深埋管道的荷载计算
雨水管道埋深距离建筑距离标准
雨水管道埋深距离建筑距离标准
一、管道埋深标准
根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006），雨水管道的埋深应符合以下标准：
1.管道顶部的覆土厚度应不小于0.7米。
2.管道底部的埋深应不小于土壤冰冻线以下的0.15米。
3.管道的最小覆土厚度应按照土壤的性质、冻深和外部荷载等因素进行确定。
二、建筑与管道最小距离
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003），建筑与雨水管道的最小距离应符合以下要求：
1.建筑物外墙与管道中心线的距离应不小于1米。
2.建筑物内墙与管道外缘的距离应不小于0.5米。
3.对于多层建筑，上层雨水管道的安装位置应在下层墙体外侧或阳台外，不得在室内穿过。
三、特殊情况处理
在某些特殊情况下，如受地形限制或穿越桥梁等重要结构物时，雨水管道的埋深或建筑与管道的距离可能需要采取特殊处理措施：
1.对于受地形限制的情况，应根据实际情况调整管道埋深或建筑与管道的距离，确保管道的安全和稳定。
2.当雨水管道穿越桥梁等重要结构物时，应采取相应的结构加强措施，并确保管道不会对桥梁等结构物产生不利影响。
3.在特殊地质条件地区，如软土、膨胀土等，应根据地质勘察报告确定相应的埋深和距离要求。
总之，在设计和安装雨水管道时，应严格按照相关规范和标准进行，确保管道的安全、稳定和耐用，同时也要考虑实际情况和特殊情况的处理措施。
埋地穿路钢质管道承受竖向载荷的计算方法
埋地穿路钢质管道承受竖向载荷的计算方法LI Ming;GUAN Yishan【摘要】埋地穿路钢质管道承受的竖向载荷包括土壤载荷和路面载荷两部分,是管道稳定性校核和强度校核的重要参数,竖向载荷计算方法的探讨对管道建设和安全运营都具有重要的意义.目前土壤载荷和路面载荷的计算方法都有一定的适用范围,选取方法不同则计算结果不同,土壤载荷的计算方法主要有GB 50332公式法和有限元法;路面载荷的计算方法主要有Holl积分法、JTG D60分布角法、AWWA M45分布角法和有限元法.通过分析各种计算方法的特点,以及不同计算方法计算结果之间的差异,找出产生这些差异的原因,确定不同管径、不同埋深等条件下宜选用的计算方法,这对于准确确定管顶竖向载荷具有指导意义;同时,根据有限元分析结果,得出大管径深埋管道的稳定性和强度校核不应只考虑管顶竖向载荷作用,某些情况下管道侧向载荷比竖向载荷还要大.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】7页(P70-76)【关键词】埋地穿路钢质管道;土壤载荷;路面载荷;总的竖向载荷;计算方法【作者】LI Ming;GUAN Yishan【作者单位】【正文语种】中文埋地钢质管道在竖向载荷作用下超过一定限度时将丧失承受竖向载荷的能力，因此工程上将埋地钢质管道的稳定性校核和强度校核作为管道承受竖向载荷作用下是否安全的判定标准[1-7]。
竖向载荷大小的计算方法，尤其是管道承受路面载荷的计算是校核过程中的一个难点，主要是因为不同的计算方法所采取的理论模型不相同，没有一个统一的理论模型能够完全准确地模拟不同管径、不同管顶埋深管道承受的竖向载荷，不同的理论模型随着管径、管顶埋深的变化均存在一定的适用范围。
如果计算方法造成计算结果偏大，则需要增加盖板涵等措施来减小管顶竖向载荷，从而造成投资偏大；如果计算结果偏小，没有增加有效的保护措施会造成管道处于不安全状态。
黄土隧道深、浅埋分界标准及荷载计算方法
黄土隧道深、浅埋分界标准及荷载计算方法黄土隧道浅埋和深埋的界定问题黄土隧道深埋和浅埋的分界标准对于判断隧道衬砌所受围岩压力的性质至关重要，目前工程界和学术界主要存在两种观点：一种观点认为，在施工中不能保证形成承载拱的深度就可定为深埋和浅埋的分界，这是从松弛荷载的角度进行确定的方法；另一种观点认为，隧道开挖所造成的围岩松弛影响范围不能达到地表的深度，可定义为深、浅埋的分界深度，这是从连续介质力学角度出发的分界标准。
