给水排水工程管道结构设计 (6)说明
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给排水设计说明设计依据:设计所用规范如下:《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003 (2009版)《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140-2005《室外给水设计规范》GB 50013 — 2016《室外排水设计规范〉〉GB 50014 — 2006 (2014年版)《民用建筑节水设计标准》GB 50555 —2010《节水型生活用水器具》CJ/T 164-2014《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005建筑机电工程抗震设计规范》GB50981-2014设计范围:1. 本设计范围包括红线以内的给水排水、消防等管道系统及小型给水排水构筑物。
2 .室外总水表井至城市给水管和本工程最后一个污(雨)水检查井至城市污(雨) 水检查井之间的管道由市政有关部门负责设计。
管道系统:本工程设有生活给水系统、生活污水系统、消火栓给水系统、自动喷水灭火系统。
1. 生活给水系统:1) .市政给水管网供水压力为0.20 MPa。
2) .本工程日用水量为342.00 m3/d ;3) .给水系统分区:a. 本工程给水系统由给水管网市政两路供水。
市政管网给水压力为0.20MPa.b. 市政引入管管径为DN150c. 各供水压力不超过0.20Mpa2. 生活热水系统:无3. 生活污水系统:1) .本工程污、废水采用合流制。
室内土0.000以上污废水重力自流排入室外污水管,2) .污水经化粪池处理后,排入市政污水管。
3) .本工程最高日污水量按最高日用水量的90颁定,为307.8 m3/d ;4. 雨水系统:1) .地下室上盖地面雨水排水。
雨水设计采用10年重现期,屋面雨水管道降雨历时取5min.。
2) .本工程参照惠州市暴雨强度公式。
3) .地面雨水均采用外排水系统,排至室外雨水沟。
4) .室外地面雨水经雨水口,由室外雨水管汇集,排至市政雨水管。
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。
给水排水工程构筑物结构设计规范标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]中华人民共和国国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范Structural design code for special structures of watersupply and waste water engineeringGB 50069-2002批准部门:中华人民共和国建设部施行日期:2003年3月1日中华人民共和国建设部公告第91号建设部关于发布国家标准《给水排水工程构筑物结构设计规范》的公告现批准《给水排水工程构筑物结构设计规范》为国家标准,编号为GB 50069—2002,自2003年3月1日起实施。
其中,第、、、、、、、、、、、、、、、条为强制性条文,必须严格执行。
原《给水排水工程结构设计规范》GBJ 69—84中的相应内容同时废止。
本规范由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国建设部二○○二年十一月二十六日前言本规范根据建设部(92)建标字第16号文的要求,对原规范《给水排水工程结构设计规范》GBJ 69—84作了修订。
由北京市规划委员会为主编部门,北京市市政工程设计研究总院为主编单位,会同有关设计单位共同完成。
原规范颁布实施至今已15年,在工程实践中效果良好。
这次修订主要是由于下列两方面的原因:(一)结构设计理论模式和方法有重要改进GBJ 69—84属于通用设计规范,各类结构(混凝土、砌体等)的截面设计均应遵循本规范的要求。
我国于1984年发布《建筑结构设计统一标准》GBJ 68—84(修订版为《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001)后,1992年又颁发了《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153—92。
