给水管道设计之结构分析基础[汇编]

管道结构知识点总结引言管道结构是工程结构中常见的一种结构形式，其在各种工程中都有广泛的应用，如石油、天然气、给水、排水等管道工程。

本文将从管道结构的定义、分类、设计原则、施工工艺和安全管理等方面进行综合性的总结和讨论。

一、管道结构的定义和分类1. 定义管道结构是指由管道、支架、附件和管道连接构件等组成的一种结构系统。

它承载着输送流体的管道，在不同的工程中扮演着重要的角色。

2. 分类根据用途和结构形式的不同，管道结构可以分为以下几类：（1）按用途分a. 输送管道：用于输送各种流体介质，如石油、化工品、水等。

b. 支撑管道：主要用于支撑输送管道，保证其在使用过程中的安全性和稳定性。

c. 检测管道：用于检测输送介质的流量、压力、温度等参数。

d. 排放管道：用于排放废水、废气和其他废料。

（2）按结构形式分a. 直线管道：主要指笔直的管道结构，适用于长距离输送。

b. 弯曲管道：用于具有弯曲要求的工程，如管道绕行建筑物、地形等。

c. 分支管道：用于同一管道输送介质到不同的地方。

d. 架空管道：主要指悬挑于地面以上的管道结构，适用于地形复杂或有防腐要求的情况。

二、管道结构设计原则管道结构的设计原则是保证其承载能力、稳定性和安全性，具体包括以下几点：1. 承载能力设计：根据输送介质的性质和流量大小，确定管道结构的承载能力，并进行合理分配和配置。

2. 稳定性设计：考虑管道结构在各种自然环境条件下的稳定性，如地震、风力等。

3. 安全性设计：考虑管道结构在使用过程中的安全性，如防止泄漏、抗腐蚀等。

三、管道结构的施工工艺管道结构的施工工艺主要包括以下几个步骤：1. 管道材料采购：选择适合工程要求的管道材料，如金属、塑料、玻璃钢等。

2. 管道连接：采用焊接、螺纹连接、法兰连接等方式进行管道的连接。

3. 支架安装：选择合适的支架材料和安装方式，保证管道在使用过程中的稳定性。

4. 检测与保护：对管道结构的连接部位和支撑部位进行检测，保证其质量和安全性。

给水管道设计之基础工程与地基处理基础工程是研究基础或包含基础的地下结构设计与施工的一门科学。

地基处理是人为改善岩土的工程性质或地基组成，使之适应基础工程需要而采取的措施。

所谓基础，是指将上部结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，根据埋置深度不同可分为浅基础（埋深乞5m）和深基础（埋深＞5m）。

浅基础包括独立基础（含刚性基础和扩展基础）、条形基础、十字交叉基础、筏板基础等，深基础包括桩基础、沉井基础、墩基础、箱形基础及地下连续墙等。

给水管道工程的基础形式一般为浅基础，因长直管道的基础往往连续布设，故作为条形基础进行设计是合理的。

对跨河管桥工程，当跨度不大时可一跨通过，并在两头设置混凝土镇墩，镇墩应满足稳定性要求，其混凝土强度等级不宜小于C20。

当不能一跨通过时，在多跨管桥的中部可采用桩基础，因为多在水上作业，故宜采用混凝土钻孔灌注桩，其桩径一般为0.6〜1.0m，混凝土强度等级不应小于C25。

由于桩基既可承受竖向荷载，亦可承受水平向荷载，因此是多跨管桥基础设计时较为合理的形式。

跨越较大河沟时，若因各种原因不允许采用管桥时，则往往采用顶管或定向钻从底部穿越。

顶管一般适用于DN800及以上的大直径管道，因为施工过程中需采用人工或机械出土，管径过小时将无法操作。

顶管施工时需设置工作坑，其工作坑后背必须确保安全、稳定、可靠。

若穿越位置较浅，可采用混凝土实体后背；若穿越位置较深，则采用沉井作为工作井和接收井比较合理。

定向钻是非开挖施工的一种方法，既可以在土层中穿越，也可以在岩层中穿越。

定向钻适用于不超过DN1200的管道工程，其布置相对比较灵活。

给水管道所经场地因地基土性状不一，并非所有天然地基都能直接铺设管道，这就涉及到地基处理问题。

常用地基处理方法有：置换法，排水固结法，压实和夯实法，振密和挤密法，加筋法，等等。

置换法中的换土垫层法和褥垫法在给水管道工程中使用较多。

换土垫层法是将基础下一定深度范围内的软弱土层全部或部分挖除，然后分层回填并夯实砂、碎石、素土、灰土等强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至设计要求的密实度，从而提高浅层地基承载力，减小地基沉降量。

