?
,10.4 —结构设计
!
10.4.】3 对管道—较长、水头》较大的倒虹吸管【按不同水头分段【计算荷载时通—。常对50m以下水】头的管段用10【m一:级进行计《算;对50》m以上水头》的管段用5m一级】进行:计算
—
10.4.4、!10.4《.5 关于现浇钢!筋混凝土管说明如】下
—
(—1)现浇钢筋混凝】土管:。(,包括圆形和矩形)】具有:耐久、价廉、变【形小、节约》钢材、制《造简便、糙》率变化小、抗震【。性能:好等优点应》。用非常广泛按其过水!断面形状不同—常,用的有钢《筋混凝土《圆形管与钢》。筋混凝土《矩(:箱):形,管两大类
!
(—2):钢筋混凝土圆形管由!于其:受力条件和水力条】件均较?好在:一般倒虹吸管设计】中是优?先考虑采用的—结构形式但》由于受施工条件限】制一般其管径不宜】大,于,4m否则施工难度】增大因此过水流量受!到一定限制另外【因其抗裂性》能较差所以能—够承受的水头—(内水压力)—。也受到了一定限制】因此当水头H>【50m?~6:。0m时一般要采【用抗裂性能和防渗】性能均较好的其他】材料管道如预应力】钢筒混凝土管、【钢管:等,
?
》 :钢筋混凝土圆形管管!身内力计算是弹【性理论空间问题计算!复杂适用于特殊【重要管道对于常【规管道?。宜简化?为纵、横向》两个:平面问题《分别:计算即横《向按封闭《的圆环形结构计【算纵向按《截面为?圆环形的梁计算
!
,。
《 横《。向,。内力计算《通常取1m管长【作为计算单元—。按管壁厚度δ—。和平均半径rc的】比值δ?/rc先判别—属于薄壁管还是【厚壁管然后进行内】力计算
—
! 薄壁管内力!计算按一个三次【静定的圆环形结【构计算当《作用在管道上的【。荷载及其相应—的管座反力》确定后即《可按结构《力,学的:弹性中心法求解内】力,宜,分别计算《在各项荷载作用下】的管道内力》然后叠加求出—管道在设计荷载【组合作用下的截【面最:大内力(M》、N)?
:
厚!壁,管内力计算》在理论上应按弹性】力学平面问题求解】内力由于计算—工作量大故除均匀内!(外)水压力作用】下所引起《。内力(应《力)按?此方法计算外其他荷!载所引起内力—。宜按薄壁管》的结构力《。学方法?计算
》
纵】向内力计算圆形【钢筋混凝土管的纵向!管座形式分为—连续式管座与间断】式管座两大类其纵】向的:结,构计算也相应分为】两,大类
—
,
? , 连续式刚性管座】上管身的纵向内力】。计算宜按弹性—地基梁计算由—于管座是刚性结【构,其弧形?支承面上《。都铺设有便于管【身,随温度变化而自由】滑动伸缩的材料(】如沥青油毡等—)管:身每:节长:度均:控制在一定的防裂】范围之内《因,此采:用这类管座形式的管!。身纵向内力通常不是!设计控制《条件可不进行计算】。在管:壁内按抗《裂的构?造要求布置纵向钢筋!即可
】 间断式【管座:上管身的《纵向内力计算宜按】横断面为《圆环形的梁》式管计?算其应力《状态:与管道跨长L和管】身内径D(宽度)的!比值有关
【
当≥!3时按?长壳近似用》梁理论计算
—
!当≤<3《时按圆柱形中长壳】的弯曲理论》或半弯曲理论计【算
—
当—<,时按短壳的弯—曲理论或半弯—曲理论?计算
?
?