在这两本标准中,规定了结构设计均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,替代原规范采用的单一安全系数极限状态设计方法,据此,有关结构设计的各种标准、规范均作了修订,例如《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》等。
中华人民共和国国家标准给水排水管道工程施工及验收规范Code for construction and accepttance of water and sewerage pipeline worksGB 50268—2008主编部门:中华人民共和国住房和城乡建设部批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2009年5月1日2008—10—15发布 2009—05—01实施中华人民共和国住房和城乡建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国住房和城乡建设部公告第132号关于发布国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》的公告现批准《给水排水管道工程施工及验收规范》为国家标准,编号为GB 50268—2008,自2009年5月1日起实施。
其中,第1.0.3、3.1.9、3.1.15、3.2.8、9.1.10、9.1.11条为强制性条文,必须严格执行。
原《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268—97和《市政排水管渠工程质量检验评定标准》CJJ 3—90同时废止。
本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部2008年10月15 日前言本规范根据建设部《关于印发(二○○四年工程建设国家标准制订、修订计划)的通知》(建标[2004]67号)的要求,由北京市政建设集团有限责任公司会同有关单位对《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268—97进行修订而成。
在修订过程中,编制组进行了的深入的调查研究和专题研讨,总结了我国各地给水排水管道工程施工与质量验收的实践经验,坚持了“验评分离、强化验收、完善手段、过程控制”的指导原则,参考了有关国内外相关规范,并以多种形式广泛征求了有关单位的意见,最后经审查定稿。
本规范规定的主要内容有:总则、术语、基本规定、土石方与地基处理、开槽施工管道主体结构、不开槽施工管道主体结构、沉管和桥管施工主体结构、管道附属构筑物、管道功能性试验及附录。
给排水工程设计说明(一)管材、接口、保温及防腐给水塑料管(UPVC、PE、PP-H-R、PB等)外径≤110mm与金属管道连接时,应采用带金属嵌件的管件过渡,该管件一端与塑料管用热熔连接,另一端用丝扣与金属管连接。
各种管道应采用与该类管材相应的专用配件。
给排水各系统管材选用及其保温防腐见:管材选用一览表。
(二)系统说明及设计参数:(1)一般生活给水系统:一层采用市政直接供水,市政压力0.20MPa,二层及以上采用加压供水,供水压力0.40MPa。
(2)消防水池:室内外消火栓、自动喷水灭火系统及水幕系统合用,水池有效容积2574m3。
(3)室内外消火栓系统:采用消防水池-消火栓加压泵-稳压装置-消防水箱(与自动喷淋、水幕系统共用,有效容积18m3,设于2号建筑屋面)的临时高压供水系统。
消火栓系统加压泵:Q=60L/sH=0.80MPa,一用一备。
室内消火栓系统采用干式系统,入户供水管设电磁阀,在消火栓箱处设报警及直接开启电磁阀的手动按钮。
室内消火栓给水管道布置成环状管网,每层消火栓布置均能满足火灾时任何部位有二股充实水柱到达。
厂区内设环状消防管网,环网上设地上式室外消火栓,其间距不超过120m,保护半径不超过150m。
(4)自动喷水灭火系统:采用用消防水池-自动喷水灭火系统加压泵-稳压装置-消防水箱(与消火栓、水幕系统共用,有效容积18m3,设于2号建筑屋面)的临时高压供水系统。
