4.2 水下管段稳定
4.2.1 水下穿越管段沟埋敷设后,不应发生管段漂浮和移位。
4.2.2 当水下穿越管段埋深不符合本规范第4.1.2条要求时,抗漂浮应按下列公式计算;
式中:W——单位长度管段总重力(包括管身结构自重、配重层重;不含管内介质重量)(N/m);
K——稳定安全系数,大、中型穿越工程取1.30,小型穿越工程取1.20;
Fs——单位长度管段静水浮力(N/m);
Fdy——单位长度管段动水上举力(N/m);
Fdx——单位长度管段动水推力(N/m);
f——管段与河床的滑动摩擦系数,根据试验或工程经验确定;无试验时,采用三层PE、环氧粉末涂层的管段与河床摩擦系数可取0.25;采用其他涂层或加配重层的管段,可取0.30;
Cy——浮力系数,取0.60;
Cx——推力系数,取1.20;
D0——管身结构(含防护、配重层)的外径(m);
γw——所穿水域水的重度(N/m3);
v——管段处设计洪水水流速度(m/s);
g——重力加速度,取9.80m/s2。
竖向弹性敷设穿越管段,管段总重力W还应减去管段向上的弹性抗力。其单位长度的弹性抗力应按下列公式计算:
式中:q——弹性敷设管段单位长度抗力(N/m);
Es——钢管弹性模量,取2.1×1011(N/m2);
I——钢管截面惯性矩(m4);
D——钢管的外径(m);
d——钢管的内径(m);
δ——钢管的壁厚(m);
fc——弹性敷设的矢高(m);
L——弹性敷设起终点间的水平长度(m);
R——弹性敷设设计曲率半径(m),不应小于1000D;
a——管段弹性敷设转角(°),宜小于5°。
4.2.3 当水下穿越管段埋深符合本规范第4.1.2条要求时,不需作抗移位验算,但应按下式进行抗漂浮核算:
式中:W1——单位长度管段的总重力(包括管身结构自重、配重层重、设计洪水冲刷线至管顶的岩土层重;不含管内介质重量)(N/m);
K——稳定安全系数,大、中型穿越工程取1.2,小型穿越工程取1.1;
Fs——单位长度管段静水浮力,按本规范式(4.2.2-5)计算。
在竖向弹性敷设穿越管段时,W1应减去按本规范式(4.2.2-6)计算的弹性抗力。
4.2.4 水下管道应根据具体的工程地质、水文条件确定稳管形式。