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预应力钢筒混凝土管(PCCP)的计算方法熊欢;丁凯;李鹏辉;李庆斌;彭寿海;王东黎【期刊名称】《水利水电技术》【年(卷),期】2009(040)011【摘要】在山西省万家寨引黄工程、南水北调等重大工程之中,采用了预应力钢筒混凝土管(PCCP),如何对其进行计算分析十分重要.在此,对现有的结构计算与数值计算这两类PCCP计算方法进行了全面的综述与评价,分析其各自的优势与局限性,并给出算例加以说明,最后指出了未来PCCP计算方法的可能突破方向与发展趋势.【总页数】5页(P28-32)【作者】熊欢;丁凯;李鹏辉;李庆斌;彭寿海;王东黎【作者单位】清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京,100084;北京市南水北调建设管理中心,北京,100052;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京,100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京,100084;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京,100084;北京市水利规划设计研究院,北京,100048【正文语种】中文【中图分类】TV682.2【相关文献】1.预应力钢筒混凝土管 (PCCP)发展回顾与前景展望——PCCP已成为我国21世纪铺设高工压、大口径输水管道的首选管材 [J], 张树凯2.预应力钢筒混凝土管(PCCP)为什么不做出厂水压试验?\r——PCCP保护层裂缝的校核和验证 [J], 沈之基3.自密实混凝土在预应力钢筒混凝土管(PCCP)中的应用 [J], 张宪伟4.自密实混凝土在预应力钢筒混凝土管(PCCP) 中的应用 [J], 张宪伟5.预应力钢筒混凝土管(PCCP)耐久性设计探讨 [J], 阙小平;钮如嵩;赵琼芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
目录一、设计目的3二、设计资料及构造布置3（一）设计资料3（二）横截面布置51.主梁间距与主梁片数52．主梁跨中截面主要尺寸拟订5（三）横截面沿跨长的变化7（四）横隔梁的设置7三、主梁作用效应计算7（一）永久作用效应计算7（二）可变作用效应计算（G-M法）91.冲击系数和车道折减系数92．计算主梁的荷载横向分布系数103.车道荷载的取值144.计算可变作用效应15（三）主梁作用效应组合19四、预应力钢束的估算及其布置20（一）跨中截面钢束的估算和确定201.按承载能力极限状态估算跨中截面钢束数20 2．按施工和使用荷载阶段的应力要求估算跨中钢束数21（二）预应力钢束布置221．跨中截面及锚固端截面的钢束位置222．钢束起弯角和线形的确定233.钢束计算24五、计算主梁截面几何特性26（一）截面面积及惯矩计算261．净截面几何特性计算262．换算截面几何特性计算26（二）截面静矩计算27（三）截面几何特性汇总28六、钢束预应力损失计算29（一）预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失29（二）由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失30（三）混凝土弹性压缩引起的预应力损失31 （四）由钢束应力松弛引起的预应力损失32 （五）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失33 （六）预加力计算以及钢束预应力损失汇总34 七、主梁截面承载力与应力验算35（一）持久状况承载能力极限状态承载力验算35 1．正截面承载力验算352.斜截面承载力验算38（二）持久状况正常使用极限状态抗裂验算40 1．正截面抗裂验算412．斜截面抗裂验算41（三）持久状况构件的应力验算451．正截面混凝土压应力验算452．预应力筋拉应力验算463．截面混凝土主压应力验算46（四）短暂状况构件的应力验算501．预加应力阶段的应力验算502．吊装应力验算50八、主梁变形验算51（一）计算由预应力引起的跨中反拱度51 （二）计算由荷载引起的跨中挠度53（三）结构刚度验算53（四）预拱度的设置54九、附图（一）主梁构造尺寸图（二）主梁预应力筋构造图一、设计目的预应力混凝土简支T梁是目前我国桥梁上最常用的形式之一，在学习了预应力混凝土结构的各种设计、验算理论后，通过本设计了解预应力混凝土简支T梁的实际计算，进一步理解和巩固所学得的预应力混凝土结构设计理论知识，初步掌握预应力混凝土桥梁的设计步骤，熟悉《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》（以下简称《公预规》）与《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）》（以下简称《桥规》)的有关条文及其应用。
预应力结构设计计算书一. 工程概况本工程主楼、裙房地下室顶板~屋面采用有粘结预应力框架梁+无粘结预应力双向板结构体系, 主要柱网为8.7m×7m、8.7m×7.5m、8.7m×8m、8.7m×6.6m、8.4m×7m、8.4m×7.5m、8.4m ×8m、8.4m×6.6m。
二. 材料（1）混凝土：预应力结构混凝土强度等级为C40, fck=26.8N/mm2, fc=19.1N/mm2, ftk=2.39N/mm2, ft=1.71N/mm2。
预应力张拉时要求混凝土强度达到设计强度的80%。