举例分析说明：巉口至兰州高速公路新庄岭隧道穿越黄土地层，在设计、施工过程中进行了洞内围岩压力监控量测及计算分析，测试断面埋深82m，大于按上述两种观点所计算的分界标准（按公路隧道设计规范计算分界厚度：65.2m，铁路隧道设计规范计算分界厚度：40.0m，太沙基公式：59.5m）。
理应当属深埋隧道。
但在施工期间，开挖通过测试断面时，地表出现了两条沿隧道走向的纵向裂缝，无疑按照上述深浅埋分界标准的两种观点都不能划分为深埋隧道。
采用不同方法计算出的隧道垂直土压力(kPa)隧道计算方法太沙基公式谢家烋公式公路隧道设计规范实测计算结果新庄岭隧道346.5 803.5 733.5 424.1 新庄岭隧道按谢氏公式和《公路隧道设计规范》的计算结果远远超出了按实测值的推算结果，《公路隧道设计规范》只是在谢氏公式的基础上对某些参数进一步作了规定，本质上是一样的。
太沙基公式的计算结果要小于实测值的推算结果，从量测地表出现的两纵向裂缝间距看，隧道上方滑动楔体的宽度要大于按太沙基公式的计算值，致使确定的滑动土体的范围较小，主要由于太沙基公式假设土层侧压力系数为1，微土条单元的竖向力为均匀分布，才导致结果要偏离实际的压力值。
《公路隧道设计规范》的计算公式是借鉴铁路部门对铁路隧道的施工坍方统计推算出来的，认为坍方区域内岩土体的重量即为隧道衬砌所受的垂直压力，其理论本质和普氏理论是一致的。
如果黄土隧道的施工方法采用侧壁导坑先墙后拱法，并严格按照“管超前、少扰动、短进尺、强支护、留核心、勤量测、早封闭”的施工原则进行施工，则黄土隧道施工中坍落体和承载拱是不会出现的，隧道衬砌承受的是由于周围土体对衬砌的挤压而产生的形变压力。
地库设备管道荷载取值标准
地库设备管道荷载取值标准
1. 地质条件，地下室所处地质条件对地库设备管道荷载承受能
力有很大影响。
如果地质条件较差，需要采取相应的加固措施，以
确保管道的安全运行。
2. 建筑结构荷载，地下室设备管道需要承受来自建筑结构的荷载，包括地板荷载、墙体荷载等。
这些荷载需要根据建筑设计规范
和标准来计算和确定。
3. 设备荷载，地下室设备管道还需要承受来自设备本身的荷载，包括管道自重、设备运行时的动载荷等。
这些荷载需要根据设备制
造商提供的技术参数来确定。
4. 环境荷载，地下室环境的荷载也需要考虑在内，比如地下水
压力、土压力等环境因素对管道的影响。
5. 安全系数，在确定地库设备管道荷载取值标准时，一般都会
考虑安全系数，以确保管道在各种荷载作用下都能安全运行。
需要注意的是，不同国家和地区的建筑规范和标准可能会有所
不同，因此在确定地库设备管道荷载取值标准时，需要参考当地的具体规范和标准来进行计算和确认。
同时，还需要结合具体工程的实际情况进行综合分析，以确定最合适的荷载取值标准。
水电站压力钢管设计规范(试行)SD144-85
第一章总则第二章布置第三章材料第四章水力计算第五章结构分析第六章岔管第七章构造要求第八章水压试验第九章原型观测和检查维修附录(一) 明管结构分析方法附录(二) 地下埋管结构分析方法附录(三) 坝内埋管结构分析方法附录(四) 岔管结构分析方法附录(五) 钢管防腐蚀措施附录(六) 规范用词说明参考附录(七)打印刷新水电站压力钢管设计规范（试行）SD144—85中华人民共和国水利电力部关于颁发《SD144—85水电站压力钢管设计规范（试行）》(85)水电水规字第32号根据国家计委关于编制设计规范的要求，我部委托部昆明勘测设计院会同有关设计、科研和高等院校等十一个单位编制了《SD144—85水电站压力钢管设计规范》。
在编制过程中得到了各有关单位的积极支持，进行了广泛的调查研究和征求意见，并吸收了有关科研成果。
现颁发《SD144—85水电站压力钢管设计规范(试行)》。
于一九八五年十月实施。
各单位在试行中，如有意见，请随时告知部水利水电建设总局和昆明勘测设计院。
一九八五年四月二十九日本规范主要编写人员编写内容单位主要编写人员水电部昆明勘测设计院诸葛睿鉴、金章瑄、黄伟通用部分、明管、地下埋管及汇编全文坝内埋管水电部西北勘测设计院袁培义水电部北京勘测设计院潘玉华、邱彬如三梁岔、球岔及汇编岔管部水电部华东勘测设计院巫必灵、吕谷生分月牙岔及无梁岔浙江大学力学系洪嘉智、钟秉章贴边岔及明管振动同济大学数学力学系徐次达强度理论和埋管抗外华东水利学院河川系刘启钊压稳定分析水力计算及地下埋管清华大学水利系谷兆琪结构分析构造要求水电部第十四工程局安装处张树森防腐蚀措施江苏省三河闸管理处王宁强伸缩节结构分析长江流域规划办公室刘奕光第一章总则第1.0.1条本规范适用于：一、水电站1、2、3级压力钢管(引水发电钢管)的设计。