: 拟定—架空梁?式,。管,道的跨?度时应尽量使其【≥3满?足长壳条件以便【采用比较简单的【梁理论进《行计算(按圆环形截!面的简支梁、双悬】臂梁、?。连续:。。梁等:)
《
:。
》(3)钢《筋,。混凝土矩形箱—式管施?工方:便适用于过水流量】较,。大,。地,基条件较差》的倒虹吸管》若管顶填土压力较大!时则:需,将其顶底部改成圆】弧形以改善其—受力条件减少—。。工程量和工程造价】
】 :钢,筋混凝土《矩形倒虹吸》管按规?。模大小其各部位壁】厚可设计为等截面或!变截面按布置—方式可分为单孔管】和多孔管
【
矩】。形管的横向内力【计算的?计,算简图应按布置取为!单孔或多孔闭—合刚架各《个杆件的计算长【度为杆件形心轴之】间,的距离即《水平杆件的计—。算长度为竖直杆件】形,心轴轴线间》的距离竖直杆—件的计?算长度为《顶底板?形心轴?轴线:间的距离《矩形:管内角加腋的作用】显著:但加腋边长β≤0】.1L(L为孔跨)!时应不?考,虑其影响按》等截面计算
—
】。 单:孔或等?跨多孔等《截面矩形《倒虹吸管的横—向内力计《算应沿水流》。。。方向截取一米—长管段按闭合刚【架计算其《内力根据《各项不同外荷载分别!采用:相应公?式计:算出各杆《内力然?后按荷载组》合将其叠加求得【最终的?各,项内力?不等截面或不—等跨矩形倒虹吸【管的横向内》力计算宜《用结构力学方—法进行计算特—大型矩形倒虹吸管】宜采用有限元方法】。进行应力分析—
1【。0,.4.6 关【于预应力钢筋混凝土!管说明如下
】
:
: ?1 预应力—。钢筋混凝土管由【于抗裂?和抗渗性能均比普通!。钢筋混凝土管好【而且:比,同直径、《同水头条《件下的普《。通钢筋?混,凝土管省20%~3!0%钢筋比钢管【。省60%以上—的钢材?因此在?我国应用比较广【泛但预应力混凝土管!壁薄、性《脆、抗外压能力低】、施:工技:术,比较复杂、》远程运输后》预应力可能》会有一?定损失等《所以在推广使用上受!到一定限《制
?
】2 预《应力钢筋混凝—土管按其《施加预应力方法不同!分为三阶《段工艺法、一—阶段工?艺法和自应》力,制管工艺法三—种其中自应力制【。管工艺法限用于【管径:D≤600mm及】承受水头较低—的中小型管道的制作!。三阶段法具有工艺】。较简单?、设备投《资少、钢筋预—应力值容易控制、】承接口光滑等—优点但其质量—不如一阶段法—好加之车间卫生条】件,差、耗用水泥多等缺!。点现很少采用目前一!般工厂或现场生【。产多:采用一?阶段:法生产其《质量好、水泥省如湖!南,大圳灌区新》安铺倒虹吸管管径】D=2.0m—设计水头H》=140《。m管壁厚3=13】0m:m就是采用一阶【段法生产的
【
1》0.4.7 关于!钢管说明如》下
:
》 (1)钢制!倒虹吸管由于管壁材!料具有很高》强度:和不透水性并具【有管节可以较长(伸!缩节之间《间距可达《70:m~80m)—、接头少、表面光】滑、:糙率系数小、—水头损失小等特性故!可用于一《般水头?较高(H>》。50m)、管径【较大的倒《虹吸管工程》其缺点是刚度较小】承,受外荷?的能力较小》不宜用于回填土较】大的情况《而,且其制造《技术要求《较,高防锈?与维护费用》也高其耐久》性不及?钢筋混凝《土管故在倒虹—吸,管中:采,用,较少常被《预应力混《凝土管和预应力钢筒!混凝土管所取—代只在桥式倒虹吸】等有:特殊要?求地方?采用如?引大入秦灌溉工程总!干渠上的先明峡倒】虹吸管设计水头1】67m设计流量【。3,2m3/s采用2】根管:径为2.65—m钢管
】
》(2)? 钢制倒虹吸管的结!构设计实质就是【压力钢管《设计问题《其具体计算要求【。、理论公式》。及方法与水电站【压力钢管《设计基本一样因此】在本条中只列—出了设?。计中对?几,个主要问题(—管壁厚度、允许【应力、应力计—。算要求等)的要【求,其详细设《计计:算要求及《计算公式参见现行】行业标准水》电站:压力钢管设》计规范?SL 2《81
?