给水管道设计之基础工程与地基处理基础工程是研究基础或包含基础的地下结构设计与施工的一门科学。

地基处理是人为改善岩土的工程性质或地基组成，使之适应基础工程需要而采取的措施。

所谓基础，是指将上部结构所承受的各种作用传递到地基上的结构组成部分，根据埋置深度不同可分为浅基础（埋深≤5m）和深基础（埋深>5m）。

浅基础包括独立基础（含刚性基础和扩展基础）、条形基础、十字交叉基础、筏板基础等，深基础包括桩基础、沉井基础、墩基础、箱形基础及地下连续墙等。

给水管道工程的基础形式一般为浅基础，因长直管道的基础往往连续布设，故作为条形基础进行设计是合理的。

对跨河管桥工程，当跨度不大时可一跨通过，并在两头设置混凝土镇墩，镇墩应满足稳定性要求，其混凝土强度等级不宜小于C20。

当不能一跨通过时，在多跨管桥的中部可采用桩基础，因为多在水上作业，故宜采用混凝土钻孔灌注桩，其桩径一般为0.6～1.0m，混凝土强度等级不应小于C25。

由于桩基既可承受竖向荷载，亦可承受水平向荷载，因此是多跨管桥基础设计时较为合理的形式。

跨越较大河沟时，若因各种原因不允许采用管桥时，则往往采用顶管或定向钻从底部穿越。

顶管一般适用于DN800及以上的大直径管道，因为施工过程中需采用人工或机械出土，管径过小时将无法操作。

顶管施工时需设置工作坑，其工作坑后背必须确保安全、稳定、可靠。

若穿越位置较浅，可采用混凝土实体后背；若穿越位置较深，则采用沉井作为工作井和接收井比较合理。

定向钻是非开挖施工的一种方法，既可以在土层中穿越，也可以在岩层中穿越。

定向钻适用于不超过DN1200的管道工程，其布置相对比较灵活。

给水管道所经场地因地基土性状不一，并非所有天然地基都能直接铺设管道，这就涉及到地基处理问题。

常用地基处理方法有：置换法，排水固结法，压实和夯实法，振密和挤密法，加筋法，等等。

置换法中的换土垫层法和褥垫法在给水管道工程中使用较多。

换土垫层法是将基础下一定深度范围内的软弱土层全部或部分挖除，然后分层回填并夯实砂、碎石、素土、灰土等强度较大、性能稳定和无侵蚀性的材料，并夯实至设计要求的密实度，从而提高浅层地基承载力，减小地基沉降量。

