城镇给水预应力钢筒混凝土管管道工程技术规程 [附条文说明] CJJ224-2014 建标库

5.4  正常使用极限状态验算规定

5.4.5  本条给出了预应力钢筒混凝土管控制管芯混凝土开裂的计算公式。本条参考中国工程建设标准化协会标准《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》CECS140:2011中第6.2.2条。需要说明以下几点:

    1  该计算公式系管芯混凝土控制开裂的核算,应核算管底或管顶的截面,此工况外荷载对截面轴向力的影响较小,计算公式中未计入。

    2  公式中采用受拉区混凝土的影响系数K,作为对混凝土抗拉强度的调整。这主要是因为美国ANSI/AWWAC304规程对混凝土抗拉强度取值的放大倍数与我国现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定相差较大,且美国ANSI/AW-WAC301规范对用制管集料和水泥等配制的混合物要进行混凝土蠕变和收缩的质量保证试验,并考虑了材料的延性。引入的受拉区混凝土的影响系数K使该公式型式与我国现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010相协调,同时该公式采用工程校核法比较后,在保证管道结构的安全可靠下,配筋结果与美国ANSI/AWWAC304规程是协调的。

    受拉区混凝土的影响系数K值的推导依据详见中国工程建设标准化协会标准《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》CECS140:2011条文说明第6.2.2条。

5.4.6、5.4.7  本条分别规定了在标准组合和准永久组合作用下,管侧截面水泥砂浆抗裂度验算。砂浆保护层开裂控制较严格,这是避免钢丝锈蚀保证PCCP管的使用年限的重要保护措施。αm=5.0,α′m=4.0是砂浆保护层应变量参数。

    本条参考中国工程建设标准化协会标准《给水排水工程埋地预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》CECS140:2011中第6.2.3条、第6.2.4条。

5.4.9  本条规定了采用水泥砂浆、混凝土内衬和外保护层的管件刚度验算的原则规定。采用水泥砂浆、混凝土内衬和外保护层的管件采用半刚性管模型分析计算,刚度验算应考虑管件钢板及内外水泥砂浆或保护层的组合刚度,相当于水泥砂浆(混凝土)的内衬和外保护层及钢板组成三层状态的管环的组合刚度。最大竖向变形可采用斯潘格勒(M.G.Spangler)公式计算,计算时宜采用AWWA《混凝土压力管》M9手册规定的方法。

    式中:△x——配件钢筒管的计算变形(mm);

          DL——变形滞后效应系数,取1.0;

          K——管道变形系数,应根据管道基础支承角确定;

          W——单位长度配件钢筒管承受的外荷载总和(N/mm);

          r——配件钢筒的半径;

          EI——单位长度配件钢筒管管壁和内外层水泥砂浆组合刚度(N·mm);

          E′——配件沟槽回填土综合变形模量(N/mm2)。

    按上式计算出的配件钢筒管的计算变形△x应满足下式要求:

    配件允许变形量[△x]采用AWWA《混凝土压力管》M9手册的规定值,即取D20/100000(mm)和0.02D0(mm)二项中的较小数值。

    管件刚度验算不满足要求时,可增加水泥砂浆(混凝土)内衬和外保护层厚度或者对管件增加肋板。当外保护层厚度超过50mm时,则采用双层钢丝网片,两层网片距离应大于20mm。