（2）预应力钢绞线: 公称直径15.2mm, 极限强度标准值为1860MPa, 低松弛钢绞线；fptk=1860N/mm2, fpy=1320N/mm2（无粘结预应力筋fpy=1000N/mm2）, 张拉控制应力取钢绞线强度标准值的75%。
（3）普通钢筋: 梁中受力钢筋采用Ⅲ级钢。
（4）锚具: 张拉端采用QM15系列夹片式锚具, 固定端QMJ15－1型挤压式锚具。
三. 预应力设计依据（1）设计依据:1）《混凝土结构设计规范》GB50010-2010；2）《预应力混凝土结构设计规程》DGJ08-69-20073）《无粘结预应力混凝土结构技术规程》JGJ 92-2004；4）《预应力混凝土结构抗震设计规程》JGJ 140-2004；5）设计院提供的PKPM模型数据文件及荷载条件。
五.（2）抗裂控制等级:六.本工程预应力板的抗裂控制标准采用二级抗裂, 即荷载效应标准组合作用下, 预应力构件受拉边缘混凝土拉应力σct＝σck－σpc≤ftk。
七. 预应力板设计计算1. 荷载计算荷载布置参见PKPM 模型及附图。
2. 预应力筋布置荷载布置参见结构平面图。
3. 抗裂与承载力验算采用荷载效应标准组合进行正常使用阶段裂缝验算, 并验算板的抗弯极限承载力。
预应力混凝土管桩计算书1. 计算书编制依据根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)、《预应力混凝土管桩技术规程》(GB 50007-2011)以及工程地质报告、设计文件等编制本计算书。
2. 工程概况本项目为XXX工程，位于XX市XX区，占地面积XX平方米，建筑总面积XX 平方米。
工程由XX栋建筑物组成，其中包括住宅、商业、办公等不同功能区域。
本计算书主要针对工程中的预应力混凝土管桩进行计算。
3. 桩基设计参数3.1 地质条件根据地质勘察报告，工程场地地层主要由第四系冲积层和残积层组成，自上而下分别为：1)素填土：厚度1.00~3.50m，灰褐色，湿，松散状；2)粉质粘土：厚度1.50~6.00m，灰色，湿，可塑状；3)粉砂：厚度1.00~4.00m，灰白色，湿，松散状；4)碎石土：厚度2.00~6.00m，灰黄色，湿，松散状；5)强风化花岗岩：厚度1.00~4.00m，灰白色，湿，散体状。
3.2 桩基设计要求1)桩型：预应力混凝土管桩；2)桩长：根据计算确定；3)桩径：根据计算确定；4)桩距：根据计算确定；5)桩基承载力特征值：根据规范和地质勘察报告确定；6)桩基设计安全等级：二级。
4. 桩基计算4.1 竖向承载力计算根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.2.1条，计算单桩竖向承载力特征值：[ Qk = Qsk + Qpk ][ Qsk = 1.2 2.0 10^4 = 2.4 10^4 ][ Qpk = 1.2 1.0 10^4 = 1.2 10^4 ][ Qk = 2.4 10^4 + 1.2 10^4 = 3.6 10^4 ]4.2 水平承载力计算根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.2.2条，计算单桩水平承载力特征值：[ Qh = 0.7 2.0 10^3 = 1.4 10^3 ]4.3 桩基承载力验算根据《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)第5.2.4条，进行桩基承载力验算：[ Ng ][ Ng = 144 ]5. 桩基施工根据《预应力混凝土管桩技术规程》(GB 50007-2011)和设计文件，进行桩基施工，包括桩基施工前准备、桩基打桩、桩基质量控制等。
预应力混凝土连钢构计算书————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：泉州后渚大桥主桥设计上部结构纵向受力分析计算书计算复核２００１年9月泉州后渚大桥主桥采用66+3x120+66=492米预应力混凝土连续刚构，大桥上部结构采用双幅分离式结构的单室单箱梁，箱梁顶面宽12.0米，箱宽6.5米。
本桥纵向分析采用同济大学桥梁博士之直线桥梁结构设计施工计算程序。
一．主要计算参数和假定考虑目前施工单位尚未提供具体有关的施工方案和施工挂蓝情况等，以下施工控制参数为拟定值。
1．材料特性和计算参数主梁采用50号混凝土，混凝土容重2.625吨/立方米，50号混凝土弹性模量为3.5×104Mpa，抗压设计强度28.5Mpa，线膨胀系数α＝1×10－5，混凝土材料的收缩徐变特性全部按照规范规定取值。
预应力采用钢绞线束施加，钢绞线弹性模量取 1.95×105MPa，钢绞线采用ASTM A416-92标准270级低松弛钢绞线，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，抗拉标准强度为1860MPa。
预应力波纹管道采用VSL PT-PLUS塑料波纹管，真空辅助压浆。
锚具设计采用VSL EC型锚具。
钢束设计采用19股（中跨底束）、12股（边跨底束及合拢束）和22股（顶束）三种不同股数钢绞线，对应锚具采用VSL EC-19型、VSL EC-12型和VSL EC-22型锚具，对应波纹管采用φ内100mm和φ内76mm两种波纹管。
单个锚具回缩6mm，成孔面积对应φ内100mm和φ内76mm两种波纹管分别为10568mm2和6504mm2，孔道摩阻系数μ=0.15和偏差系数k=0.0012。
2．施工环境和温度模式(1)施工环境按野外一般条件湿度。
(2)温度模式：a)均匀温差成分：升温取25℃，降温取－20℃。