4、5级压力钢管设计可参照使用。
钢管级别划分应按水利电力部：《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)(SDJ12—78试行)执行。
深浅埋划分
s-1
q = 0.45 ×2 ×γω (kN/m2)
围岩级别， --6 式中 ：S—围岩级别，S＝4--6； 围岩容重， γ— 围岩容重， (kN/m3)； ω＝1+ i(B-5) — 宽度影响系数； 宽度影响系数； i(BB — 隧道宽度,(m）； 隧道宽度,(m ,(m）； i —以B＝5m为基准，B每增减1m时的围岩压力 为基准， 每增减1m 1m时的围岩压力 增减率。 增减率。 当B<5m，取i ＝0.2；当B > 5m,取i ＝0.1。
●
●
深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方平均 深埋隧道围岩松散压力值是以施工坍方平均
高度(等效荷载高度值)为根据， 高度(等效荷载高度值)为根据，为了形成此高 度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。根据经 度值，隧道上覆岩体就有一定的厚度。 验，这个深度通常为2～2.5倍的坍方平均高度 这个深度通常为2 2.5倍的坍方平均高度 通常为 值
在矿山法施工的条件下
I～Ⅲ级围岩取 Hp＝2hq Ⅳ～Ⅵ级围岩取 Hp＝2.5hq
当隧道覆盖层厚度H≥Hp时为深埋， 时为深埋，
H＜Hp时为浅埋
深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法) ⑴ 深埋隧道围岩压力的确定(工程类比法)
q = 0.45 ×2
● 适用条件
s-1
×γω (kN/m2)
① H/B < 1.7， 式中H为隧道高度； 1.7， 式中H为隧道高度； 深埋隧道,IV—VI级围岩 级围岩； ② 深埋隧道,IV—VI级围岩； 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； ③ 不产生显著偏压力及膨胀力的一般隧道； 采用钻爆法施工的隧道。 ④ 采用钻爆法施工的隧道。
管径计算
按《输气管道工程设计规范》GB50251-94中5.1.4条计算
当管道埋设较深或外荷载较大时，应按无内压状态校核其稳定性计算公式：
式中--Δx--钢管水平方向最大变型量(m)；
D m --钢管平均直径(m)；
W--作用在单位管长上的总竖向荷载(N/m)；W 1--单位管长上竖向永久荷载(N/m)；
W2--地面可变荷载传递到管道上的荷载(N/m)；Z--钢管变形滞后系数，宜取1.5；
K--基床系数，宜按规范附录D 规定选取；取0.103
E--钢材弹性模量(N/m 2)；
对碳钢≈2.1×1011
I--单位管长截面惯性矩(m 4/m)；
δn --钢管公称壁厚(m)；E s --土壤变形模量(N/m 2
)；
取2.8
单位土重(Kg/m 3)
管道埋深
(m)16002
12000W 1=8570.228
W 2=
输气管道径向稳定校核
3
3
061.08m s m
D E EI ZKWD x +=∆21W W W +=12
3
n I δ=
D
x 03.0≤∆。
水泥管荷载计算公式
水泥管荷载计算公式在土木工程中，水泥管是一种常用的管道材料，用于输送水、气体、油品等。
在设计和施工过程中，需要对水泥管的荷载进行计算，以确保其能够承受外部环境和内部介质的压力。
本文将介绍水泥管荷载计算的基本公式和相关知识。
水泥管荷载计算的基本公式如下：P = 2πtL。
其中，P为水泥管的荷载，t为水泥管的壁厚，L为水泥管的长度。
这个公式的推导过程如下：首先，我们知道水泥管在受到外部压力作用时，会产生周向的张力。
根据力学原理，周向张力可以用公式T = σr来表示，其中T为周向张力，σ为周向应力，r 为水泥管的内径。