主厂房净空高度8<~≦12m区域按非仓库类高大净空场所设计,设计喷水强度12L/min.m2,作用面积300m2,采用K=115喷头,系统设计流量80L/s,持续喷水时间1.0h;其他区域按中危险级Ⅱ级设置,设计喷水强度为8L/min.m2,作用面积160m2设置,设计流量30L/s,持续喷水时间1.0h。
皮带分拣设备预留喷洒系统,设计水量为15个K80喷头出水量,设计水量约25L/S,持续喷水时间1.0h。
均为预作用式系统。
排水工程设计说明1、设计依据本次排水工程设计依据为:(1)工程项目区修测电子地形图1:500;(2)《项目区域现状管线探测资料》2、采用的主要规范和标准1、《室外排水设计规范》GB50014-20162、《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-20163、《混凝土结构设计规范》GB50010-20104、《城市工程管线规划规范》GB50289-20165、《城市道路设计规范》CJJ37-20166、《给排水管道施工及验收规范》GB50268-20087、《市政公用工程设计文件编制深度的规定》(2013年版)3、计算公式与设计参数采用某市暴雨强度公式(参照各城市标准)q=2995.282(1+0.634LgTe)(t+9.587)0.776t=t1+t2其中:Te——设计暴雨重现期,取3年;t——降雨历时(min),取15分钟;雨水流量计算公式Q=q*£*F其中:Q——雨水设计流量(L/S)q——设计暴雨强度(L/S*ha)£——径流系数,南北两侧均取0.85F——汇水面积(ha)排水管道设计参数V=1nR23I12其中:V——流速(m/S)R——水力半径(m)-I——水力坡降n——粗糙系数(污水管道采用UPVC或者PE双壁波纹管取0.010;雨水管道采用混凝土或钢筋混凝土管取0.0135)。
4、设计概述本次排水工程设计主要内容为道路沿线雨污水管道设计;桩号K0+000~K0+043雨水管道单侧布置于道路西侧,桩号K0+043~K0+099雨水管道单侧布置于道路南侧,管径DN500~DN600,桩号K0+000~K0+043污水管道单侧布置于道路西侧,桩号K0+043~K0+088污水管道单侧布置于道路南侧,管径DN400,管道具体位置详见管综标准横断面图。
(1)雨水部分:本次雨水管道设计结合新建道路坡度,设置一条DN500~DN600的雨水管道收纳道路及沿线片区的雨水。
第一段:桩号K0+099至桩号K0+043,雨水走向由东向西,雨水管径DN500。
给水排水管道工程的施工方案设计第一章编制说明本工程施工方案设计编制依据:1.设计图纸1.2国家安装工程施工质量验收规范编制的指导思想是以工程的“质量、进度、安全”为核心,在组织机构、施工措施、安全文明生产上进行了组织落实,本技术文件将作为今后指导施工生产的依据。
该工程将列为我公司的重点工程,实行以合同工期为目标的项目法施工,全面履行工程合同,保竣工、保质量、保售后服务。
第二章工程施工的指导思想我公司将本着树立优质名牌工程的目标,进行此工程项目的施工。
为了使本工程能够保证各个方面都尽善尽美,我公司将严格贯彻执行G9002-994质量保证体系,按照我公司质量方针和质量目标要求,以工程合同质量标准市样板为起点,全面地搞好项目施工全过程的管理,竭诚为业主提供可靠的优质服务,争创一流的质量和一流的施工进度,做到安全无重在伤亡事故。
第三章工程执行的施工验收规范与验评标准工业金属管道工程施工及验收规范GB50235-97工业设备及管道绝热工程施工及验收规范GBJ26-89给水、排水管道工程施工及验收规范GB50268-97采暖卫生与煤气工程施工及验收规范GBJ242-82制冷设备,空气分离设备安装工程施工及验收规范GB50274-98通风与空调工程施工及验收规范GB50243-97建筑安装工程质量检验评定统一标准GBJ300-88建筑采暖卫生与煤气工程质量检验评定标准GBJ302-88通风与空调工程质量检验评定标准GBJ304-88建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程CJ29-98建筑施工安全检查标准JGJ59-第四章施工技术措施(施工方案)4.给排水工程4..室内管道安装工程1、钢管施工管道安装的要求:沿墙敷设的主管离粉刷面30-50mm,暗装管须在粉刷层内。
丝接管道安装的一般程序:确定并放线支架安装量尺寸切割套丝予组装上填料安装并紧固紧固支架清理接口试压防腐。