预应力混凝土连续刚构桥计算书课程名称：大跨度桥梁学院：土木与建筑学院任课教师：/教授学生姓名学生学号：专业方向：建筑与土木工程（桥梁与隧道工程）日期：2017年1月10日目录一、基本信息 (3)1.1 工程概况 (3)1.2 技术标准 (3)1.3 主要规范 (4)1.4 结构概述 (4)1.5 主要材料及材料性能 (6)1.6 计算原则、内容及控制标准 (6)二、模型建立与分析 (7)2.1 计算模型 (7)2.2 主要钢筋布置图及材料用表 (10)2.3 截面特性及有效宽度 (12)2.4 荷载工况及荷载组合 (12)三、内力图 (13)3.1 内力图 (13)四、持久状况承载能力极限状态验算结果 (50)4.1 截面受压区高度 (50)4.2 正截面抗弯承载能力验算 (50)4.3 斜截面抗剪承载能力验算 (50)4.4 抗扭承载能力验算 (51)4.5 支反力计算 (51)五、持久状况正常使用极限状态验算结果 (53)5.1 结构正截面抗裂验算 (53)5.2 结构斜截面抗裂验算 (53)六、持久状况构件应力验算结果 (54)6.1 正截面混凝土法向压应力验算 (54)6.2 正截面受拉区钢筋拉应力验算 (54)6.3 斜截面混凝土的主压应力验算 (55)七、短暂状况构件应力验算结果 (55)7.1 短暂状况构件应力验算 (55)八、详细计算表格 (55)一、基本信息本人学号16202030383，根据教学要求，设计的桥型主跨为128m（120+学号倒数第二位），桥宽为12.3m（12+学号倒数第一位/10）,施工方法采用悬臂浇筑。
计算要求包括：考虑施工过程，计算恒载、活载、温度、温度梯度、支座沉降等作用下内力和组合内力，出计算书。
图纸要求包括:方案布置图和上部结构一般构造图。
1.1 工程概况本设计采用85+128+85m三跨预应力混凝土连续刚构桥结构体系。
两端悬臂长度均为85m，相应的悬臂根部梁高为7m，梁端梁高为2.7m。
预应力混凝土简支T形梁桥设计计算一．设计资料及构造布置（一）.设计资料1．桥梁跨径及桥宽标准跨径：40m（墩中心距离）主梁全长：39.96m计算跨径：39.00m桥面净空：净9m+2×1.0m人行道+2×0.5m护栏=12m2．设计荷载公路-Ⅱ级，根据《公路桥涵设计通用规》：均布荷载标准值为qk=10.5×0.75=8.0kN/m；集中荷载根据线性插应取Pk=250kN。
计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。
人群载荷标准值为3.0kN/m2 ，每侧人行柱防撞栏重力作用分别为1.52kN/m和4.99kN/m。
3.材料及工艺混凝土：主梁采用C60，栏杆及桥面铺装用C30。
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》（JTG D62—2004）的s15.2钢绞线，每束6根，全梁配7束，pkf=1860Mpa。
普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12mm的均用R235钢筋。
按后法施工工艺要求制作主梁，采用径70mm，外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。
4.设计依据（1）交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），简称《标准》（2）交通部颁《公路桥涵设计通用规》(JTG D60--2004),简称《桥规》(3)交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTG B62—2004)(4)基本计算数据见下表注：考虑混凝土强度达到C45时开始拉预应力钢束。
ck f 和tk f 分别表示钢束拉时混凝土的抗压，抗拉标准强度，则：ck f =29.6a MP ，tk f =2.51a MP 。
(二)横截面布置 1.主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济。
同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽T 梁翼板。
上翼缘宽度一般为1.6～2.4m 或更宽。
本设计拟取翼板宽为2500mm （考虑桥面宽度）。
预应力混凝土管桩计算书一、工程概述本工程为_____，位于_____，总建筑面积为_____平方米。
建筑物结构形式为_____，基础采用预应力混凝土管桩。
二、设计依据1、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）2、《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）3、《预应力混凝土管桩》（10G409）4、地质勘察报告三、地质条件根据地质勘察报告，场地土层分布情况如下：1、第①层：填土，厚度为_____米，承载力特征值为_____kPa。
2、第②层：粉质黏土，厚度为_____米，承载力特征值为_____kPa。
3、第③层：淤泥质粉质黏土，厚度为_____米，承载力特征值为_____kPa。
4、第④层：粉砂，厚度为_____米，承载力特征值为_____kPa。
四、桩型选择综合考虑工程地质条件、建筑物荷载及施工条件等因素，选用_____型号的预应力混凝土管桩，桩径为_____mm，壁厚为_____mm。
五、单桩竖向承载力计算1、根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008），单桩竖向极限承载力标准值按下式计算：Quk ＝ Qsk ＋ Qpk其中，Qsk 为桩侧阻力标准值，Qpk 为桩端阻力标准值。
2、桩侧阻力标准值 Qsk 计算Qsk ＝u∑qsikli式中，u 为桩身周长，qsik 为第 i 层土的桩侧阻力特征值，li 为第 i 层土的厚度。