根据材料力学知识，周向应力可以用公式σ = P/A来表示，其中P为水泥管的荷载，A为水泥管的横截面积。
水泥管的横截面积可以用公式A = 2πtr来表示，其中t为水泥管的壁厚，r为水泥管的内径。
将上述公式代入周向应力的公式中，得到σ = P/2πtr。
将周向应力的公式代入周向张力的公式中，得到T = P/2r。
根据力学平衡原理，水泥管的周向张力需要平衡外部压力，即T = 2πtL。
将周向张力的公式代入平衡公式中，得到P = 2πtL。
因此，水泥管的荷载可以用P = 2πtL来表示。
在实际工程中，水泥管的荷载计算还需要考虑到其他因素，如水泥管的材料强度、外部环境的温度和湿度、内部介质的压力和流速等。
这些因素都会对水泥管的荷载产生影响，需要进行综合考虑和分析。
此外，水泥管的荷载计算还需要满足相关的设计标准和规范要求。
例如，在国家标准GB/T 11836-1997《水泥管道设计规范》中，对水泥管的荷载计算和设计要求进行了详细的规定，设计和施工人员需要按照标准要求进行计算和设计，以确保水泥管的安全可靠使用。
在进行水泥管荷载计算时，还需要考虑到水泥管的安装和支撑方式。
合理的支撑结构和安装方式可以有效减轻水泥管的荷载，提高其承载能力和使用寿命。
因此，在进行水泥管荷载计算时，需要综合考虑水泥管的材料、结构、安装和使用环境等因素，进行合理的计算和设计。
工业管道埋深规定
管道埋深规定
1、给水管
根据《建筑给水排水设计规范》第3.5.3条规定：“室外给水管道的覆土厚度，应根据土壤冰冻深度、车辆荷载、管道材质及管道交叉等因素确定。
管顶最小覆土不得小于土壤冰冻线以下0.15m，行车道下的管线覆土深度不宜小于0.70m”。
2、排水管
根据《室外排水设计规范》第4.3.7条规定：管顶最小覆土深度，应根据管材强度、外部荷载、土壤冰冻深度和土壤性质等条件，结合当地埋管经验确定。
管顶最小覆土深度宜为：人行道下0.6m，车行道下0.7m。
3、燃气管
根据《城镇燃气设计规范》第6.3.4条规定，地下燃气管道埋设的最小覆土厚度（路面至管顶）应符合下列要求：
1.埋设在车行道下时，不得小于0.9m；
2.埋设在非车行道（含人行道）下时，不得小于0.6m；
3.埋设在庭院（指绿化地及载货汽车不能进入之地）内时，不得小于0.3m；
4.埋设在水田下时，不得小于0.8m。
同时要兼顾各地方燃气公司的规定。
4、电力管
根据《电力工程电缆设计规范》第5.3.3 规定，直埋敷设于非冻土地区时，电缆埋置深度应符合下列规定：
1.电缆外皮至地下构筑物基础，不得小于0.3m。
2.电缆外皮至地面深度，不得小于0.7m；当位于行车道或耕地下时，应适当加深，且不宜小于1.0m。
第5.3.4 规定
直埋敷设于冻土地区时，宜埋入冻土层以下，当无法深埋时可埋设在土壤排水性好的干燥冻土层或回填土中，也可采取其他防止电缆受到损伤的措施。
同时要兼顾各地方电力公司的规定。
水工建筑物的荷载计算
水工建筑物的荷载计算水工建筑物上的作用有：重力、水作用、渗透作用力、风及波浪作用、冰及冰冻作用、温度、土及泥沙作用、地震作用等。
一、自重W=V γ一般素砼取23.5~24kN/m 3，钢筋砼取24.5~25kN/m 3，浆砌石取21.5~23kN/m 3，对土石坝的材料重度应根据具体性能及不同部位，分别取湿重度、干重度、饱和重度、浮重度等几种情况计算。
水工建筑物上永久固定设备，如闸门、启闭机等，其自重标准值采用设备标牌重量 作用分项系数：大体积混凝土、土石坝取1.0；对普通水工混凝土、金属结构（设备）取1.05，当自重对结构有利时取0.95。
地下工程的混凝土衬砌取1.1，其对结构有利时取0.9。
二、水压力水体对各种水工结构均发生作用，作用结果是对结构产生水压力，其可分为静水压力和动水压力。
1．静水压力水体静止状态下对某结构表面的作用力称为静水压力（1）作用在坝、闸等结构面上的水压力P H =221H w γ P V =w w V γ（2）管道及地下结构上的水压力计算。
内水压力：作用在管道内壁上的静水压力； 外水压力：作用于管道或衬砌外侧的水压力。
对内水压力，为计算方便，常将其分解成均匀内水压力和非均匀内水压力两部分。
h p w wr γ=')cos 1(''θγ-=i w wr r p对有压隧洞的砼衬砌的外水压强标准值可按式（2-6）计算。
