能应符合下列规定:(1)邵氏硬度:45~55度;(2)伸长率:不小于500%;(3)拉断强度:不小于16MPa;(4)永久变形:不大于20%;(5)老化系数:不小于0.8(70℃,114h)。
3)输送饮用水管道所用橡胶圈应采用食品级橡胶,其卫生指标必须符合《食品用橡胶制品卫生标准》GB 4806.1的规定。
4、管材的运输及贮存1)管材应按不同规格分别进行捆扎,管端宜采用适当保护性包装,每捆长度应一致重量不宜超过50Kg。
埋地用硬聚氯乙烯排水管标准埋地用硬聚氯乙烯排水管标准硬聚氯乙烯(PVC-U)排水管是一种常用的排水系统材料,其质量标准对于保障建筑工程的质量和安全具有重要意义。
在我国,埋地用硬聚氯乙烯排水管的标准主要包括GB/T17219-1998《建筑排水用硬聚氯乙烯管道》和CJ/T210-2005《建筑排水用硬聚氯乙烯管道接口连接技术规程》等。
这些标准规定了埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料、工艺、安装和检验要求,确保了管道的质量和安全性。
在这篇文章中,我们将深入探讨埋地用硬聚氯乙烯排水管标准的内容,以帮助读者更好地了解这一主题。
1. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料标准埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料标准是保证管道质量的基础。
GB/T17219-1998标准中规定了管材的材料应符合GB/T10002.1中规定的PVC-U塑料材料的要求,并对材料的密度、热变形温度、拉伸性能等指标进行了详细的要求。
通过对材料的选择和性能的要求,确保了埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料具有良好的耐腐蚀性和机械性能。
2. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的工艺标准除了材料标准外,埋地用硬聚氯乙烯排水管的工艺标准也是保证管道质量的重要环节。
CJ/T210-2005《建筑排水用硬聚氯乙烯管道接口连接技术规程》中规定了管道的铸造、成型、连接和安装等工艺要求。
其中,对于管道的外观质量、尺寸偏差、壁厚一致性、热稳定性和连接密封性等方面都做出了详细的规定,保证了管道在使用过程中的稳定性和可靠性。
3. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装标准除了材料和工艺标准外,埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装标准也是保证管道质量和安全性的重要环节。
合理的安装可以确保管道系统的正常运行和使用寿命,并减少管道的维护成本。
标准中对埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装要求也做出了详细的规定,包括管道的施工准备、横向和纵向施工、接口连接和密封等环节。
4. 个人观点和理解通过对埋地用硬聚氯乙烯排水管标准的深入了解,我认识到了制定和执行标准对于建筑工程质量和安全具有重要意义。
市政排水埋地塑料管材浅议1.市政埋地排水管道应用现状分析我国市政埋地排水管道,根据管道材质不同可分为混凝土管、钢筋混凝土管、金属管、塑料管。
混凝土管一般分为预应力钢筋混凝土管(PCP),自应力钢筋混凝土(SPCP),预应力钢筒筋混凝土管(PCCP),混凝土管(GP)和钢筋混凝土管(RCP)。
由于混凝土管能就地取材,制造方便。
我国埋地排水管道系统普遍采用混凝土管或钢筋混凝土管(以下统称混凝土管),且混凝土管作为埋地排水管从设计、施工到维护技术比较成熟。
但混凝土管存在重量大、搬运安装不便、耐腐蚀性差、易发生渗漏、管节短、接头多等不足。
目前城市雨水排放,混凝土管仍是首选。
但个别经济条件比较好地区选择塑料管。
金属管一般分为铸铁管和钢管。