根据地质勘察报告及相关规范，各土层的桩侧阻力特征值及计算长度如下：土层 1：qs1k ＝＿____kPa，l1 ＝＿____m土层 2：qs2k ＝＿____kPa，l2 ＝＿____m土层 3：qs3k ＝＿____kPa，l3 ＝＿____m土层 4：qs4k ＝＿____kPa，l4 ＝＿____m3、桩端阻力标准值 Qpk 计算Qpk ＝ Apqpk式中，Ap 为桩端面积，qpk 为桩端阻力特征值。
桩端进入第_____层土，qpk ＝＿____kPa，Ap ＝＿____m²4、单桩竖向极限承载力标准值 Quk 计算将上述计算参数代入公式，可得单桩竖向极限承载力标准值 Quk 。
钢筋混凝土预制管道结构计算表刚性管道开槽施工，不考虑温度作用，不考虑1)设计条件：管道内径D0(mm)=1300管道壁厚t(mm)=130覆土深度Hs(m)=10覆土重力密度rs=18kN/立方管内水重力密度rw=12kN/立方2)荷载计算：(A)永久作用:(1)管道自重，取钢筋混凝土重力密度rs=25kN/管道自重标准值G0k=14.60055161kN/m设计值G0=17.52066193kN/m (2)管内水重（按满流考虑)：标准值G wk=15.92787448kN/m设计值G w=20.22840059kN/m (3)管顶竖向土压力标准值F sv,k=336.96kN/m设计值F sv=427.9392kN/m (4)管两侧土压力（计算管中心处的土压力)标准值F ep,k=64.68kN/㎡p ep,k=100.9008kN/m设计值p ep=128.144016kN/m (5)管道上腔内土重标准值P0k= 4.70025504kN/m设计值P0= 5.969323901kN/m(A)可变作用:(1)地面车辆荷载(计算管顶竖向压力)(按城-A管顶压力标准值q vk=0.22kN/㎡设计值q vk D1=0.48048kN/m (2)地面堆积荷载(计算管顶竖向压力)标准值q mk=10kN/㎡q mk D1=15.6kN/m设计值q m D1=21.84kN/m车辆荷载和堆积荷载取大者进行计算:取q活=20.16kN/m 3)圆管内力分析：初选支承角2α=180°混凝土基础，此时在荷载作用永久作用侧向压力取标准值计算，不计侧向的查表得各种作用下的弯矩系数:管道自重系数K m B=0.044管内满水重系数K m B=0.044垂直均布荷载系数K m B=0.06管上腔土重系数K m B=0.049水平均布荷载系数K m B=-0.04B截面上的设计弯矩值为：M B=∑K mi p i r0=17.73441357kN.m/m 4)核定预制圆管产品规格及型号：根据GB/T11835-1999预制圆管产品标准内径为1300mm Ⅱ级管裂缝荷载为81kN/m（相应裂缝宽度0.2mm）破坏荷载为120kN/m预制圆管产品的破坏荷载，系按照三边支承法p=M B/0.318r0=77.99803655kN/m <120产品合格kN/m(破坏荷载)。
辽宁建材2011年第6期一、背景资料预应力钢筒混凝土管（Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简称PCCP）是采用薄钢板与承插口接头钢环焊成筒体，然后用立式振动法在筒体内外浇灌混凝土制成管芯（对于小口径管可用卧式离心法在筒体内成型管芯），经养护后在管芯的外表面上缠绕环向预应力钢丝，使管壁混凝土建立环向预应力，最后在缠绕管芯的外表面喷制砂浆保护层制成的一种新型复合管材，包括内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）和埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCPE）。
预应力钢筒混凝土管（PCCP）这种管材不仅接口密封性能好、管体强度高和刚性好，而且具有高抗渗透性，它兼有钢管和预应力混凝土管优点和性能，成本比钢管低，使用寿命比钢管长一倍以上，设计使用寿命为50年以上。
广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。
二、引进与消化预应力钢筒混凝土管的生产和应用，至今已有70多年历史。
1939年法国邦纳管道公司首先设计并制造了预应力钢筒混凝土管（PCCP），从20世纪40年代开始，欧美竞相开发PCCP。
美国是世界上生产和使用PCCP最多的国家，迄今为止已使用28000km，最大管径达7600mm。
除美国外，目前PCCP已在美洲、欧洲、非洲及亚洲的十多个国家得到广泛使用。
我国生产、使用PCCP起步较晚，山东电力管道工程公司于1989年从美国阿麦隆公司（Ameron）引进PCCP制管工艺技术和关键设备（薄钢筒螺旋滚焊机、制作承插口钢环设备、振动器等）和国内配套设备（立式缠丝机和辊射机等），建成了我国第一条PCCP生产线，拉开了我国生产PCCP的序幕。
从上世纪90年代至今是我国生产、使用PCCP快速发展时期。
尽管我国生产、使用PCCP的历史仅有20年，由于生产PCCP企业、有关科研设计单位、使用部门（业主企业）、设备制造企业、施工单位共同努力、密切配合，使我国生产、使用PCCP取得重大突破：年设计生产能力突破3000km，年生产量突破1500km，累计生产、使用突破8000km，生产PCCP的设备实现了国产化。
水利水电工程设计DWRHE·2020年第39卷第1期预应力钢筒混凝土管不同规范结构计算对比分析赵晓露孙其臣张海涛摘要预应力钢筒混凝土管在国内发展已数十年，目前国内有3种结构计算方法，各种计算方法并不统一。
为研究国内外设计标准的差异，在不同工况下分别用这3种方法对钢丝截面积进行计算，并对结果进行对比分析，提出了应选择合适的计算方法及建议。