焊接管道安装的一般程序:确定放线支架安装量尺寸切割对口焊接紧固支架试压防腐。
广州市增城区水务局文件《广州市增城区水务局关于派潭镇广州梅都白来水厂供水管网改造工程初步设计的批复》(稔增水资源[2OI6]5号)1.3采用的主要规范和标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)《城镇给水排水技术规范》《室外给水设计规范》(GB50788-2012) (GB50013-2006)《城市给水工程规划规范》《城市工程管线综合规划规范》《镇(乡)村给水工程技术规程》(GB50282-98) (GB50289-98) (CJJ123-2008)《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》(GBfrl7219-1998)《城市给水工程工程建设标准》《建筑设计防火规范》《给水排水工程管道结构设计规范》《建筑地基基础设计规范》《给水排水工程构筑物结构设计规范》《给水排水管道工程施工及验收规范》《工业金属管道工程施工质量验收规范》《工业金属管道工程施工规范》(建标120-2009) (GB50016-2006) (GB50332-2∞2) (GB50()07-2011) (GB50069-2002) (GB50268-2008) (GB50184-2011) (GB50235-2010)《城镇供水长距离输水管(渠)道工程技术规程》(CECS193:2OO5)《水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件》(GBZTl3295-2008)《村镇供水工程技术规范》《地表水环境质量标准》二供水现状(SL310-2004) (GB3838-2OO2)2.1供水现状及评价派潭镇镇区居民生产生活用水主要由梅都自来水厂供水,自来水厂扩建至L5m3∕d,现有由自来水厂供至镇区的主输水管线管径仅为DN300,无法满足扩容后的供水量,需要扩大管道管径。
镇区现有供水管网主干管已进行改造,可满足扩容后的供水量,但部分次干道未修建供水干管,需针对未修建给水干管且居住区人口密度较大街道进行给水管道新建。
三给水工程设计施工图设计说明一概况1.1 项目概况本工程为派潭镇广州梅都自来水厂供水管网改造工程,为满足梅都自来水厂水量扩建至 1.5 万m3∕d,镇区供水水量增加,现对派潭镇供水管网进行改造。
基本设计规定4.1 一般规定4.1.1、4.1.2 条文明确规定本规范的制订系根据《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153—92 及《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068—2001 规定的原则,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。
在具体编制中,考虑到统计数据的掌握不足,主要以工程校准法进行。
其中关于管道结构的整体稳定验算,涉及地基土质的物理力学性能,其参数变异更甚,条文规定仍可按单一抗力系数方法进行设计验算。
条文规定管道结构均应按承载能力和正常使用两种极限状态进行设计计算。
前者确保管道结构不致发生强度不足而破坏以及结构失稳而丧失承载能力;后者控制管道结构在运行期间的安全可靠和必要的耐久性,其使用寿命符合规定要求。
4.1.3 本条对管道结构的计算分析模型,作了原则规定。
l 对埋地的矩形或拱型管道,当其净宽较大时,管顶覆土等荷载通过侧墙、底板传递到地基,不可能形成均匀分布。
如仍按底板下地基均布反力计算时,管道结构内力会出现较大的误差(尤其是底板的内力)。
据此条文规定此时分析结构内力应按结构与地基土共同工作的模型进行计算,亦即应按弹性地基上的框(排)架结构分析内力,以使获得较为合理的结果。
本项规定在原规范中,控制管道净宽为4.0m 作为限界,本次修改为3.0m,这是考虑到实际上净宽4.0m 时,底板内力的误差还比较大,为此适当改变了净宽的限界条件。
2 条文对于埋地的圆形管道结构,规定了首先应对该圆管的相对刚度进行判别,即验算圆管的结构刚度与管周土体刚度的比值,以此判别圆管属于刚性管还是柔性管。
前者可以不计圆管结构的变形影响;后者则应予考虑圆管结构变形引起管周土体的弹性抗力,两者的结构计算模型完全不同,为此条文要求先行判别确认。