e e ek H p ωγβ= （2-6）式中：ek p ——作用于衬砌上的外水压强标准值（KN/m 2）；e β——外水压力折减系数，可按表2-1采用；e H ——作用水头(m)，按设计采用的地下水位线与隧洞中心线的高差确定。
同内水压力一样，外水压力也可分解成均匀外水压力和非均匀外水压力。
非均匀外水压力的合力方向垂直向上，合力的大小应等于单位洞长排开水体的重量。
2．动水压力（1）渐变流时的时均压强：θρcos gh p w tr =式中：tr p ——过流面上计算点的时均压强代表值（N/m 2）；w ρ——水的密度（kg/m 3）； g ——重力加速度(m/s 2)；h ——计算点A 的水深(m)；θ——结构物底面与平面的夹角。
浅谈给水管道埋深的几个主要因素
浅谈给水管道埋深的几个主要因素文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-浅谈给水管道埋深的几个主要因素[摘要]本文针对给水管道设计中常遇到的给水管道埋深的问题，进行了探讨，提出要考虑当地气候、管线排列顺序、管道上的荷载等主要因素，以此确定给水管道埋深。
[关键词]给水管道埋深冻土线管线排列顺序荷载中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）16-0257-02在给水管道设计中，大家十分关心的问题是给水管道埋深的问题。
因为给水管道的埋深是否合理，决定了管道工程造价是否经济，决定了管道运行是否安全，决定了管道后期管理维护维修是否方便。
笔者从事给水管道设计十多年，了解确定给水管道的埋深有很多因素，但有以下几个主要因素在给水管道设计及埋深控制中必须考虑。
一、给水管道埋深与当地的气候条件有关根据不完全统计，冬季给水管道爆管的几率比其他季节爆管几率要大得多，爆管严重影响给水管道供水安全。
笔者分析认为，爆管区域的管道埋深可能在历史最高冻土深度范围内，存在管道被冻裂的危险，这是引起爆管的主要因素之一。
为进一步了解气候对给水管道的影响，方便大家在实际设计中使用，我查阅并整理了一些资料供大家参考。
（一）几个概念介绍冻土层（Tundra），亦作冻原或苔原，语出萨米语tūndra（tundar 的属格），意思是“无树的平原”。
在自然地理学指的是由于气温低、生长季节短，而无法长出。
冻土：温度小于和等于0摄氏度，且含有冰的土（岩），称为冻土。
在天然条件下，地面以下的冻土保持2年或2年以上者，称为多年冻土。
冻结状态持续1个月以上但不足1年的土（岩），称为季节性冻土。
冻土线：简单通俗地说，是指冻土层与非冻土层之间的一个分界线。
（二）我国冻土带分布范围我国冻土带主要分布在北纬30度以北的广大地区，此线以南几乎不见冻土。
西部川陕地区由于山脉地形屏障，北纬33度以南未出现过冻土现象。
深埋管道的荷载计算
深埋管道通常是指埋设在地下的管道，其深度根据不同的应用领域和地质条件而有所不 同。由于深埋管道位于地下，因此需要承受来自土壤和水的压力，同时还要承受管道内 部介质压力等作用力。此外，深埋管道还具有保护管道不受外界因素影响，如自然灾害、
人类活动等，保证管道的安全运行和使用寿命。
深埋管道的应用领域
总结词
深埋管道广泛应用于石油、天然气、化工、城市给排水等领域。
详细描述
深埋管道广泛应用于各个领域，如石油、天然气等能源输送领域，化工原料和产品的输送，城市给排水系统等。 这些领域的管道系统通常需要承受较大的压力和各种复杂的环境条件，因此需要采用深埋方式来保证管道的安全 和稳定性。
深埋管道的发展历程
优缺点
数值法计算范围广，适用性强，但对计算机技术和数值计 算方法的要求较高。
实验法
实验法
通过实验手段，对深埋管道所受 的荷载进行直接测量和验证。这 种方法基于实际测试，结果可靠， 但需要建立实验设备和进行实地 测试。
适用范围
适用于对实际工程中的管道进行 测试和验证，尤其适用于复杂工 况和不确定性因素较多的情况。
水压力
地下水压力
地下水位对管道产生的侧向压力 ，与地下水深度、水压等因素有 关。
渗透压力
土壤中的水分通过土壤渗透至管 道周围，对管道产生一定的侧向 压力。
03 深埋管道的荷载计算方法
