埋地聚乙烯塑鋼纏繞排水管環(huán)剛度等級(jí)選擇計(jì)算

1、埋地聚乙烯塑鋼纏繞排水管環(huán)剛度等級(jí)選擇計(jì)算管材的結(jié)構(gòu)性能是決定能否承受負(fù)載的重要參數(shù)。這個(gè)管材參數(shù)（抗外壓負(fù)載）由三個(gè)由管材材料、結(jié)構(gòu)和尺寸決定的因素（EpIpro）:Ep-管材短期的彈性模量（kN/m）Ip-管道縱截面每延米管壁的慣性矩（m4/m）ro-管道計(jì)算半徑（管壁中性軸半徑）（m）根據(jù)塑鋼纏繞管管道工程技術(shù)規(guī)程規(guī)定：埋地塑鋼纏繞管在外壓力作用下，其豎向直徑的變形率應(yīng)小于管道直徑允許變形率5%。即：e=Wd,max/D1x100%（1）&<5%（2）式中Wd,max管道在荷載準(zhǔn)永久組合作用下的最大豎向變形量（m.管道在荷載準(zhǔn)永久組合作用下的最大豎向變形量Wd,max可按下

2、式計(jì)算：Wmax=QKd（Fsv,k+qqvkD）/（8Sp+0.061Ed）式中：Kd一管道變形系數(shù)，根據(jù)管道敷設(shè)基礎(chǔ)中心角2a按附錄表1選用；Dl變形滯后效應(yīng)系數(shù)，取值1.4Fsv,k每延米管道上管頂?shù)呢Q向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（Kn/m）;q一可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.5;qvk一單個(gè)輪壓傳遞到管頂處的豎向壓力與地面堆積載荷的大值；Sp一管材環(huán)剛度（Kn/m2）;Ed管側(cè)土的綜合變形模量（Kn/m2）。一、作用在管道每延米上的豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值Fsv,k,可按下式計(jì)算：Fsv,k=rs*Hs*D1=18*Hs*D1式中：rs一回填土的重力密度，可取18Kn/m3Hs管頂至設(shè)計(jì)地面的覆土高度（m）d

3、1管道的外徑（m根據(jù)上式可計(jì)算不同覆土高度情況下的作用在管道上豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（見(jiàn)下表）表1：作用在管道上豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值管頂覆土厚度（m）Fsv,k(Kn/m)1.018.0D11.527.0D12.036.0D12.545.0D13.054.0D13.563.0D14.072.0D14.581.0D15.090.0D1二、作用在管道上的可變作用取地面車(chē)輛荷載與地面堆積載荷的大值，地面車(chē)輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值按城-B級(jí)考慮（參照04S520,埋地塑料排水管道施工標(biāo)準(zhǔn)圖集），作用在管道上的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)表2:表2:作用在管道上的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值hs(m城AqqvkD(Kn/m)城一BqqvkD(Kn/m

4、)地面堆載qqvkDi(Kn/m)1.018.37D112.76D15D1.511.20D18.90D15D2.07.90D16.81D15D2.55.93D15.39D15D3.04.64D14.38D15D3.55D4.05D4.55D5.05D三、計(jì)算管側(cè)土的綜合變形模量Ed管側(cè)土的綜合變形模量Ed,可按下列公式計(jì)算：Ed=”eI=1/(a1+a2Ee/En)式中：Ee管側(cè)回填土在要求壓實(shí)密度時(shí)相應(yīng)的變形模量(MPa)En一溝槽兩側(cè)原狀土的變形模量(MPa)I一綜合修正系數(shù)“1、a2與Br(管中心處溝槽寬度)和Di(管外徑)的比值有關(guān)的計(jì)算參數(shù),可按附錄表2確定。或得：Ed=Ee/(a1

5、+a2Ee/En)即：Ed=1/(a1/Ee+a2/En)現(xiàn)在考慮Br/D1=2時(shí)的綜合變形模量Ed：查附表2得：a1=0.453/2=0.565得：Ed=1/(0.453/Ee+0.565/En)當(dāng)回填土選用中粗砂，密實(shí)度達(dá)到90%以上時(shí)，巳取值5MPa；根據(jù)地勘資料，以及設(shè)計(jì)情況，對(duì)En取一保守值7MPa；可得：Ed=5.96MPa四、計(jì)算管道變形根據(jù)設(shè)計(jì)圖，管道埋深在3.0m5.0m之間，覆土高度在2.04.5m之間，所以H按最不利工況考慮取值4.5m；Kd按2a取90°時(shí)取值0.096;Fsv,k取值81D,q*qvk*D1取值5D.初選環(huán)剛度為SN8,管道的豎向變形量：e=

6、Wdmax/D1*100%=DLKd(Fsv.k+qqvQ)/(8S+0.061Ed)D=1.5*0.096(18*Hs+qqvk)/(8*8+0.061*5.9*1000)=1.5*0.096(18*4.5+5)/(8*8+0.061*5.9*1000)=2.9%v5%五、結(jié)論：如果該工程地質(zhì)條件，溝槽設(shè)計(jì)以及回填設(shè)計(jì)工況能夠符合上述計(jì)算條件，選用SN8級(jí)的塑鋼纏繞管是可靠的。塑料管道承受外部荷載的能力不僅取決于管材的性能，而且很大程度上取決于管道兩側(cè)回填土的密實(shí)度，所以在設(shè)計(jì)中要選用能夠達(dá)到規(guī)定密實(shí)的回填材料，在施工中要選用正確的施工方法，以保證回填土的密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)時(shí)也要充分考

7、慮現(xiàn)場(chǎng)條件以及施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)值的差距。鄭重聲明：上述計(jì)算僅作為參考，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)核。附表1管道變形系數(shù)E敷設(shè)基礎(chǔ)中心角2a20°45°60°90°120°150°變形系數(shù)0.1090.1050.1020.0960.0890.083附表2計(jì)算參數(shù)ai及a2Br/D11.52.02.53.04.05.0民10.2520.4350.5270.6800.8380.948民20.7480.5650.4280.3200.1620.052附表3管側(cè)回填土和槽側(cè)原狀土變形模量（MPa）、裝土標(biāo)疝1,土的類(lèi)別、X錘擊數(shù)N63.5%8590951004<NK1414VNK2424VNK50>50砂礫、砂卵石砂礫、砂卵石細(xì)粒土含量不大于12%35714砂礫