浅析给水排水工程结构设计给水排水工程是城市建设中非常重要的一环，其设计不仅需要考虑到安全、经济和实用，还需要满足环保的要求。

而在设计中，结构设计是一个非常关键的环节。

本文将对给水排水工程结构设计进行浅析。

一、给水工程结构设计给水工程是将水源通过管道、泵站等输送到城市居民、企事业单位和各种公共设施中使用的系统。

在给水工程的结构设计中，主要包括水源设施、输水设施和分配设施。

1、水源设施：其结构设计需要考虑到水源的保护问题，防止水源被污染、被侵蚀。

在设计中需要选择适当的采水口、水坝等设施，同时还要考虑到相应的过滤和处理措施以保证水源的水质安全。

2、输水设施：输水设施一般包括输水管道和泵站。

在设计中需要考虑到管道的材料、直径、流量等因素，确保输水线路畅通无阻；同时还需要根据输水距离、管道高度、地形等条件设计泵站的位置和规模。

3、分配设施：分配设施包括水塔、水池、配水管道等，主要用于储存和分配给水。

在设计中，需要考虑到分配设施的位置、规模和覆盖面积，以及配水管道的布置和直径等因素。

二、排水工程结构设计排水工程主要是将城市生活污水通过污水管网排放到污水处理厂，经过处理后排入水体。

在排水工程的结构设计中，主要包括污水收集系统、污水处理系统和污水排放系统。

1、污水收集系统：污水收集系统主要包括污水管网和污水泵站等设施。

在设计中需要选择适当的管材、管径和排水方案，确保污水能够顺畅地流入污水处理厂。

2、污水处理系统：污水处理系统主要是将城市生活污水进行处理，去除其中的有害物质，确保排放到水体中不会对环境造成污染。

在设计中需要选择适当的污水处理工艺和设施，并根据实际情况进行施工和运行。

3、污水排放系统：污水排放系统主要是将处理好的污水排放到水体中。

在设计中需要考虑到排放位置和流量等因素，确保排放的污水不会对水环境造成影响。

三、结构设计的相关问题在给水排水工程结构设计过程中，还需要考虑到一些与结构相关的问题，如施工工艺、材料选择、安全稳定等问题。

给水排水工程管道结构设计规范给水排水工程管道结构设计规范是指在给水排水工程中，管道设计的相关规定、要求和标准。

设计应符合《城市给水排氷工程设计规范》（GB50014-2006）及其指南的要求，还应参照有关的规范和标准。

一、管道弹性结构设计1、管道几何尺寸和结构参数设计：运用一定规定的分析方法，根据管道的运行条件，确定管道的几何尺寸和内径，并选定符合设计要求的内壁几何形状，如管道主件的截面形状、壁厚及折弯半径等。

2、管道弹性计算：应对管道重复使用承受压力而产生的变形、应力及应力集中等进行弹性计算，确定特定荷载作用时管道的变形、应力集中及其损坏情况，以保证管道的安全性能。

3、管道材料设计：根据管道设计参数和管道运行条件，确定管道应用的材料及材料的性能，以便满足管道运行要求和安全性能要求。

二、管道稳定性设计1、管道布置设计：在给定的地形半径及管道穿越形式情况下，确定管道施工布置方案，采用合理的参数组合，使管道运行时化解外力效应，达到管道稳定性和可靠性要求。

2、管道支撑及连接设计：确定管道的支撑及连接结构，以保证管道正常运转，防止管道断裂以及其它可能的损坏情况。

3、支撑构件布置设计：根据管道设计需要确定支撑构件的布置方案，以保证支撑构件上管道的安全性能。

三、管道维护设计1、管道防腐设计：根据管道使用环境、渗漏风险和携带的介质等因素，合理选择防腐材料，有效地防止渗漏或侵蚀。

2、管道保温设计：根据管道使用环境，合理选择保温材料，有效降低管道的损耗和损坏。

3、抗震设计：根据遗传抗震规范及相关文件，确定管道的抗震设计要求，并进行抗震计算分析，确保管道在发生地震时不受到损坏。

四、安装构造及技术要求1、安装构造设计：根据管道运行条件，确定管道的安装构造，保证管道的正常使用。

2、技术要求：安装构造应符合管道敷设规范和技术要求，保证管道正常使用，并防止出现可能损坏管道的现象。

以上是关于给水排水工程管道结构设计规范的详细介绍，有助于保证给水排水工程的正常安全运行，从而起到维护人们身体健康和环境卫生的重要作用。

基本设计规定4．1 一般规定4．1．1 本规范采用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，除对管道验算整体稳定外，均采用含分项系数的设计表达式进行设计。

4．1．2 管道结构设计应计算下列两种极限状态；1 承载能力极限状态：对应于管道结构达到最大承载能力，管体或连接构件固材料强度被超过而破坏；管道结构因过量变形而不能继续承载或丧失稳定(如横截面压屈等)，管道结构作为刚体失去平衡(横向滑桔、上浮等)。

2 正常使用极限状恋：对应于管道结构符合正常使用或耐久性能的某项规定限值，影响正常使用的变形呈限值，影响耐久性能的控制开裂或局部裂缝宽度限值等。

4．1．3 管道结构的计算分析模型应拄下列原则确定：1 对于埋设于地下的矩形或拱形管道结构，均应属刚性管道：当其净宽大于3．0m时，应按管道结构与地基土共同作用的模型进行静力计算。

2 对于埋设于地下的圆形管道结构α应根据管道结构刚度与管周上体刚度的比值αs，判别为刚性管道或柔性管道，以此确定管道结构的计算分析模型：当αs≥1时，应按刚性管道计算，当αs<1时，应按柔性管道计算。

4．1．4 圆形管道结构与管周土体刚度的比值αs可按下式确定：4．1．5 对管道的结构设计应包括管体、管座(管道基础)及连接构造，对埋设于地下的管道，尚应包括管周各部位回填土的密实度设计要求。

4．1．6 对管道结构的内力分析，均应按弹性体系计算，不考虑由非弹性变形所引起的塑性内力重分布。

4．1．7 对管道结构应根据环境条件和输送介质的性能，设置内、外防腐构造。

用于绐水工程输送饮用水的管道，其内防腐材料必须符合有关卫生标准的要求，确保对人体健康无害。

4．2 承载能力极限状态计算规定4．2．1 管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，应采用作用效应的基本组合。