解析法
01 02
解析法
通过数学公式和物理原理，对深埋管道所受的荷载进行精确计算。这种 方法基于理论，计算结果准确可靠，但前提是需要知道管道所受荷载的 详细分布情况。
安全系数是衡量管道承受外力与材料强度之间 关系的重要参数，通常根据管道的使用条件、 土壤性质、外部环境等因素确定。
深埋管道的荷载计算
• • • •
预测荷载
• 人行道： 预测荷载=静荷载+活荷载 = Pj2+P人 = P路面+P填土+P自重+P人 =1.1*1*2400*H1*1+1.2*1.2*1800*H2*1+ P自重+350（kgf/ m2） （H1取0.2，则P=2592H+10+ P自重+350）
预测荷载
• 慢车道： • 预测荷载=静荷载+活荷载 = Pj2+26000/（（1.1547H+5.5） *（1.1547H+0.2））（kgf/ m2）
•
•
预测荷载
• • 绿化带： 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重 =∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重 =1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t =2592H+ρ*t（kgf/ m2） ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2（kgf/ m2） ф90/100PVC： Pj1=2592H+8（kgf/ m2） ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6（kgf/ m2） 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算 Pj=2592H
基本概念
• 2、弯曲应力
• 管壁的弯曲应力（管道埋深大于0.5米时） σ=M/W=R02（K1P1+K2P2）/W • σ：弯曲应力（MPa）； • K1：管道在静荷载作用下的弯矩系数； • K2：管道在活荷载作用下的弯矩系数； • R0：管厚中心半径R0=r+（R-r）/2（cm）； • W：单位管长的管壁截面系数（cm3/cm）
管道基础
• • • 1、影响地基的几个因素 （1）强度及稳定性。当地基抗剪强度不足以支 撑上部结构自重及附加荷载时，地基就会产生 局部或整体剪切破坏。 （2）压缩及不均匀沉降。当地基由于上部结构 的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形 时，特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时， 则会引起管道过量下沉，接口开裂。 （3）地震造成的地基土震陷以及车辆的振动和 爆破等动力荷载可能引起地基土失稳。 （4）地基渗漏量或水力比降超过容许值时，会 发生水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致管道 破坏。
深埋暗挖地铁车站施工阶段钢管柱承载力计算方法探讨
Development and Innovation | 发展与创新 |·253·2020年第6期作者简介：李明磊（1982—），男，高级工程师，研究方向：隧道与地下工程设计。
深埋暗挖地铁车站施工阶段钢管柱承载力计算方法探讨李明磊（中铁第六勘察设计院集团有限公司，天津 300308）摘 要：受到自身施工工法的制约，洞桩法在顶部扣拱完成后，钢管柱开始受力，其计算长度按柱顶至柱底来算，长细比较大，对承载力折减效果明显，且暗挖覆土荷载较大，因此该阶段钢管柱承载力一般不满足要求，但是该参数可满足使用阶段的承载力要求。
对此，文章提出采用在钢管柱外填筑同标号混凝土的措施，利用复式钢管柱的模型来提高钢管柱在施工阶段承载力，并就相关计算方法进行探讨。
关键词：钢管混凝土柱；承载力；复式钢管柱；计算方法中图分类号：TU398+.9文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2020）06-0253-02 1 研究背景随着经济的发展，全国越来越多的城市开始修建地铁。