室外重力排水管道一般很少采用金属管,又由于其价格高投资大,耐腐蚀性差、在市政埋地排水管道中很少使用,但是个别情况下也会选择使用,如过河倒虹管、穿越铁路、排水泵站的进出水管等才采用。
室外使用的多半是低压铸铁管。
塑料管一般分为硬质聚氯乙稀管(PVC-U),聚乙稀管(PE),玻璃钢夹砂管(FRP)管。
目前,我国市政管道品种多样,改变以往只用混凝土管、钢筋混凝土管、恢口铸铁管和钢管等少数几种管道的局面。
而塑料排水管由于重量轻、强度高、耐腐蚀、内壁光滑、搬运安装方便等优点,用于埋地排水管越来越受到重视。
2.埋地塑料管的类型及选择2.1 埋地塑料排水管类型目前埋地塑料排水管按照管壁结构主要有两大类:平壁管和异型壁管。
平壁管内外壁光滑,有实心平壁管和结构平壁管等形式;异型壁管具有平滑的内外表面、实芯或中空的螺旋或环型肋的外表面,主要有双壁波纹管、环型肋管、螺旋肋管等形式。
实心平壁管内外壁光滑平整,管壁截面是实心的,管材接口有软接口和橡胶圈接口,橡胶圈接口的严密性较好。
结构平壁管内外壁也是光滑平整的,但是管壁截面为中空或多层结构,中空的结构平壁管有螺旋中空、径向中空和轴向中空等形式多层结构的结构平壁管有双平壁缠绕管等。
选用埋地塑料双壁波纹排水管应注明环刚度
管材的环向刚度简称“环刚度”,其物理意义是一个管环断面的刚度,是衡量埋地塑料双壁波纹排水管抗外压负载能力的综合参数。
为了保证埋地塑料双壁波纹排水管在外压负载下安全工作,环刚度的选择是设计中的关键之一,因此选用埋地塑料双壁波纹排水管时,设计图纸一定要注明环刚度。
埋地塑料双壁波纹排水管承受外负载的机理是:管土共同作用。
外压负载主要包括土壤重量和地面产生的静负载以及车辆行驶产生的动负载。
由于埋地塑料双壁波纹排水管属于“柔性管材”,因此在外压负载下,管材和周围土壤(回填材料)产生“管土共同作用”,换句话说:是管材和周围土壤(回填材料)共同承受外压负载。
一般埋地塑料双壁波纹排水管型号:管径:DN110~DN800,环刚度:SN2、SN4、SN8、SN16四个等级,举例SN8表示承受外压负载8KN/㎡。
如果选用管材环刚度太小,在管道施工完成进行回填压实过程中发生管材变形过大和屈曲破坏现象,造成回填土密实度达不到设计要求,最常见现象是沿管道敷设方向混凝土路面出现裂缝,雨水沿裂缝下渗造成路面下沉破损。
反之如果选用管材环刚度太大,必须采用过大的截面惯性矩,将造成用材料太多,成本过高。
选用埋地塑料双壁波纹排水管环刚度建议:非机动车道、绿化带管材选用SN4(4KN/㎡);机动车道、地下室顶板上管材选用SN8(8KN/㎡);消防车道下管材选用SN16(16KN/㎡);如果局部管道穿越消防车道可选用SN8(8KN/㎡)加混凝土包封加固处理。
塑料排水管的特性及其在市政工程中的应用摘要:近几年来塑料埋地排水管的市场开始起步,是因为对于塑料埋地排水管的研究试验和标准及规范制定工作逐步有了进展。
通过实际应用,塑料埋地排水管的优点正在逐步被认识,部分地区已开始大量应用。
本文探讨了塑料排水管的特性及其在市政工程中的应用。
关键词:塑料;排水管;特性;市政工程;应用Abstract: in recent years plastic buried drains started the market, because plastic pipe buried for the research and standards and regulations have made progress work gradually. Through the practical application, buried the advantages of plastic drain is gradually be recognized, and some areas already begins a large number of application. This paper discusses the characteristics of plastic drain in municipal engineering application.Keywords: plastic; Drain; Characteristics; Municipal engineering; application排水工程中,排水管道是重要组成部分,当前各种排水管道的品种规格在不断增加,尤其是塑料材料作为一种新型的化学建材得到迅速发展。
