混凝土顶管结构强度验算自己编

一、已知条件

管道强度等级III 级裂缝荷载94.00kN/m 破坏荷载141.00kN/m 管径d 1000mm 壁厚t

125mm 管道埋深H

10m 管顶至原状地面埋置深度H s 9.50m

主动土压力系数Ka=0.33管侧土的重力密度γs =18.00kN/m 3内摩擦角φ=30°主动土压力系数与内摩擦系数乘积Ka μ=0.13

土的粘聚力C

30

kN/m 2二、承载力极限状态验算

γ0S

≤R 污水管道重要性系数γ

=

1

1、管顶竖向土压力计算

按照《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）计算公式6.2.2-3～5：

管道外径 D 1=

1.25m 管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度

Bt=1.97

m

不开槽施工土压力系数

Cj=2.75

计算覆土高度 H S =CjBt=

5.42

m d1000mm管道结构强度验算

根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332-2002）4.2.2条之规定，管道结构的强度计算应采用下列极限状态表达式：

()2C B γC F t si j k3sv,-=⎥

⎦⎤⎢⎣

⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛

-︒+=245tg 1D B 1t ϕμ

μKa B H Ka C t s j 22exp 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=

管顶竖向土压力标准值

F SV,K3=C j γ

si B t )D t

=121.87kN/m

2、管侧土压力计算

根据地勘报告，管道侧向土压力按位于地下水位以上计算。

管侧土压力：

F h,k =60.75

kN/m

3、管道自重

钢筋混凝土管重度 γ=

26kN/m 3钢筋混凝土管内壁直径 D 0= 1.13m 管道自重 G 1k =

11.49

kN/m

4、管道内水重

管道内水重量按满管时最不利条件计算，计算公式如下：

管道内污水重度 γw =10kN/m 3管道内水重 F w,k =

7.85

kN/m

5、地面堆积荷载标准值

q mk =10.00

kN/m 2

准永久值系数φc=0.50可变荷载组合系数ψC =1.00

则，作用到管道上的地面堆积荷载Qvk=

12.50kN/m 6、管上腔内土重标准值 3.0178

kN/m 7、管内壁弯矩

弯矩系数：竖向均布荷载：0.1540

管侧土压力计算公式根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS 246:2008计算公式6.2.3计算：

根据《给水排水工程顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.2.1条，管道结构自重标准值计算公式如下：

根据《给水排水顶管技术规程》（CECS 246:2008）6.3.3条，地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值：

(

)

()

1

a a 1i s i k sv,k h,K 2C K /2D γF F D -+=t

D πγG 01k ⋅⋅⋅=2

w k w,D

4

πλF ⋅⋅=

侧向土压力：-0.1250管内满水重：0.1000

管自重：0.1000管上腔内土重：0.1310

M=20.5227KN.M 8、管内层钢筋面积

fc=19.1000N/㎜2C15/7.2fy=360.0000

N/㎜2

HPB300/270

a1=1.0000b=1000.0000h0=101.5000

AS=594.4604

mm 2

9、管道纵向受拉钢筋应力计算

钢筋混凝土管道的配筋率 ρ

te =

1.516630936%纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度C=20mm 纵向受拉钢筋直径 d=

6mm

受弯、大偏心受压构件，系数 α1=0受弯构件，系数 α2= 1.0钢筋表面特征系数 ν= 1.0混凝土强度等级

C40混凝土轴心抗拉标准值 f tk = 2.39N/mm 2钢筋的弹性模量 E S =210000N/mm 2混凝土的弹性模量 E S =32500

N/mm 2

受拉钢筋的截面面积 A S =

=769.69mm 2

根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB 50332-2002）D.0.1，受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度计算公式如下：

()να1ρd 0.111.5c E σ1.81te s sq max +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=ψϖ2sq te tk ασρ0.65f 1.1-=ψ0

S q

sq h 0.87A M σ=

按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力

σsq=301.95N/mm2

裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数

ψ=0.761

取值 ψ=0.761

计算最大裂缝宽度 ωmax=0.145mm<0.2mm 故管道裂缝宽度满足安全要求。

1.409408

C20/9.6C25/11.9C30/14.3C35/16.7C40/19.1 300/270HRB400/360

取钢筋直径￠＝7