在一般情况下,金属和化学管材的圆管属于柔性管范畴;钢筋混凝土、预应力混凝土和配有加劲肋构造的管材,通常属于刚性管一类。
但也有可能当特大口径的圆管,采用非金属的薄壁管材时,也会归入柔性管的范畴。
4.1.4 条文对管、土刚度比值αs给出了具体计算公式,便于工程技术人员应用。
当管顶作用均布压力p时,如不计管自重则可得管顶的变位为:4.1.5 本条明确规定了对管道的结构设计,应综合考虑管体、管道的基础做法、管体间的连接构造以及埋地管道的回填土密实度要求。
管体的承载能力除了与基础构造密切相关外,管体外的回填土质量同样十分重要,尤其对柔性管更是如此,回填土的弹抗作用有助于提高管体的承载能力,因此对不同刚度的管体应采取不同密实度要求的回填土,柔性管两侧的回填上需要密实度较高的回填土,以提供可靠的弹性抗力;但对不设管座的管体底部,其土基的压实密度却不宜过高,以免减少管底的支承接触面,使管体内力增加,承载能力降低。
为此条文要求对回填土的密实度控制,应列入设计内容,各部位的控制要求应根据设计需要加以明确。
对这方面的要求,国外相应规范都十分重视,甚至附以详图对管体四周的回填土要求,分区标示具体做法。
4.1.6 本条对管道结构的内力分析,明确应按弹性体系计算,不能考虑非弹性变形后的塑性内力重分布,主要在于管道结构必须保证其良好的水密性以及可靠的使用寿命。
4.1.7 条文针对管道结构的运行条件,从耐久性考虑,规定了需要进行内、外防腐的要求。
同时,还对输送饮用水的管道,规定了其内防腐材料必须符合有关卫生标准的要求。
这一点是十分重要的,对内防腐材料判定是否符合卫生标准,必须持有省级以上指定的检测部门的正式检测报告,以确保对人体健康无害。
4.2 承载能力极限状态计算规定4.2.1~4.2.3 条文系根据多系数极限状态的计算模式作了规定。
其中关于管道的重要性系数γo,在原规范的基础上作了调整。
原规范对地下管道按结构材质的不同,给定了强度设计调整系数,与工程实践不能完全协调,例如某些重要的生命线管道,由于其承受的荷载(主要是内水压力)不大,也可能采用钢筋混凝土结构。
为此条文改为以管道的运行功能区分不同的可靠度要求,对排水工程中的雨水管道,保持了原规范的规定;对其他功能的管道适当作了提高,亦即不再降低水准。
同时,对给水工程中的输水管道,如果单线敷设,并未设调蓄设施时,从供水水源的重要功能考虑,条文规定了应予提高标准。
4.2.4 本条规定了各种管道材质的强度标准值和设计值的确定依据。
其中考虑到20 世纪90 年代以后,国内引进的新颖管材品种繁多,有些管材国内尚未制订相应的技术标准,对此在一般情况下,工程实践应用较为困难,如果有必要使用时,则强度指标由厂方提供(通常依据其企业标准),对此条文要求应具备可靠的技术鉴定证明,由依法指定的检测单位出具。
4.2.5~4.2.7 条文规定了各项作用的分项系数和可变作用的组合系数。
这些系数主要是通过工程校准制定的,与原规范的要求协调一致。
其中关于混凝土结构的工程校准,可参阅《给水排水工程构筑物结构设计规范》的相应部分说明。
必须指出,对其他材质的管道结构,不一定完全取得协调,对此,应在统一分项系数和组合系数的前提下,各种不同材质的管道结构可根据工程校准的原则,自行制定相应必要的调整系数。
4.2.8~4.2.9 条文对管道结构强度计算的要求,保持了原规范的规定。
4.2.10~4.2.13 条文给出了关于管道结构几种失稳状态的验算规定。
基本上保持了原规范的要求,仅就以下几点作了修改和补充。
l 对管道的上浮稳定,关于整个管道破坏,原规范仅要求安全系数1.05,实践中普遍认为偏低,因为无论是地表水或地下水的水位,变异性大,设计中很难精确计算,因此条文给予了适当提高,稳定安全系数应控制在不低于1.10。
2 对柔性管道的环向截面稳定计算,原规范系参照原苏联1958 年制定的《地下钢管设计技术条件和规范》,引用前苏联学者E.A.HигoΛaǔ系考虑了圆管周围360°全部管壁上的正、负土抗力作用。
对比国外不少相应的规范则沿用R.V.Mises 获得的明管临界压力公式。
此次条文修改时,感到原规范依据的计算模型考虑管周土的负抗作用,是很值得推敲的,通常都不考虑土的负效应(即承拉作用),为此条文给出了不计管周土负抗作用的计算公式,以使更加符合工程实际情况。
应该指出这种计算模型,日本藤田博爱氏于1961 年就曾经推荐应用(日本“水道协会”杂志第318 号)。