在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通。
当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量时，为了尽可能减少对地面交通以及周边环境的影响，可采用暗挖洞桩法进行施工。
洞桩法就是将传统的盖挖法和暗挖法进行结合，即在地面上不具备施作基坑围护结构条件时，在地下施工导洞内施作边桩、中桩、中柱、顶梁、顶拱结构，形成桩、梁、拱及中柱支撑框架体系，承受施工过程的外部荷载，然后在顶拱保护下，逐层向下开挖土体，施作中楼板、底板及侧墙结构。
随着现在地铁埋深逐渐加大，层数逐渐增多，钢管柱越来越长，其施工阶段的承载力，按现有的计算公式很难满足承载力要求，文章在洞桩法施工阶段不加大钢管柱尺寸的情况下，就如何提高钢管柱承载力及如何更合理地计算其承载力进行探讨。
2 传统钢管柱承载力计算方法文章以北京某地铁车站为例，来探讨承载力计算方法。
2.1 工程概况车站为暗挖洞桩法施工三层车站，结构型式为双柱三跨拱顶直墙结构，车站拱顶覆土8.2m ，底板埋深32.7m ，钢管混凝土柱采用直径0.8m ，壁厚16mm ，钢材为Q235B ，柱内填充C50微膨胀混凝土，钢管柱长21.5m ，各层长度分别为5.2m 、6.7m 、9.6m ，钢管柱沿车站纵向间距7m 。
深埋管道的荷载计算
• 〔H1取0.2，那么P=2592H+10+ P自重 +350〕
预测荷载
• 慢车道：
• 预测荷载=静荷载+活荷载
•
= Pj2+26000/〔〔1.1547H+5.5〕
*〔1.1547H+0.2〕〕〔kgf/ m2〕
预测荷载
• 行车道： • 预测荷载=静荷载+活荷载 •=
Pj2+1.2*31200/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+ 0.2))〔kgf/ m2〕
预测荷载
• 绿化带：
• 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重
•
=∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重
•
=1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t
•
=2592H+ρ*t〔kgf/ m2〕
• ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2〔kgf/ m2〕
• ф90/100PVC： Pj1=2592H+8〔kgf/ m2〕
• ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6〔kgf/ m2〕
• 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算
•
Pj=2592H
预测荷载
• 行道：
• 预测荷载=静荷载+活荷载
•
= Pj2+P人
•
= P路面+P填土+P自重+P人
•
=1.1*1*2400*H1*1+1.2*1.2*1800*H2*1+ P 自重+350〔kgf/ m2〕
预应力计算
• ф90/100PVC:
深埋管道的荷载计算
管道基础
• • • 1、影响地基的几个因素 （1）强度及稳定性。当地基抗剪强度不足以支 撑上部结构自重及附加荷载时，地基就会产生 局部或整体剪切破坏。 （2）压缩及不均匀沉降。当地基由于上部结构 的自重及附加荷载作用而产生过大的压缩变形 时，特别是超过管道所能允许的不均匀沉降时， 则会引起管道过量下沉，接口开裂。 （3）地震造成的地基土震陷以及车辆的振动和 爆破等动力荷载可能引起地基土失稳。 （4）地基渗漏量或水力比降超过容许值时，会 发生水量损失或因潜蚀和管涌而可能导致管道 破坏。
塑料管埋深