近几年塑料管因其能耗小、技术含量高等特点,在国内市政建设中呈主流趋势。
一、塑料排水管的常见种类在市政工程中,常见的塑料排水管有以下品种:硬聚氯乙烯塑料管(PVC- U );氯化聚乙烯塑料管(CPVC );交联聚乙烯塑料管(PEX);共聚聚丙烯塑料管(PP- R PP- C );聚丁烯塑料管(PB );聚乙烯塑料管(PE),其中包括低密度聚乙烯塑料管(LDPE)中密度聚乙烯塑料管(MDPE) 高密度聚乙烯给水塑料管(HDPE);烯腈- 丁二烯- 苯乙烯塑料管(ABS) 除上述塑料管外,镀锌钢管的替代管材还有铝塑复合管(简称MP,其材料有PEX- AL- PEX,HDPE- AL- PEX,PE- AL- PE等)无缝铝合金衬塑管、塑钢复合管等管材。
市政排水中的塑料管道施工新技术本文主要论述了市政排水中的塑料管道施工的新技术,进而分析了塑料管道施工过程中应该采取的一些比较先进的施工工艺,以期可以为市政排水工程施工提供参考。
标签:市政;排水;塑料管道;施工;新技术一、前言市政排水工程实施的过程中,塑料管道的施工是其中一个非常重要的环节,因此,做好塑料管道施工的技术选择和实施工作非常有必要,这是提高市政排水工程塑料管道施工水平的重要措施。
二、排水塑料管道的种类城市的供水系统的给水排水管道具有不同的种类,传统的给水排水管道与塑料管道的相比具有日趋完善的塑料管道的重量轻、腐蚀小、水流的阻力小、能源节能、安装简便迅速、造价较低等显著优势,从而在城市的供水管道的应用日渐广泛。
1、聚氯乙烯径向加筋管聚氯乙烯径向加筋管采用了较为特殊的模具以及成型艺生产的UPVC塑料管,从而该类型的塑料管在减薄了塑料管壁,从而承受了外在压力的荷载的能力。
相应的塑料管的外壁带有径向加强筋,从而起到了塑料管道的环向刚度以及耐压强度的相应。
改类型的塑料管材在相同环境下的外荷载能力下,可比普通UPVC 管节约30%左右的原料,主要用于市政排水。
2、聚乙烯管聚乙烯管能按照密度的不同分为高密度聚乙烯管(HDPE)、中密度聚乙烯管(MDPE)和低密度聚乙烯管(LDPE)。
高密度的聚乙烯管管具有较高的强度和刚度;而中密度的聚乙烯管道除了有高密度的聚乙烯管道的抗压能力的和耐力强度,从而具有良好的柔性以及抗蠕变性能;低密度的聚乙烯管的柔性、伸长率、耐冲击性能较好,尤其是耐化学稳定性和抗高频绝缘性能良好。
目前国内的高密度的聚乙烯管和中密度的聚乙烯管主要用作城市燃气管道、市政排水管道。
3、玻璃钢夹砂管玻璃钢夹砂管是采用短玻璃纤维离心或长玻璃纤维缠绕、中间夹砂工艺制作,具有较厚的管壁,也具有较大的环向刚度,从而能用作承受内外压力的埋地的管道。
塑料管道中的玻璃钢夹砂管具有强度高、重量轻、耐腐蚀等特点,可用于化工等工业管道,从而能建立适用于市政给水排水供水系统管道的施工和改革。
PVC无压埋地排水管执行标准一、概述PVC无压埋地排水管是一种常见的排水管道材料,广泛应用于建筑物、道路、桥梁等工程的排水系统中。
为了确保PVC无压埋地排水管的质量和安全性,国家相关部门制定了一系列的执行标准,对PVC无压埋地排水管的生产、安装、使用等方面进行了规范。
本文将对PVC无压埋地排水管的执行标准进行详细介绍,以便读者了解并遵守相关标准。
二、国家标准1. GB/T 5836.1-2018《塑料排水管道系统用硬质聚氯乙烯(PVC-U)管材硬质聚氯乙烯(PVC-U)管材》该标准规定了PVC-U材料的物理性能、尺寸、外观质量、试验方法等内容,是PVC无压埋地排水管的基本标准。
PVC-U材料是一种聚氯乙烯塑料,具有优良的耐腐蚀性能和机械性能,适用于排水管道系统的制造。
