管道埋深及荷载计算1

弯曲应力 安全系数取5 26962047.81 直径变形率 超载系数取1.2 0.019012826
Mpa<80 26.96204781
管材埋深 管壁厚度 管材内径 活荷载(t)
0.7
0.0035
0.1
40
0.7
0.0035
0.1
25
kgf/m2 1567994.808
% 2.697561262
弯曲应力 安全系数取5 78399740.38 直径变形率(%) 安全系数取1.5 4.046341893
管道埋深及荷载计算
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基本概念
• 1、静荷载
• 静荷载可分为垂直压强和水平压强： • 垂直压强与管道的埋深、形状和结构有关，
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%
塑料管埋深
• 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。
距） • b=2H1*tg30°+后轮着地长度
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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
目前管材允许的弯曲受拉强度最大为σmax≤80MPa
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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%
= Pj2+26000/（（1.1547H+5.5） *（1.1547H+0.2））（kgf/ m2）
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预测荷载
Mpa<80 78.39974038
超载系数取1.2 4.503716794
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埋深计算结果
管材埋深 活荷载(t)ຫໍສະໝຸດ Baidu
0.5
20
0.5
40
kgf/m2 539240.9562
安全系数取1.5 0.016399574
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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
基本概念
• 2、活荷载
• n：荷载系数（覆土大于25小于50cm取1.2，覆土小于25 取1.4，覆土大于50cm取1）
• G：汽车后轮总荷重 • a：压力扩散面的宽度，m • b：压力扩散面的长度，m • 活荷载在道路中压力的分布角一般取30°~45°，此处取
30° • a=2H1*tg30°+汽车轮距（*2）+后轮着地宽度（+汽车间
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。
• 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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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
简单计算方法如下： Pj=P路面+P填土+P自重 =∑ (ni*k*γ*h*L)+P自重
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基本概念
• 1、静荷载
• ni：超载系数（路面取1.1，回填土取1.2，混凝土取1.1） • ki：回填土的集中系数（粘土取1.2，砂土取1.1） • γ：单位体积的容重kg/m3（花砖1700，混凝土2400，钢
筋混凝土2500，地下水位以上回填土1800，地下水位以 下回填土2000） • h：路面或填土或混凝土的厚度 • L：构件断面外缘的宽度 • P管材自重=ρ*t（ρ：管材体积密度，t：管材厚度）
• 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）
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（H1取0.2，则P=2592H+10+ P自重+350）
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预测荷载
• 慢车道： • 预测荷载=静荷载+活荷载
基本概念
• 2、弯曲应力
• W=I/（δ/2）
• I：单位管长在管壁截面惯性矩（cm4/cm） I=δ3/12
• δ：管壁厚度（cm）
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• 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）
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基本概念
• 2、活荷载
60
后轮传力线
30°
130
180
a
后轮 路面 管道
压力扩散宽度示意图
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•2、活荷载
基本概念
H
0.2 b
压力扩散长度示意图
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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）
基本概念
• 2、直径变形率
• ε=R03*（K1Pj+K2Ph）/（2EI）*100% E：管材的弹性模量（MPa） K1：管道在静荷载作用下，管道垂直方向 直径变形的计算系数； K2：管道在活荷载作用下，管道垂直方向 直径变形的计算系数；
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基本概念
• 2、活荷载
• 活荷载指各种机动车辆在管道上方的路面 行驶时，通过土壤传至管道的荷重。（当 管顶覆土深度小于50cm时，车辆行驶速度 的变化对地下管道产生一定的冲击力） Ph=n ∑G/ab
预应力计算
• ф90/100PVC: σ=6*0.04752*（0.132*Pj+0.076*Ph）/0.0052 =542*（0.132*Pj+0.076*Ph）
• 绿化带下，Ph取0，得σ=185442H 安全系数取5，管材允许的弯曲受拉极限为9.27H(MPa)
• 慢车道下 σ =185442H+1070992/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+0.2)) 安全系数取5 σ=9.27H+53.55/((1.1547H+5.5)*(1.1547H+0.2))