关键词预应力钢筒混凝土管标准结构计算钢丝截面积中图分类号TV31文献标识码A文章编号1007-6980（2020）01-0012-02预应力钢筒混凝土管是在带有钢筒且内壁光滑的混凝土管芯外表面，以一定的拉应力环向缠绕一层或多层钢丝，且多层钢丝之间需喷射一定厚度的砂浆，然后在钢丝最外层表面辊射密实而耐久的砂浆，焊接在钢筒两端的承插口的凹槽能与胶圈相结合形成滑动柔性接头。
其英文名称为Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简称PCCP。
PCCP按制作工艺可分为两种型式，即内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCPL）和埋置式预应力钢筒混凝土（PCCPE）。
它充分发挥了钢材的抗拉、易密封和混凝土的抗压、耐腐蚀性能，具有耗钢少、使用寿命长的特点。
1PCCP国内外标准发展历程PCCP发展至今已经有80多年历史，国外的结构设计方法已经十分成熟，尤其是美国在该领域的研究成果最为显著。
目前美国标准ANSI/AWWA C301和ANSI/AWWA C304普遍使用于各种PCCP工程中，标准均于2014年修订。
我国从20世纪80年代末引进相关标准和生产设备，大部分工程PCCP 生产和设计采用美国的标准。
但美国的PCCP标准并不符合我们的国情，造成了国内PCCP管道质量检验标准不统一，对设计理念理解不一致等多种问题，导致管道生产质量参差不齐，造成工程隐患。
在2002年，中国建设标准化协会颁布了协会标准CECS140:2002《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》，对PCCP的结构设计作了规定，该标准于2011年修订。
刚性管道开槽施工，不考虑温度作用，不考虑1)设计条件：计算简图：管道内径D 0(mm)=1200管道壁厚t(mm)=120覆土深度Hs(m)=15覆土重力密度rs=20kN/立方管内水重力密度rw=10kN/立方2)荷载计算：(A)永久作用:(1)管道自重，取钢筋混凝土重力密度rs=25kN/管道自重标准值G 0k =12.4407067kN/m设计值G 0=14.92884804kN/m(2)管内水重（按满流考虑)：标准值G wk =11.30973336kN/m设计值G w =14.36336137kN/m(3)管顶竖向土压力钢筋混凝土预制管道结构计算标准值F sv,k=518.4kN/m设计值F sv=658.368kN/m (4)管两侧土压力（计算管中心处的土压力)标准值F ep,k=104.8kN/㎡p ep,k=150.912kN/m设计值p ep=191.65824kN/m (5)管道上腔内土重标准值P0k= 4.4499456kN/m设计值P0= 5.651430912kN/m(A)可变作用:(1)地面车辆荷载(计算管顶竖向压力)(按城-A管顶压力标准值q vk=0.22kN/㎡设计值q vk D1=0.44352kN/m (2)地面堆积荷载(计算管顶竖向压力)标准值q mk=10kN/㎡q mk D1=14.4kN/m设计值q m D1=20.16kN/m车辆荷载和堆积荷载取大者进行计算:取q活=20.16kN/m 3)圆管内力分析：初选支承角2α=180°混凝土基础，此时在荷载作用永久作用侧向压力取标准值计算，不计侧向的查表得各种作用下的弯矩系数:管道自重系数K m B=0.044管内满水重系数K m B=0.044垂直均布荷载系数K m B=0.06管上腔土重系数K m B=0.049水平均布荷载系数K m B=-0.04B截面上的设计弯矩值为：M B=∑K mi p i r0=23.91904504kN.m/m 4)核定预制圆管产品规格及型号：根据GB/T11835-1999预制圆管产品标准内径为1200mm Ⅱ级管裂缝荷载为81kN/m（相应裂缝宽度0.2mm）破坏荷载为120kN/m预制圆管产品的破坏荷载，系按照三边支承法p=M B/0.318r0=113.9653375kN/m <120产品合格kN/m(破坏荷载)。
预应力混凝土结构构件计算一、预应力损失值计算 （一）基本公式1．张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl 1 （1）对预应力直线钢筋S1E l al =σ(9-1) 式中 a ——张拉端锚具变形和钢筋内缩值（mm ），按表9-2取用❖；l ——张拉端至锚固端之间的距离（mm ）；E S ——预应力筋弹性模量（N/mm 2）。
表9-2 锚具变形和钢筋内缩值a注 ①表中的锚具变形和钢筋内缩值也可根据实测数据或有关规范规定；②其他类型（如大型预应力钢索）的锚具变形和钢筋内缩值应根据专门研究或试 验确定。
（2）对于后张法构件的预应力曲线钢筋（预应力筋为圆弧曲线，对应的圆心角θ不大于30o）⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+f c f con 112l x k r l x l μσσ＝ (9-2)⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=k r aE l f c con s1000μσ(9-3)式中l f _____预应力曲线钢筋与孔道壁之间反向摩擦影响长度，m ；r c _____圆弧曲线预应力筋的曲率半径，m ；μ_____预应力筋与孔道壁的摩擦系数，按表9-3取用；κ_____考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，按表9-3取用； x _____张拉端至计算截面的距离，m ，且应符合x ≤l f 的规定；其余符号的意义同前。
表9-3 摩 擦 系 数κ、μ注：当采用钢丝束的钢制锥形锚具时，尚应考虑锚环口处的附加摩擦损失，此值可根据实测数据确定。
