|
管道的計算方法負載 作用在地下管道上的荷載主要有管道自重、管道內介質壓力、縱橫向土壓力、地下水壓力、地面活載(交通荷載)引起的縱橫向壓力和地震作用,其中:,除管道自重和管道內介質壓力外,它們與管道周圍土壤直接或間接相關。土壤不僅對管道施加荷載,而且還制約著管道的變形。當圓形或橢圓形管道承受垂直土壓力時,垂直直徑減小,水平直徑增大。但是,由于管道被土壤包圍,產(chǎn)生了水平土壓力。剛性管如鋼筋混凝土、鑄鐵、石棉水泥等剛性管,其剛度大,縱橫向變形小,所引起的土的彈性抗力很小。因此,作用在管道上的水平土壓力通常計算為主動土壓力。對于鋼管、波紋鋼管、玻璃管等柔性管,在豎向土壓力作用下,其變形可達到管徑的2-5%,相應的水平變形受土的彈性抗力約束,從而使管道對豎向土壓力的承載力相應提高。 濃度因子 管道上的垂直荷載應等于管道上部土壤質量的重量乘以一個大于1的系數(shù),稱為集中系數(shù)。我國一般采用1.05-1.4。當管溝的寬度很窄或管道埋在沒有管溝的地方時,管道上的垂直荷載應等于管道上部土壤的重量乘以濃度系數(shù)小于1,因為管道兩側的土壤受到向上摩擦。柔性管體的豎向位移較大,上部土體之間的摩擦力影響較小。垂直土壓力承擔管道上部土體的重量。 土壤壓實度的影響 土的相對沉降和彈性抗力取決于土的性質和密實度。因此,對于有溝槽的埋地管道,管道兩側回填的壓實度應大于90%,對于柔性管道,應大于95%。管道頂部的回填土還應根據(jù)不同部位設置相應的壓實度要求,以盡量減小作用在管道上的土壓力。 地面車輛的作用 當管道頂部土壤較薄時,應考慮地面車輛通過土壤向管道傳遞的壓力。當車輛以集中力的形式作用在地面上時,可以用Boussinesq彈性半無限體理論進行計算。在實際應用中,可以簡化為分布角法,即假定地面集中荷載與垂直線呈30°-45°的分布角均勻向下擴散。當管頂覆土超過2m時,可忽略車輛荷載的影響。 管道荷載計算圖 對于圓形剛性管,豎向和水平土壓力一般作用在管道的頂部和兩側作為均勻的壓力,而基床的反作用力按均勻或一定的分布規(guī)律作用在管子的方位角2α的范圍內。當是土基床時,可以采用拋物線形。如果是混凝土基床,則反作用力接近均勻分布,甚至兩側的反作用力大于管道底部的反作用力。由于施工條件的限制,地基席承角為2α小于90°,混凝土基床最大支承角為2α~180°。因此,利用混凝土基床可以提高鋼管的承載力。在工程實踐中,還根據(jù)試驗結果,采用了土壓力和地基土反力的假設。對于柔性管道,由于土的彈性阻力,管道兩側的荷載圖形可以用拋物線表示,管道中心的壓力值最大。根據(jù)兩側回填土的實測數(shù)據(jù)和工程實踐經(jīng)驗,可以確定土的彈性抗力。 截面計算 根據(jù)彈性理論得到管道各截面的內力后,根據(jù)強度選擇截面尺寸。對于混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土管道,必須檢查其抗裂性能,控制裂縫寬度。還應檢查鋼管的穩(wěn)定性和剛度。為了計算自應力混凝土管和鑄鐵管的強度,有時需要對標準管段進行強度對比試驗。本廠生產(chǎn)的各種標準規(guī)格的管道,其承載力一般按本廠提供的技術指標計算。 管樁基礎 在挖溝埋管時,管基礎上的附加荷載很小,只有在可靠的原狀土層上才需要鋪設管道,地基不能處理。但是,如果管道敷設在回填土、淤泥或被原有地基超挖或損壞的土層上,管道只能在地基得到妥善處理后鋪設。當管道沿長度方向穿過不同地層或相鄰區(qū)段,其豎向荷載變化較大時,管道可能會沿縱向產(chǎn)生較大的不均勻沉降,因此,基礎應采用柔性界面或沿縱向方向處理,以防止管道破裂。 圓截面管大多是工廠生產(chǎn)的標準化產(chǎn)品。分塊運至現(xiàn)場進行安裝和接口。同時,澆筑模板,澆筑管基礎混凝土,可以加快施工進度,保證工程質量。 |