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考虑管材强度、外部荷载、土壤状况、与其它 管道交叉、地下水位、冰冻情况等因素来确定。 外部荷载包括回填土的自重（静荷载）和过往 车辆的重量（活荷载）。 土壤对管道的荷重，随着管顶覆土深度的增加 而增加，而车辆等地面活荷载随着管顶敷土的 增加而减少，其联合作用荷载应通过计算确定， 结合管材强度，确定埋深。 埋深计算根据塑料管在最不理想情况下所受到 的压力和塑料管的抗压强度。
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预测荷载
• • 绿化带： 预测荷载=静荷载Pj1= P填土+P自重 =∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重 =1.2*1.2*1800*H*1+ρ*t =2592H+ρ*t（kgf/ m2） ф90/96水泥管：Pj1=2592H+7.2（kgf/ m2） ф90/100PVC： Pj1=2592H+8（kgf/ m2） ф33/40硅芯管：Pj1=2592H+5.6（kgf/ m2） 计算结果可知，P自重可忽略不计。为简化计算 Pj=2592H
直径变形率
• 管道在荷载作用下的直径变形率 • ε=R03*（K1Pj+K2Ph）/（2EI）*100% ф90/100PVC： ε=0.0000171475*（0.132*Pj+0.076*Ph） 慢车道下： ε=0.0000171475*(259.2H+1976/((1.1547H+5.5)*(1.1547 H+0.2))) • 安全系数取1.5， • ε=0.00002572*(342H+1976/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+0. 2))) ε<5%
大管径直埋热水管道壁厚的计算和选择
大管径直埋热水管道壁厚的计算和选择郭琼;张俊【摘要】根据国内现行规范,对大管径直埋热水管道的强度条件、稳定条件进行阐述,对直埋管道壁厚的计算和选择进行探讨.应选择根据3种壁厚计算公式(通用壁厚计算式、基于刚度的壁厚计算式、局部屈曲壁厚计算式)计算得到的壁厚的最大值.基于刚度的壁厚计算式、局部屈曲壁厚计算式中的壁厚应为工作管最小壁厚,而非公称壁厚.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2015(035)011【总页数】4页(P21-24)【关键词】大管径;直埋热水管道;计算最小壁厚;公称壁厚;径向变形量【作者】郭琼;张俊【作者单位】青岛能源设计研究院有限公司,山东青岛266000;山东三维石化工程股份有限公司,山东青岛266073【正文语种】中文【中图分类】TU995.31 概述目前我国北方城市在建的供热管网多采用直埋敷设，主管管径普遍在DN 1 000 mm 以上(最大直径达到DN 1 400 mm)，管网设计压力为1.6 MPa 及以上，供水设计温度为130 ℃。
如何保证管道壁厚的选用安全、经济合理已成为现阶段供热工程设计的重要问题。
直埋敷设管道由于土壤和管道间存在相互作用力，管道移动要克服土壤的摩擦力和外压，从而使得直埋管道的位移受到限制，在轴向产生较大的轴向应力。
几十年来，国内外关于高轴向应力直埋管道的理论研究不断发展，积累了大量的设计、施工和运行经验，无补偿冷安装或预热安装凭借其无可比拟的经济性成为供热管网敷设的主流方法。
2013年住建部发布了CJJ/T 81—2013《城镇供热直埋热水管道技术规程》(以下简称《规程》)，为大管径直埋热水预制保温管的应用提供了规范依据。
2 管道壁厚的设计计算①通用壁厚计算式国内外各行业现行规范中对于管道壁厚的计算公式，均源自对环向应力的限制评定公式，直埋敷设管道亦如此。
按照《规程》第5.2.1条，直埋热水管道工作管的壁厚计算公式(即通用壁厚计算式)为:式中δm——工作管最小壁厚，mpd——管道计算压力，MPaDo——工作管外直径，m［σ］——钢材的许用应力，MPaη——焊缝修正系数，无缝钢管取1.0，螺旋焊缝钢管取0.9Y——温度修正系数，取0.4B——管道壁厚负偏差附加值，mχ——管道壁厚负偏差系数δ——工作管公称壁厚，m由公式(1)～(3)中参数含义可知，规范中对壁厚的计算就是对管道可承受最大内压力的计算，并且此计算式中考虑了焊缝修正系数、温度修正系数和管材生产偏差的影响。