2．预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl 2⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+μθσσkx l e11con 2 (9-4)式中 x ——张拉端至计算截面的孔道长度，m ，当曲线曲率不大 时也可近似取该段孔道在纵 轴上的投影长度；θ——从张拉端至计算截面曲线 孔道部分切线的夹角，rad 。
当kx +μθ≤0.2时，σl 2可按下列近 似公式计算σl 2 =(kx +μθ)σcon (9-5)3．混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失σl 325s 3N/mm 2100.200001.0t tt E l ∆=∆⨯⨯⨯=∆=ασ(9-6)式中 α——钢筋的温度线膨胀系数，近似取为1×10—5／℃；∆t ——混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差； E s ——预应力钢筋的弹性模量。
钢筋混凝土预制管道结构计算表刚性管道开槽施工，不考虑温度作用，不考虑1)设计条件：管道内径Ｄ0(mm)=1300管道壁厚t(mm)=130覆土深度Hs(m)=10覆土重力密度rs=18kN/立方管内水重力密度rw=12kN/立方2)荷载计算：(A)永久作用：(1)管道自重，取钢筋混凝土重力密度rs=25kN/管道自重标准值Ｇ0k=14.60055161kN/m设计值Ｇ0=17.52066193kN/m (2)管内水重（按满流考虑)：标准值Ｇwk=15.92787448kN/m设计值Ｇw=20.22840059kN/m (3)管顶竖向土压力标准值Ｆsv,k=336.96kN/m设计值Ｆsv=427.9392kN/m (4)管两侧土压力（计算管中心处的土压力）标准值Ｆep,k=64.68kN/㎡p ep,k=100.9008kN/m设计值ｐep=128.144016kN/m (5)管道上腔内土重标准值Ｐ0k= 4.70025504kN/m设计值Ｐ0= 5.969323901kN/m(A)可变作用：(1)地面车辆荷载(计算管顶竖向压力)(按城-A管顶压力标准值ｑvk=0.22kN/㎡设计值ｑvk D1=0.48048kN/m (2)地面堆积荷载(计算管顶竖向压力）标准值ｑmk=10kN/㎡q mk D1=15.6kN/m设计值ｑm D1=21.84kN/m车辆荷载和堆积荷载取大者进行计算：取ｑ活=20.16kN/m3)圆管内力分析：初选支承角2α＝180°混凝土基础，此时在荷载作用永久作用侧向压力取标准值计算，不计侧向的查表得各种作用下的弯矩系数：管道自重系数Ｋm B=0.044管内满水重系数Ｋm B=0.044垂直均布荷载系数Ｋm B=0.06管上腔土重系数Ｋm B=0.049水平均布荷载系数Ｋm B=-0.04B截面上的设计弯矩值为：M B=∑Ｋmi p i r0=17.73441357kN.m/m 4)核定预制圆管产品规格及型号：根据GB/T11835-1999预制圆管产品标准内径为1300mm Ⅱ级管裂缝荷载为81kN/m（相应裂缝宽度0.2mm）破坏荷载为120kN/m预制圆管产品的破坏荷载，系按照三边支承法p=M B/0.318r0=77.99803655kN/m <120产品合格kN/m(破坏荷载）。
刚性管道开槽施工，不考虑温度作用，不考虑管道运行时内水压力1)设计条件：计算简图：管道内径D 0(mm)=1200管道壁厚t(mm)=120覆土深度Hs(m)=15覆土重力密度rs=20kN/立方管内水重力密度rw=10kN/立方2)荷载计算：(A)永久作用:(1)管道自重，取钢筋混凝土重力密度rs=25kN/立方。
管道自重标准值G 0k =12.4407067kN/m设计值G 0=14.92884804kN/m(2)管内水重（按满流考虑)：标准值G wk =11.30973336kN/m设计值G w =14.36336137kN/m(3)管顶竖向土压力钢筋混凝土预制管道结构计算标准值F sv,k=518.4kN/m设计值F sv=658.368kN/m(4)管两侧土压力（计算管中心处的土压力)标准值F ep,k=104.8kN/㎡p ep,k=150.912kN/m设计值p ep=191.65824kN/m(5)管道上腔内土重标准值P0k= 4.4499456kN/m设计值P0= 5.651430912kN/m(A)可变作用:(1)地面车辆荷载(计算管顶竖向压力)(按城-A级计算)管顶压力标准值q vk=0.22kN/㎡设计值q vk D1=0.44352kN/m(2)地面堆积荷载(计算管顶竖向压力)标准值q mk=10kN/㎡q mk D1=14.4kN/m设计值q m D1=20.16kN/m车辆荷载和堆积荷载取大者进行计算:取q活=20.16kN/m3)圆管内力分析：初选支承角2α=180°混凝土基础，此时在荷载作用下管顶B截面上的弯曲力矩最大，轴力较永久作用侧向压力取标准值计算，不计侧向的可变作用，竖向荷载均取设计值。
查表得各种作用下的弯矩系数:管道自重系数K m B=0.044管内满水重系数K m B=0.044垂直均布荷载系数K m B=0.06管上腔土重系数K m B=0.049水平均布荷载系数K m B=-0.04B截面上的设计弯矩值为：M B=∑K mi p i r0=23.91904504kN.m/m4)核定预制圆管产品规格及型号：根据GB/T11835-1999预制圆管产品标准内径为1200mm Ⅱ级管裂缝荷载为81kN/m（相应裂缝宽度0.2mm）破坏荷载为120kN/m预制圆管产品的破坏荷载，系按照三边支承法测定，计算相应的管顶集中线荷载：p=M B/0.318r0=113.9653375kN/m <120产品合格弯曲力矩最大，轴力较小可以忽略。