2. CJ/T210-2005《无压埋地排水用硬质聚氯乙烯(U-PVC)管材》该标准规定了无压埋地排水用硬质聚氯乙烯管材的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存,是PVC无压埋地排水管的产品标准。
根据该标准,PVC无压埋地排水管应具有一定的耐热性、耐压性和耐冲击性,以确保管道在使用过程中不受到外部环境和压力的影响。
3. GB/T 5902-2018《建筑排水用无压埋地硬聚氯乙烯(U-PVC)管管件》该标准规定了建筑排水用无压埋地硬聚氯乙烯管管件的分类、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存,是PVC无压埋地排水管的配件标准。
管件应与PVC无压埋地排水管相匹配,具有良好的密封性和连接性,以保证排水系统的稳定运行。
4. CJ/T161-2000《建筑排水用无压埋地硬质聚氯乙烯(U-PVC)管道安装导则》该标准规定了建筑排水用无压埋地硬质聚氯乙烯管道的安装要求和方法,包括管道的敷设、固定、连接、检测等环节。
安装导则的遵守对于PVC无压埋地排水管的安全性和使用寿命具有重要意义,需要严格执行。
三、产品认证PVC无压埋地排水管应当符合国家强制性产品认证要求,取得3C认证标志。
塑料埋地排水管的关键性能--环刚度作者:富士地探文章来源:富士地探点击数:2486 更新时间:2006-8-31摘要:国际上目前都广泛应用环刚度这个数值指标来表示塑料埋地排水管的抗外压负载能力。
如果管材的环刚度太小,管材可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。
反之,如果环刚度选择得太高,必然采用过大的截面惯性矩,将造成用材料太多,成本过高。
关键词:塑料管环刚度外压负载1埋地铺设塑料管的负载和承受负载的管土共同作用埋地铺设塑料管有两类,一类是内部有压力的,习惯称为‘压力管道’,如输送水或燃气的管道;一类是内部是没有压力(或很低压力)的,称为‘无压管道Non-pressure Pipe ’。
压力管道的承受的负载有内部压力和外部的压力。
通常内部压力产生的应力是造成管材破坏的主要因素,破坏的形式是管壁内的拉应力造成的变形过大和破裂(塑料管通常是由蠕变造成)。
设计时一般先按承受内压负载进行设计计算,选择材料和结构数据(如壁厚),然后再考虑外压负载进行设计验算,必要时修改结构数据。
无压管道承受外压负载(通常内压负载忽略不计)。
破坏的形式是外压负载造成管材变形过大或压屈失稳(Buckling)。
设计时按照外压负载进行设计计算,选择材料和结构数据。
本文讨论的塑料埋地排水管是指无压管道。
外压负载比较复杂,主要包括土壤重量和地面产生的静负载,以及运输车辆经过时产生的动负载。
塑料埋地排水管承受负载的机理也比较复杂,因为塑料管属于柔性管(Flexible Pipe),在外压负载下管材和周围的土壤(回填材料)产生‘管土共同作用’。
换句话说,是管材和周围土壤(回填材料)共同来承受外压负载。
目前世界各国在埋地管道的设计计算方面还没有完全一致的方法,但是绝大多数国家都以美国SpanglerR公式(或称Spangler的lowa 公式)作为计算埋地柔性管外压负载下变形量的基础公式(根据变形量再计算出管材内的应力)。
Spangler公式如下:由三个由管材材料、结构和尺寸决定的因素(E p I p r o):E p---管材短期的弹性模量(kN/m2)I p----管道纵截面每延米管壁的惯性矩(m4/m)r o----管道计算半径(管壁中性轴半径)(m)所以,从理论上讲,每当我们进行塑料埋地排水管设计时必须首先知道这三个数值,然后才能放在公式中去设计计算。
从道理上讲,如果设计时根据了这三个数值,生产企业提供的管材就要保证这三个数值。
但是,在实践中这三个数值不容易获得。
首先,管材的弹性模量不容易测量,采用不同牌号和不同配方的原材料弹性模量都会有很大变化。