根据失稳临界压力计算模型的修改,不计管周土的负抗力作用后,相应的稳定安全系数也作了适当调整,取稳定安全系数不低于2.0.3 条文补充了对非整体连接管道的抗滑动稳定验算规定。
并在计算抗滑阻力时,规定可按被动土压力计算,但此时抗滑安全系数不宜低于1.50,以免产生过大的位移。
4.3 正常使用极限状态计算4.3.1 本条对管道结构正常使用条件下的极限状态计算内容作了规定,这些要求主要针对管道结构的耐久性,保证其使用年限,提高工程投资效益。
4.3.2 本条对柔性管道的允许变形量作了规定。
原规范仅对水泥砂浆内衬作出现定,控制管道的最大竖向变形量不宜超过0.02 。
从工程实践来看,此项允许变形量与水泥砂浆的配制及操作成型工艺密切相关,例如手工涂抹和机械成型,其质量差异显著;砂浆配制掺入适量的纤维等增强抗力材料,将改善砂浆的延性性能等。
据此,条文对水泥砂浆内衬的允许变形量,规定可以有一定的幅度,供工程技术人员对应采用。
此外,条文还结合近十年来防腐内衬材料的引进和开拓,管材品种的多种开发,增补了对防腐涂料内衬和化学管材的允许变形量的规定,这些规定与国外相应标准的要求基本上协调一致。
4.3.3~4.3.7 条文对钢筋混凝土管道结构的使用阶段截面计算做出了规定,这些要求和原规范的规定是协调一致的。
1 当在组合作用下,截面处于受弯或大偏心受压、拉时,应控制其最大裂缝宽度,不应大于0.2mm,确保结构的耐久性,符合使用年限的要求。
同时明确此时可按长期效应的准永久组合作用计算。
2 当在组合作用下,截面处于轴心受拉或小偏心受拉时,应控制截面的裂缝出现,此时一旦形成开裂即将贯通全截面,直接影响管道结构的水密性要求和正常使用,因此相应的作用组合应取短期效应的标准组合作用计算。
4.3.8 本条对柔性管道的变形计算给出了规定,相应的组合作用应取长期效应的准永久组合作用计算。
原规范规定的计算模型系按原苏联1958 年《地下钢管设计技术条件和规范》采用,该计算模型由前苏联学者Л.М.ЕмеΛьянов提出,其理念系依照地下柔性管道的受载程序拟定,即管子在沟槽中安装后,沟槽回填土使管体首先受到侧土压力使柔性管产生变形,向土体方向的变形导致土体的弹性抗力,据此计算管体在竖向、侧向土压力和弹性土抗力作用下管体的变形。
如图4.3.8 所示,当管体上下受到相等的均布压力p时,管体上任一点半径向位移ω为:按此式可得管顶和管侧的变位置是相同的。
当管体仅受到侧向土压力时、亦将产生变形,其方向则与竖向土压作用相反。
由于管侧土压力值要小于竖向土压力(例如1/3),因此管体的最终变形还取决于竖向土压力导致的变形形态。
应该认为原规范引用的计算模型在理念上还是清楚的,但与通常的弹性地基上结构的计算模型不相协调,后者的结构上的受力,只需计算结构上受到的组合作用以及由此形成的弹性地基反力,美国spang1er 氏即是按此理念提出了计算模型,获得国际上广为应用,据此条文修改为采用spang1er 计算模型,以使在柔性管的变形计算方法上与国际沟通,协调一致。
另外,在条文给定的计算变形公式中,引入了变形滞后效应系数D L。
此项系数取1.0~1.5,主要是管侧土体并非理想的弹性体,在抗力的长期作用下,土体会产生变形或松弛,管侧回填土的压实密度越高,滞后变形效应越显著,粘性土的滞后变形比砂性土历时更长,这一现象已被国内、外工程实践检测所证实(例如国内曾对北京市第九水厂DN2600mm 输水管进行管体变形追踪检测)。
显然此项变形滞后系数取值,不仅与埋地管道覆土竣工到投入运行的时间有关,还与管道的运行功能相关,如果是压力运行,内压将使管体变形复圆。
因此,对变形滞后系数的取值,对无压或低压管(内压在0.2MPa 以内)应取接近于1.5 的数值;对于压力运行管道,竣工所投入运行的时间较短(例如不超过3 个月),则可取1.0 计算,亦即可以不考虑滞后变形的因素;对压力运行管道,从竣工到运行时间较长时,则可取1.0<D L<1.5 作为设计计算采用值。
4.3.9~4.3.11 有关条文规定可参阅《给水排水构筑物结构设计规范》相应条文的说明。
5 基本构造规定5.0.1 给水排水工程中,各种材质的圆形管道广泛应用,这些管道形成的城市生命线管网涉及面广,沿线地质情况差异难免,埋深及覆土也多变,可能出现的不均匀沉陷不可避免。
据此条文规定这些圆管的接口,宜采用柔性连接,以适应各种不同因素产生的不均匀沉陷,并至少应该在地基土质变化处设置柔口。