PCCPDE2600/P0.5/H4预应力钢筒混凝土管道结构计算书1、设计依据1）CECS 140：2002 给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程2）GB 50332-2002 给水排水工程管道结构设计规范3）GB/T19685-2005 预应力钢筒混凝土管2、设计条件1）地基为天津地区淤泥质土，不计地下水作用，地面开槽施工，土壤湿密度按18.5kN/m3计，管顶覆土厚度按4.0m计；2）基础为砂石垫层，基础包角按2α= 90度计；3）管内工作压力按0.5MPa计，设计压力标准值按工作压力的1.5倍计；4）瞬时内压（水击压力）按工作压力的0.5倍计；5）管体安装后的现场试验压力值按设计压力值计；6）地面活载标准值按双辆汽-20主车或地面堆积荷载10kN/m2两者在不利条件下作用较大者计；7）地震荷载按设计烈度7°设防；8）管体野外存放时间不大于270天，埋地后空置时间不超过90天。
9）PCCP设计糙率为0.0115。
3、计算过程1）设计参数管径：DN2600 工作压力：0.5MPa管芯厚度：200mm 覆土深度：4m钢筒厚度：1.5mm 钢筒外径：2713mm钢丝直径：7mm 钢丝强度：1570MPa管芯混凝土：C50 砂浆净厚度：20mm 2）抗浮稳定验算因天津地区地基为淤泥质土，不计地下水作用，不需验算3）管体强度验算汽车载荷：q vk=5797 N/mm2≤q mk=10000 N/mm2取较大者N l=1305558.2 N/m λy=0.9 fpy=1110N/mm2M l max=109811562 N·mm/m d0=92.1 mm A sc=1500 mm2/mf=215 MPa Ap≥1763.85 mm2/mN ps=954436.9 N/m M pms=74461818.3 N·mm/mA n=234022.45 mm2/m ωc=1.0238 W p=8588166.7 mm2/m K=1.52 f tk=2.64 σpe=1012.424 N/mm2 Ap≥1247.7 mm2/m4）控制开裂标准组合、准永久组合N l ps=805096.32 N/m M l pms=74461818.3 N·mm/mσl ss=12.092 αm=5N l pl=620316.94 N/m M l pml=71387190.9 N·mm/mσl ss=10.945 αm=44、计算结果PCCPDE2200/P0.5/H4预应力钢筒混凝土管道结构计算书1、设计依据1）CECS 140：2002 给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程2）GB 50332-2002 给水排水工程管道结构设计规范3）GB/T19685-2005 预应力钢筒混凝土管2、设计条件1）地基为天津地区淤泥质土，不计地下水作用，地面开槽施工，土壤湿密度按18.5kN/m3计，管顶覆土厚度按4.0m计；2）基础为砂石垫层，基础包角按2α= 90度计；3）管内工作压力按0.5MPa计，设计压力标准值按工作压力的1.5倍计；4）瞬时内压（水击压力）按工作压力的0.5倍计；5）管体安装后的现场试验压力值按设计压力值计；6）地面活载标准值按双辆汽-20主车或地面堆积荷载10kN/m2两者在不利条件下作用较大者计；7）地震荷载按设计烈度7°设防；8）管体野外存放时间不大于270天，埋地后空置时间不超过90天。
9）PCCP设计糙率为0.0115。
3、计算过程1）设计参数管径：DN2200 工作压力：0.5MPa管芯厚度：160mm 覆土深度：4m钢筒厚度：1.5mm 钢筒外径：2213mm钢丝直径：7mm 钢丝强度：1570MPa管芯混凝土：C50 砂浆净厚度：20mm 2）抗浮稳定验算因天津地区地基为淤泥质土，不计地下水作用，不需验算3）管体强度验算汽车载荷：q vk=5797 N/mm2≤q mk=10000 N/mm2取较大者N l=1108430.1 N/m λy=0.9 fpy=1110N/mm2M l max=76409558 N·mm/m d0=64.73 mm A sc=1500 mm2/mf=215 MPa Ap≥1594.3 mm2/mN ps=809665.92 N/m M pms=51797081.4 N·mm/mA n=193295.8 mm2/m ωc=1.0218 W p=5828166.67 mm2/m K=1.4 f tk=2.64 σpe=1010.2 N/mm2Ap≥915.66 mm2/m4）控制开裂标准组合、准永久组合N l ps=683797.32 N/m M l pms=51797081.4 N·mm/mσl ss=9.86 αm=5N l pl=527012.14 N/m M l pml=49598762.8 N·mm/mσl ss=8.78 αm=44、计算结果DN2600 P0.5/H4转换口管件计算书一 主要设计依据：AWWA M9 “Concrete Pressure Pipe ” 二 设计条件管道公称内径：2600mm 工作压力：0.5MPa ； 覆土深度：4m ； 钢筒外径：2620mm ； 保护层厚度：25mm ； 管道埋置方式：上埋式；三 钢筒钢板厚度设计钢板厚度设计采用“环向应力公式”计算：syi w r f D P T 2=（1-1）w P =0.5MPa yi D =2600mms f =0.5×205MPa=102.55.102226005.02⨯⨯==syi w r f D P T =6.34mm招标文件要求：短钢管段壁厚为28mm ，取r T =28mm 。