此外,管道纵截面每延米管壁的惯性矩很难计算(埋地塑料排水管一般采用结构壁管,结构截面常常是比较复杂的几何形状),结构尺寸(如壁厚)的变动会造成惯性矩明显变化。
而且,在设计确定以后,如果要求制造厂保证这三个数值都不变也是很不现实的。
能不能找到一个在实际生产和应用中容易获得、容易检查和容易保证的管材参数(抗外压负载)的方法呢?有一个国际公认的方法,就是引入名称为‘环刚度’的数值指标。
国际标准ISO对于环刚度S的定义是(见ISO9967 Annex A):E 材料的弹性模量 I惯性矩 D 管环的平均直径单位是KN/m2所以,计算竖向管道变形量的公式可以直接用环刚度数值表示为其中S p就是国际标准规定的环刚度。
(D=2 r o,==8S p)这样,只要知道环刚度S p的数值,不需要知道弹性模量E p、惯性矩I p和管道计算半径r o的确切数值就可以进行设计计算。
而环刚度S p 的数值可以通过对管材的实际测量来获得。
通过对管材的实际测量来获得环刚度S p的方法已经标准化,就是国际标准ISO 9969:1994。
我国国家标准GB/T 9647-2003 (不是已经被代替的GB/T 9647-1988)‘热塑性塑料管材环刚度的测定’等同采用了ISO 9969:1994。
国家标准GB/T 9647-2003测定环刚度的方法比较简单:按要求的方法在两个平行的平板间压缩一段管材,测量在管直径方向变形达到3%时的作用力F,就可以按照以下公式计算出管材的环刚度:其中,F –相对于管材3%变形时的力值(kN)L –试样长度(m)Y –变形量(m)d—内径(m)为什么用此标准方法实际测量出来的环刚度可以确认为就是我们需要的EI/D3数值呢?因为在两个平行平板间压缩管段产生变形是一个典型的材料力学问题。
利用材料力学的分析方法可以证明变形量,作用力和管材的参数E I/D3—环刚度有以上公式所表示的明确关系。
国际上目前都广泛应用环刚度这个数值指标来表示塑料埋地排水管的抗外压负载能力。
因为:1)不需要知道弹性模量E p、惯性矩I p和管道计算半径r o的确切数值,只要知道环刚度S p的数值就可以进行设计计算;2)环刚度S p的数值可以通过对管材的实际测量来获得;3)生产厂只要保证环刚度达到要求,不必保证弹性模量E p、惯性矩I p和管道计算半径r o都达到要求。
而且环刚度在生产厂可以通过经常检测进行控制。
需要注意的是环刚度是有明确定义的,是塑料埋地排水管设计计算的基础,其测定的方法是由国家标准(国际标准)严格规定的。
近年我们塑料埋地排水管发展很快,因为不了解环刚度的定义和标准,有时出现混淆和误用的情况。
有的企业不按国家标准GB/T 9647-2003(等同ISO 9969:1994)测定(例如,不用平行平板而用两V型板压缩,或者在管侧加限制。
),但是把测出的数值称为环刚度。
用户据此设计计算必然失误。
有的地方把国家标准GB/T 9647-2003(等同ISO 9969:1994)定义和测定的环刚度和德国标准DIN16961定义和测定的‘环刚度(英文同样用ring stiffness)’、或者和美国标准ASTMD2412的定义和测定的‘管刚度Pipe Stiffness’混淆。
结果出现了双壁波纹管环刚度达到几十千帕的检测报告。
本文对于国家标准GB/T 9647-2003(ISO标准ISO 9969:1994)的环刚度(英文ring stiffness)和DIN标准的‘环刚度(英文同样用ring stiffness)’,ASTM标准的‘管刚度Pipe Stiffness’之间的差别不再详细说明,这里只是提醒务必注意不同国家的不同标准中对于管材抗外压负载定义的刚度数值指标有不同的定义和相应不同的测定方法,在国内必须统一按国家标准采用GB/T 9647-2003规定的环刚度,在对外交流中则必须问清楚是按那个标准的刚度数值。
近年国际市场趋向统一,越来越多国家接受按ISO标准,ISO 9969:1994已经被欧洲标准组织接受为欧洲标准EN ISO 9969:1995。