结构上的各项作用均应采用作用设计值。

作用设计值，应为作用代表值与作用分项系数的乘积。

4．2．2 管道结构的强度计算应采用下列极限状态计算表达式：4. 2. 3 作用效应的组合设计值，应按下式确定：4．2．4 管道结构强度标准值、设计值的确定，应符合下列要求：1 对钢管道、砌体结构管道、铜筋混船土矩形管道和架空管道的支承结构等现场制作的管道结构，其强度标准值和设计值应按相应的现行国家标准《钢结构设计规范》、《砌体结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》等的规定确定。

给水排水管道系统讲义一、概述给水排水管道系统是现代建筑中不可或缺的基础设施之一。

它包括了给水系统和排水系统两个方面，为建筑物提供了合适的供水和排水功能。

本讲义将介绍给水排水管道系统的基本原理、设计要点和常见问题。

二、给水系统2.1 给水系统的组成给水系统主要由供水管道、水源设备和水处理设备组成。

1.供水管道：包括主供水管道、分配管道和室内管道。

主供水管道负责将水从水源引入建筑物，分配管道将水分配到各个使用点，室内管道则将水输送到各个具体使用设备。

2.水源设备：包括水泵和水箱。

水泵负责将水从水源抽取至建筑物，水箱用来储存水，并保持一定的供水压力。

3.水处理设备：包括除垢设备和净水设备。

除垢设备用来去除水中的杂质和积垢，净水设备则用来提供纯净的饮用水。

2.2 给水系统的设计要点给水系统的设计要点包括以下几个方面：1.水源选择和水量计算：选择合适的水源，并根据建筑物的用水需求计算出合理的供水量。

2.管道布置和管径选择：合理布置供水管道的走向，尽量减少管道的弯曲和阻力。

根据流量和压力要求选择合适的管径。

3.水泵选型：根据供水量和压力要求选择合适的水泵，确保供水系统正常运行。

4.水质处理：根据水质情况选择合适的除垢和净水设备，确保供水质量符合要求。

2.3 给水系统常见问题及解决方法在给水系统运行过程中，常会遇到以下问题：1.水压不足：如果供水压力不足，可能会导致供水不畅或无法正常使用。

解决方法包括增加水泵功率、调整供水管道布局等。

2.水质问题：如果供水中存在杂质或水质不符合要求，可以使用合适的除垢和净水设备进行处理。

3.管道堵塞：管道堵塞会造成供水中断，需要进行通风除尘或管道清洗来解决问题。

三、排水系统3.1 排水系统的组成排水系统主要由排水管道和排水设备组成。

1.排水管道：包括室内排水管道和室外排水管道。

室内排水管道负责将建筑物内部的污水排出，室外排水管道将污水排入城市的污水处理系统。

2.排水设备：包括下水道、下水管、排水泵等。

水路设计知识点归纳总结水路设计是指通过对水体的规划和设计来满足人类对水资源的需求，包括灌溉、供水、排水、航运等方面。

本文将对水路设计的相关知识进行全面总结，包括水力学基础知识、水道工程设计、航道工程设计等内容。

一、水力学基础知识1. 流体力学：流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科，其中静力学研究静止流体的性质，动力学研究流体在运动过程中的变化和相互关系。