四 最大外部承载能力计算40002D x =∆或0.02D 取其中小值外部载荷下配件的挠度可由Spangler’s 公式确定，公式如下：331'061.0)12/(r E EI r W k D x +=∆配件每英尺的容许外部载荷为：33)'061.012kr r E EI x W +⨯∆〈=（）EI=[E c (t l )3+E s I s +E c (t c )3]/12对于不使用加强构件的钢筒，I s 应等于钢筒厚度（单位：in ）的立方。
t l =0mm t c =25mm t= t l + t c +r T =53mmD=2620-2×28mm=2564mm40002D x =∆=2.547＞0.02D=2.019故取值2.019r=0.5(D+t)= 0.5(2564+53)=1308.5mm k=0.1 E’=1000 psi I s =r T 3 =283mm 3EI=[E c (t l )3+E s I s +E c (t c )3]/12=[4×106×03+3×107×1.33+4×106×0.9843]/12 =3.643×106 in.-lb/in. 最大外部承载能力：33)'061.012krr E EI x W +⨯∆〈=（） ()33652.511.052.511000061.010643.3019.212⨯⨯⨯+⨯⨯==21233.4 lb/lin ft五 配件实际承受荷载计算根据Marston 理论：2c CcwBc W = （3-1） Kµ=0.19 (当土壤特性指标不确定时) H=4m B c =2.67m()19.02176.8/12.1319.02⨯-=⨯e Cc =2.018w=18.5KN/m 32c CcwBc W ==18273 lb/lin ft外部活载荷：执行cecs140:2002汽超20，())4.124(4.122S b v s a vkd vk H d d b H d a Q n q +++++=μ=5.797 kN/m 2汽车载荷：W q =q vk B c =5.797×2.67=15.478 kN/m 临时载荷：单位面积荷载W L =10 kN/m 2单位长度荷载W l =W L B c =10×2.67=26.7 kN/m临时载荷大于汽车载荷，故计算时取临时载荷配件需要承受的总载荷：W c +W l =18273+1830=20103 lb/lin ft 配件能承受的总载荷： W=21233.4 lb/lin ft.由于W c +W l ＜W 所以选用T r =28mm 厚度的钢板校核通过。
计算结果汇总：DN2200 P0.5/H4转换口管件计算书一 主要设计依据：AWWA M9 “Concrete Pressure Pipe ” 二 设计条件管道公称内径：2200mm 工作压力：0.5MPa ； 覆土深度：4m ； 钢筒外径：2220mm ； 保护层厚度：25mm ； 管道埋置方式：上埋式；三 钢筒钢板厚度设计钢板厚度设计采用“环向应力公式”计算：syi w r f D P T 2=（1-1）w P =0.5MPa yi D =2200mms f =0.5×205MPa=102.55.102222005.02⨯⨯==syi w r f D P T =5.366mm招标文件要求：短钢管段壁厚为24~26mm ，取r T =24mm 。
四 最大外部承载能力计算40002D x =∆或0.02D 取其中小值外部载荷下配件的挠度可由Spangler’s 公式确定，公式如下：331'061.0)12/(r E EI r W k D x +=∆配件每英尺的容许外部载荷为：33)'061.012kr r E EI x W +⨯∆〈=（）EI=[E c (t l )3+E s I s +E c (t c )3]/12 对于不使用加强构件的钢筒，I s 应等于钢筒厚度（单位：in ）的立方。
t l =0mmt c =25mmt= t l + t c +r T =49mmD=2220-2×24mm=2172mm40002D x =∆=1.828＞0.02D=1.71故取值1.71r=0.5(D+t)= 0.5(2172+49)=1110.5mmk=0.1E’=1000 psiI s =r T 3 =243mm 3EI=[E c (t l )3+E s I s +E c (t c )3]/12=[4×106×03+3×107×0.945+4×106×0.9843]/12 =2.68×106 in.-lb/in.最大外部承载能力：33)'061.012kr r E EI x W +⨯∆〈=（）()33672.431.072.431000061.01068.271.112⨯⨯⨯+⨯⨯==19097.9 lb/lin ft五 配件实际承受荷载计算根据Marston 理论：2c CcwBc W = （3-1） Kµ=0.19 (当土壤特性指标不确定时)H=4mB c =2.27m()19.02145.7/12.1319.02⨯-=⨯e Cc =2.507 w=18.5KN/m 32c CcwBc W ==16408 lb/lin ft外部活载荷：执行cecs140:2002汽超20， ())4.124(4.122S b v s a vk d vk H d d b H d a Q n q +++++=μ=5.797 kN/m 2 汽车载荷：W q =q vk B c =5.797×2.27=13.16kN/m 临时载荷：单位面积荷载W L =10 kN/m 2单位长度荷载W l =W L B c =10×2.27=22.7 kN/m临时载荷大于汽车载荷，故计算时取临时载荷 配件需要承受的总载荷：W c +W l =16408+1555=17963 lb/lin ft 配件能承受的总载荷： W=19097.9 lb/lin ft. 由于W c +W l ＜W 所以选用T r =24mm 厚度的钢板校核通过。
