埋地塑料排水管道结构设计探讨

埋地塑料排水管道结构设计探讨刘敏中国市政工程华北设计研究院,天津300074摘要针对埋地塑料排水管道的设计,介绍了竖向变形计算方法特别是综合变形模量的计算,并提供了城市车辆荷载作用下的竖向压力值。关键词塑料排水管变形模量环刚度荷载中图分类号TU992文献标识码C文章编号10004602200403006703塑料排水管材包括硬聚氯乙烯PVCU管材、增强聚丙烯ERPP管材、高密度聚乙烯HDPE管材等。埋地塑料排水管道的主要设计依据是给水排水工程管道结构设计规范GB503322002、埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程CECS1222001及即将出版的埋地聚乙烯排水管道工程技术规程等,并参照上海市工程建设规范埋地塑料排水管道工程技术规程DG/TJ083082002J101852002。由于塑料管道的壁厚很小,所以其结构刚度与管周土体刚度的比值3M时取10KN/M2R0管道半径,D0/2D0管道计算直径式4分母中的前项与管材的刚度有关,后项与土壤的刚度有关。一般在塑料管材的产品说明中提供管材的环刚度,管子的环刚度与管材的材料性质、管子壁厚和管壁断面的几何尺寸有关,其定义为S综合修正系数1、2与管中心处槽宽BR和管外径D1的比值有关的计算参数例如当管道外径D11000MM、管中心处槽宽BR1700MM、回填土为粗砂、回填土压实系数为094、场地原状土为粘土可塑状态、压缩模量ES5MPA时,查规范中的表A021得EE46MPA,EN062353115MPA。查规范中的表A022得10325,20675,经计算,0757,ED348MPA。13管道竖向变形和环刚度在组合荷载作用下,柔性管道变形计算公式为EI,将其代入式4得3D0KDFSV,K2QQVKR06D,MAXDL8S0061EDKDR3F2QR0SV,KQVK045D,MAXDL当DL15、KD0096、Q05时,SEPIP0061EDR30036FSV,K125Q0007625E。FSV,KSHSD1VKDD0式中D,MAX管道在组合荷载作用下的最大变形,规范规定不应超过005D0KD管道变形系数与基础形式有关,当基础为土弧基础且中心角90时KD0096DL变形滞后系数,取15FSV,K每延米管道上管顶的竖向土压力标选择管道的环刚度大于计算所得环刚度即可。14汽车荷载作用下管顶处的最大竖向压力根据城市桥梁设计荷载标准CJJ7798选择不同的轮压组合见图1,并计算出不同覆土厚度下的地面车辆轮压传递到管顶处的最大竖向压力标准值,结果见表2。图1汽车轮压布置表2汽车荷载作用下管顶处的最大竖向压力值覆土厚度HM07091113151719212325272930竖向压力标准值QVKKN/M25654203252652251951701551401301201101052管道受力分析由于埋地塑料柔性管道的结构受力系统是由管道和管道周围的土体共同组成,所以应严格控制沟槽回填土的材料和压实系数,尤其是管体附近一定范围内土体的刚度对管道的影响更大。在设计说明中应着重强调对沟槽槽底、垫层、回填材料、压实方法及压实系数的要求,以确保施工质量。柔性管道的受力特点是变形性能好,通过垂直方向和水平方向的变形可以使管侧土压力增加由主动土压变为被动土压,以致管体周围形成拱,从而起到了减小压力的作用,其受力图见图2。F式中试样所受的线负荷LY管道垂直方向直径的变形值资料介绍,热塑性塑料管道的弯曲强度的试验是通过实验机使试样弯曲,大多数热塑性塑料在试验中不断裂,测定不出真正的弯曲强度,而是把试样垂直变形到一定数值时所需要的应力的大小定为弯曲强度,所以在热塑性塑料排水管道设计中以控制变形为主,满足变形的要求也就满足了弯曲强度的要求。由于各种管材的特性差别很大,直径范围也不同,所以选用时应符合各自的行业标准,如硬聚氯乙烯排水管道应符合埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程CECS1222001,管材的公称直径范围为DN110630。参考文献GB503322002,给水排水工程管道结构设计规范SCECS1222001,埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程SDG/TJ083082002J101852002,埋地塑料排水管道工程技术规程SCJJ7798,城市桥梁设计荷载标准S顾晓鲁,钱鸿缙,刘惠珊,等地基与基础第2版M北京中国建筑工业出版社,1993孙逊聚烯烃管道M北京化学工业出版社,200212345图2管道受力状态图根据国家标准,一般塑料管材的外荷载试验是在管道直径的垂直方向上施加荷载,测量并记录管道垂直方向的直径变形值,一般以管道外径的变形量为原内径的5所受的负荷换算管材的环刚度,其公式为67GB964688,塑料管材耐外负荷试验方法S电话02223545234EMAILLIUMCHINABUILDINGCOMCN收稿日期20031212F7S001985YL工程信息浙江省衢州市供水工程该工程一期处理规模10104M3/D二期处理规模10104M3/D,并敷设城区管网其中,输水工程的隧洞长16KM,管道长132KM,处理工艺常规处理工艺,占地面积526HM2,服务人口50万人,一期投资额153亿元二期投资额057亿元。设计单位浙江省城乡规划设计研究院,建设单位衢州市自来水总公司。目前该工程正处于设备招标阶段。衢州市自来水公司陈继斌供稿FILE/D|/新建MICROSOF