3 环刚度的选择方法环刚度是塑料埋地排水管抗外压负载能力的综合参数,显然,为了保证塑料埋地排水管在外压负载下安全工作,环刚度的选择是设计中的关键之一。
如果管材的环刚度太小,管材可能发生过大变形或出现压屈失稳破坏。
反之,如果环刚度选择得太高,必然采用过大的截面惯性矩,将造成用材料太多,成本过高。
常常有用户询问能不能根据埋深等外压负载情况用一个简单方法选择环刚度,回答是不能。
原因就是因为塑料埋地排水管承受外压负载的机理是‘管土共同作用’,是管材承受负载的能力(环刚度)和管道周围土壤(回填材料)承受负载的能力两方面结合决定工程的成败。
所以环刚度的选择不仅取决于外压负载的情况还取决于铺设后管道周围土壤(回填材料)的情况(变形量公式中的数值E d—管侧土综合弹性模量(k N/m2),E d又取决于回填材料的种类、压实程度、槽侧原状土情况等)。
按我国现在的技术规程,环刚度的选择是先初步选择,然后进行‘管道结构设计’,进行管道变形验算、强度计算、压屈失稳计算等。
如果计算结果不满足要求就增大环刚度重新计算,(或者减少后重新计算)。
在国外的有关标准和规程中有以下方法可供参考:欧洲标准草案prEN13476-3无压埋地排水排污用热塑性塑料管系统--硬聚氯乙烯(PVC-U),聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的结构壁管系统。
第三部分:推荐的安装铺设规则:确定铺设方法后可以用以下3种方法选择环刚度等级1)参考已有的工程;选择在类似的或者更严峻环境下已经证明可用相同的管材等级。
换句话说,就是根据经验选择。
2)在设计图表的基础上选择(按prEN13476-3附件A)。
此图表见下一节 4 环刚度和铺设情况的关系3)在结构设计的基础上选择(按EN 1295-1中规定的方法)。
欧洲预期标准ENV1046塑料管道系统—在建筑结构外输送水或排污的系统--在地上和地下铺设的规则管材环刚度的可以用以下3种方法选择:1)应用本标准中的列表;2)按照EN 1295-2:1997计算的结果;3)根据过去的经验;该标准给出了两张表,表1用在没有交通负载的区域,覆盖的深度在1米到3米和3米到6米。
表2 用在有交通负载的区域,覆盖的深度在1米到3米和3米到6米。
根据这两张表可以根据回填材料类别(分4类),压实程度等级(分3级)和原状土类别(分6类)直接查出应该选择的环刚度。
以下是欧洲预期标准ENV1046中的表1和表2:表1—对于没有交通负载的区域推荐的最小刚度单位是牛顿/平方米以下是欧洲标准草案prEN13476-3中的‘塑料埋地排水管设计图表’。
从图表中可以看到如果铺设情况良好,即使环刚度只有2 KN/m2,铺设时的变形也不超过2%;如果铺设情况不好(是不推荐的),即使环刚度达到8 KN/m2,铺设时的变形也可能超过6%所以,在各国有关埋地管道的标准、规范和技术资料中都十分强调铺设情况的重要性。
例如,欧洲标准草案prEN13476-3的3.2.1说明‘规定铺设工作相当的水平能最好地控制管材的变形。
已经证明这个因素是决定变形的最主要的影响因素。
’在附件B指出‘对于管材情况的任何计算出来的预测和其真实性在很大程度上取决于计算中用的铺设条件和实际铺设中的是否一致。
所以,重要的是把努力放到通过土壤的调查和铺设的监督控制好输入的数据。
’但是,在我们强调铺设情况的重要性时,不能认为环刚度就不重要了。
为了保证塑料埋地排水管能够安全的使用,管道的环刚度必须达到适当的要求值。
欧洲标准草案prEN13476-1对于环刚度分SN2、SN4、SN8、SN16四个等级,在9.1管材的机械性能中规定:DN≤500:SN4、SN8和SN16。
DN>500:SN2、SN4、SN8和SN16。
对于DN≥500,制造者对于一个部件保证的最小刚度(在SN 值之间)可能被用于计算的目的。
(此欧洲标准草案的直径范围最大到1200毫米。
)我们理解其含义是:直径小于和等于500毫米的塑料埋地排水管公称环刚度就用4、8、16 KN/m2三个等级。