2. 流体参数：在水路设计中，需要了解和计算一些重要的流体参数，如流速、流量、压力、水位等。

3. 流态划分：流体可以分为层流和紊流两种状态，层流是指流体分子保持有序排列的状态，紊流则是指流体分子无序混乱的状态。

4. 马努勒方程：马努勒方程用来描述流体在管道中由于速度变化而引起的压力变化，是水力学中的重要公式之一。

二、水道工程设计1. 渠道设计：渠道设计是指根据工程需要和流经条件，确定渠道的类型、断面形状、滚石和防护措施等，以便满足工程的流量要求。

2. 渠化工程：渠化工程是在自然水道或河湖中开挖、疏浚或改造河道，以改善水流条件，提高流量和水质，为航运、灌溉和水利工程提供支持。

3. 河岸防护设计：河岸防护设计是为了保护河岸免于水流侵蚀和冲刷，在渠化工程中起到重要的作用。

常见的河岸防护结构有护岸、護岸墩等。

三、航道工程设计1. 航道规划：航道规划是根据船舶的通行需求和航运条件，确定航道的宽度、深度、弯道半径等要素，为船舶通行提供便利和安全保障。

2. 航道标志：航道标志是用来指示航道方向、航行安全、水深、障碍物等信息的设施，包括标志浮标、信标、灯塔等。

3. 船闸设计：船闸是航道工程中常见的人工水工建筑物，用于船舶通过高差的河道，通过调节水位和水量来保证船舶通行。

4. 港口设计：港口是航道工程中的重要组成部分，包括码头、泊位、港口设施等，用于装卸货物、调度船只和提供船舶维护等功能。

综上所述，水路设计涉及到水力学基础知识、水道工程设计和航道工程设计等方面的内容。

市政给水管道结构设计要点分析摘要：市政给水管道作为重要的市政基础设施，对城市的发展具有十分重要的意义，因此，管道结构设计是市政管道工程中的重要内容。

本文主要以市政给水管道中常用管材（钢管、球磨铸铁管、塑料管材）为研究对象，着重从管道沟槽开挖、管道沟槽回填、管道设计内水压力、管道支墩方面进行结构设计分析。

关键词：市政给水管道；结构设计；管道沟槽开挖；管道沟槽回填；管道设计内水压力引言随着我国社会经济的不断发展，人们的生活水平越来越好，对生活质量的要求也不断提高，高质量的生活离不开对高质量水的需求。

近些年来，新建许多给水厂及输水管线来满足人们对生活用水的需求，为保证居民能够用到高质量的生活用水，本文主要针对给水管道在结构设计方面进行分析。

1管沟沟槽开挖1.1沟槽底部宽度输水管线从水源地将水输送至给水厂，经自来水管将水输送至用户。

管线的沟槽开挖工程量一般较大，占整个工程投资的比例较高，特别是一些长距离大管径的管线。

因此，要合理的设计沟槽底部宽度，在满足施工需求的前提下，按最小宽度取值，以便减少土方开挖量。

下面是管道底部宽度的设计要求：图1 沟槽开挖断面图如图1所示，沟槽底部开挖宽度，可按下式计算：B=D O+2b 其中 b=b1+b2+b3式中：B—管道沟槽底部的开挖宽度(mm)；D o—管外径(mm)；b1—管道一侧的工作面宽度(mm)，可按表1选取；b2—有支撑要求时，管道一侧的支撑厚度，可取150~200mm；b3—现场浇筑混凝土或钢筋混凝土管渠一侧模板的厚度(mm)；表1 管道一侧的工作面宽度1.2沟槽开挖边坡现场具备放坡开挖条件时，建议坡率按照勘察报告提供的各土层放坡系数进行放坡，沟槽开挖的最大坡率参照《给水排水管道工程施工及验收规范》（CB 50268-2008）[1]；现场不具备放坡条件或地质条件不允许时，应采用沟槽支撑，支撑设计委托相应有资质的单位进行设计。

沟槽底部开挖宽度和边坡坡率确定后，沟槽的土方开挖量及回填量也就确定，这两个因素都对土方量的影响较大，因此，对这两个参数取值时，一定要引起重视。

给水管道结构形式
给水管道是城市基础设施中非常重要的一部分，它的结构形式对于管道的稳定性、使用寿命以及对环境的影响都有着重要的作用。

一般来说，给水管道的结构形式主要有以下三种：
1. 地下埋设式结构
地下埋设式给水管道是一种常见的结构形式，它的主要特点是管道埋在地下，可以避免管道暴露在外部环境中，防止外界恶劣条件对管道的损害。

该结构形式通常采用的管材包括钢管、铸铁管、塑料管等，采用的材料不同会影响管道整体的强度和使用寿命。

2. 架空式结构
架空式给水管道是一种管材悬挂在高空的结构形式，通常状态下位于公共场所的通道上。

该结构形式的优点是易于安装和维护，并且可以省去地下管道安装带来的一系列问题。

不过，架空管道在遇到强风天气时很容易受到高速风的影响而发生抖动，因此需要对管道进行加强以增加其稳定性。

3. 地上式结构
地上式给水管道是一种直接铺设在地面上的结构形式，它主要由混凝土或钢制支架和管道组成。

该结构形式便于安装和维护，但相对于地下管道可能存在的风险或隐患要多一些。

因此，在使用地上式结构的给水管道时，需要加强对管道的监测和维护工作。

总的来说，给水管道的结构形式在不同情况下各有优缺点，如何选择适合的结构形式需要考虑到管道使用的环境和需求。

为了保证给水管道的使用寿命和运行安全，需要对管道的结构和材料进行细致的考虑和规划，同时加强对管道的监测和维护工作，及时处理管道问题，确保给水系统的正常运行和服务。