》10.4.8 【 关于预《应力钢筒混凝—土管说明《如,。下,
【 ?预应力钢筒》混凝土管又》称PCCP管(Pr!es:tre?ssed Conc!reteCyl【inder —PiPe)在—美国、加拿大等国的!管网:工程应用《比较普遍我》国于1987年~】198?8年:。引进PCCP管生】产技术目前》在我:国的引水《工程中?已有不少工程开始大!量采用因《。他可以工厂化—、标准化、定—型化、成批量—生产适用于高—水头大流《量(管径较大—)它比钢《管造价?低维修工《作量小是一》种具有推广价值的好!管材缺?点是:重量较大《运输和施工》不便
》
现】行国家标准预应【力钢筒混凝》土,管,G,B/T 19—685?对保:证,这种:管材生产的质—量提供了《必要的依据
】
,
10.》4.9 《 关:于玻璃钢夹砂—管说明?。。如,下
:
】 ,玻,璃钢:夹砂管?又称GRP管(g】lass re【inf?orced pla!stics)通【常是指玻璃》纤维增强树脂—塑料管属《热固性?塑料管
! (》。1):玻璃钢夹《砂管:特点
《
【 耐腐蚀性能好在】一般情况下》能够长?期保持?管道的安全运行
】。
】 抗:老化性能《和耐热性能好玻璃】钢夹砂管可》在4:0℃~?70℃温度范围内长!期使用采用特殊的耐!高温树?脂还可在200℃以!上温度?下正常工《作也可长期用于露】天使用的管道其【外表添加有紫—外线对?管道的辐射》可,延,缓玻璃?钢,夹砂管?的老化
】
》抗冻性能好可用于零!下20℃以下管【。内结冰?后不会发生》冻裂
】。。 重量轻【强度高运输》方便.安全技—术简单?容易安装各种—。分,。支管
! 水力》条件好内壁光—滑不:。结垢不生锈水阻小】
—。 , : 在阳光直接照射】下易:老化不宜露天式【布置
【
受—力不均时管身容易变!形并导致接》头处漏?水
—
《 (:2)玻璃钢夹—砂管管壁《一般按其《功能不同可分为三大!层即防?腐防渗内衬层—、结:构,层、表?面层(外保护—层)
》
防腐!。防渗内?衬层又分为》内表面层和次—内层其中内》表面层的树》。脂,。含,量在9?。0%以上也称作富】树脂:。层可根据介质不同】选用合适树脂—内表面层的作用【主要是?防腐蚀、《防渗漏次内层—含一定量的短切纤】维但树?脂,含,量仍高?达70%~80【%,其作用是《防腐、防渗的第二道!防线内衬层总厚度】为1.5m》m~5?.0:mm
【
? , 结构?。层的作用主要是【承受荷载抵》抗变形?它是:由连续纤《维,缠绕层和《树,。脂砂浆层组成—
?
《 表面》层由抗?。老化添?加剂:(如紫外光吸收剂)!和树脂配《制而成它《主,要是防老化管外表】面的巴氏硬度应不小!于40
【
,
? (3)玻璃【钢夹砂管在我国【已经标准化、—定型化在工》厂成批生产其—管道配套件齐全【设计工?作可由生产厂—家自主完成》在采购中只须明确】管径:、管道长度》(纵剖面布置)工】。作压力、覆盖土【厚度:、土壤类别以—及地面荷载》。等技术参《数和:要求:即可:
! (4)《目前我?国有许多厂家—生产玻璃钢夹砂管】管径300mm~】3100mm压力等!级0.1MP—a~2.5M—P,a,管道刚?度1250N—/m2~1》0000《。N/m2采》用,玻璃钢夹砂管的工】程也很多如新疆【某供:。水工程全长4—0,0km全《部采用玻璃钢夹【砂管其中小洼槽倒虹!吸,管全长?13km直径—为3100m—。m刚度为《7500N》/m2压力为0【。.4:M,Pa总工《程量达1.43【3万t是目》前我:国采用玻璃钢—夹砂管口《径最大、用量较【多的工程实例—。
: