DN3100玻璃钢管设计书

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业新疆引额济乌一期一步工程小洼槽倒虹吸工程DN3100玻璃钢夹砂压力管道设计书衡水华成玻璃钢有限公司目 录概述第1章 设计条件与设计参数分析1.1设计条件1.2 设计参数玻璃钢夹砂管的材料设计及材料性能参数2.1玻璃钢夹砂管道材料的强度与刚度设计参数2.2 玻璃钢夹砂管道材料设计方法简介2.3 原材料选择及性能2.4 玻璃钢夹砂管道管体刚度计算机设计2.5玻璃钢夹砂管道管体强度计算机设计2.6玻璃钢夹砂管道承口计算机设计2.7玻璃钢夹砂管道插口计算机设计第3章 玻璃钢夹砂

2、管道结构校核计算3.1 强度计算3.2 刚度计算3.3 挠曲变形计算3.4 环弯曲计算3.5 内压应变计算3.6 外压稳定计算3.7 抗震计算关于玻璃钢夹砂管道接头设计4.1 承口、插口刚度设计4.2 承口、插口强度设计4.3密封圈选型以及相关压缩参数设计4.4 管道接口结构尺寸设计4.5 管接头的偏转角分析4.5 管接头的热胀冷缩的伸缩量的影响第5章 玻璃钢夹砂管道的防渗措施5.1 管体抗渗漏措施5.2 管接头抗渗措施5.3在坡度下埋设条件下防止管道脱节的措施5.4 两种试压孔设计方案防渗措施比较第6章 玻璃钢夹砂管道设计成果6.1 玻璃钢夹砂管道设计结果62 玻璃钢夹砂管道的基本性能63

3、结构尺寸图第7章 管道检验、安装、运输及储存说明7.1 玻璃钢管道的检验7.2 管材、管件的包装与堆放73 玻璃钢夹砂管道的运输附录图管道结构尺寸图管接头设计图管道安装图接口连接打压示意图概 述本设计书是依据新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局和新疆水利水电勘测设计研究院，提供的引额济乌一期一步工程小洼槽倒虹吸玻璃钢管道工程的设计条件和技术要求进行设计的。本设计书引用的标准和规范规程是：JC/T8381998 玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管；CJ/T30791998 玻璃纤维增强塑料夹砂管；HG/T30911997 给排水管道用的橡胶密封圈胶料；GB57491994 生活饮用水卫生标准；

4、GB/T131151991 食品容器及包装材料用不饱和聚脂树脂及其玻璃钢制品卫生标准；GB/T172191998 生活饮用水卫生输配水设备及防护材料的安全评价标准；GB502681997 给水排水管道工程施工及验收规程；其他相关规范规程CECS玻璃钢夹砂管道施工及验收规程（中国工程建设标准化协会）；ASTMD383989第1章 设计条件与设计参数分析1.1设计条件根据新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局和新疆水利水电勘测设计研究院提供的设计条件，该工程使用两根玻璃钢夹砂管采用单管单沟沟埋式，单管全长5.345km,内径为3100mm，最大静水压力为0.46MPa,采用玻璃钢夹砂管道。双管设计流

5、量为30.5m3/s，加大流量为35 m3/s。1.1.1 地质主要参数小洼槽位于顶山隧洞南侧，呈NWW向分布，总长约50km，宽3-8km，倒虹吸穿越宽5.2km。总地势由南东向北西倾斜，倒虹吸通过处，洼地两岸高程579m，沟底高程549m，相对高差30m，洼地内发育几条宽5-7m,深1-5m的冲沟，沟内有洪水流过的痕迹。洼槽沟底地形平坦开阔，南岸斜坡段地形坡度5-15度，沟底内发育有冲沟，冲沟与倒虹吸管近于正交，施工期有洪水的影响。该沟底普遍分布第四系冲洪积砂壤土，结构疏松，厚度在1.0-1.5m；下伏基岩为第三系中新统砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩互层，半胶结，砂岩遇水软化，泥岩遇水膨胀，失水

6、干缩。该段强分化层厚3-5m, 弱分化层厚5-7m.其干密度：1.66g/cm3；抗压强度为：（干）0.93MPa；（天然）0.14MPa；抗剪强度（天然）：C85Kpa，=2930;砂质泥岩的膨胀量为16%，膨胀力为17.6KPa，属于中强膨胀岩；洼漕沟底分布有潜水，地下水位埋深：17.85米；地下水中含有硫酸根离子，含量417mgL，对普通混凝土具有硫酸盐中等腐蚀性。1.1.2本工程玻璃钢管道定义：缠绕增强热固性树脂加砂压力管公称直径DN3100（内径）工作压力0.46MPa刚度SN7500管道单根长度12m1.1.3 玻璃钢夹砂管道设计条件1 管道尺寸要求管道公称直径：DN3100管道长

7、度：12000mm(有效长度)2 管道工作要求连接方式：承插双“0”形密封圈连接工作压力Pw：PN0.46MPa波动压力PS：0.4PW=0.184MPa管道真空压力PV：0.1MPa管道工作温度及范围：输水期为410月共7个月，气温范围为540，平均使用气温25。（当地全年气温情况参见气象资料）输送介质：淡水原水埋设深度：最大覆土深度4m，最小覆度深度2m（按不利组合考虑）。地下水位：埋深17m以下。地表荷载PL：按汽20级汽车及挂100车辆考虑。临时堆土荷载：考虑施工临时堆土荷载，取10000Pa，对临时堆土荷载和地表动荷载，收两者中之大者进行设计。最大允许长期垂直桡曲变形量：3%地震烈度

8、：6度管沟槽填筑及回填：参见技术条款第4章，填筑及同填材料颗粒组成及物理力学指标根据地质资料确定，参见附件地质C28、C30号料场资料。管道刚度等级：7500N/m2接头刚度：25000 N/m2，承口和插口刚度应一致强度安全系数：6管沟槽回填：管基铺设300mm的砂砾石垫层，砂砾石垫层填筑容重1.9tm3管腔填筑（指管底到管顶以上300mm）：采用当地的风化砂岩，其填筑容重为1.67tm3管顶以上回填：采用当地的材料回填，其填筑容重为1.61.75tm3回填颗粒组成及物理力学指标详见设计院提供的地质资料1.2 设计参数 1.2.1 基本设计参数 依据新疆额尔齐斯河流域开发管理局、新疆水利水电

9、勘测设计研究院提供的小洼槽倒虹吸工程玻璃钢夹砂压力管设计条件和设计技术要求，首先可确定如下基本设计参数：管道直径D：3100mm；覆土深度H：最大覆土厚度4米；最小覆土深度2米；地下水位标高Hw：不计；最大允许长期垂直挠曲变形量：=3%；强度安全系数K：6稳定安全系数Kb: 2.51.2.2 土壤参数分析玻璃钢夹砂管道埋入地下后，将与土壤相互作用。特别是玻璃钢夹砂管道的变形、弯曲应力、稳定性，均受到土壤地质状况、埋设施工质量的重要影响。地下埋设玻璃钢夹砂管道刚度与稳定性的分析是建立以管-土相互作用体系为计算理论模型的。因此，依据所提供的地质状况、以及施工质量的合理估计，正确选取合理的土壤参数，

10、是本设计的关键问题之一。1、原土土组确定依据设计院提供的顶山-吉拉沟明渠段填方料场物理力学指标汇总表及顶山-吉拉沟明渠段填方料场平均颗粒组成表分析，小洼槽段（C28料场）土组颗粒组成为：粒径0.075mm的土颗粒（即粗粒土）含量约占79， 0.075mm的细粒上含量约为21（根据C10、C12、C14、C15料场的0.050.5mm的颗粒组成，按其中0.0750.5mm与0.050.075mm的最小比例及分析C28料场中有0.05mm的颗粒，可以计算推出），根据国标GBJ14590土壤分类标准进行分类，该类土为粗粒土，属SM，SC或SMSC之间的粉粒砂或粘粒砂，细粒土含量大于15。根据设计院提

11、供的土壤物理力学指标分析，可以确定出其原土反作用模量Ea值为20.7MPa。分析如下：上述土组在天然状态下的干密度为（1.681.77/1.72）g/cm3，而在击实状态下的最大干密度为（1.73-1.92/1.82）gcm3，由此可以计算出其标准葡氏密度平均值为94.5，最低值为87.5，根据中华人民共和国建材行业标准玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管（JCT8381998）中表D8施工现场原土土壤进行分类，该土组属状态描述为轻微压实或压实类，为安全计取轻微压实状态，故取原土反作用模量Ea值为20.7MPa。2、 回填土土组确定按设计要求管沟胸腔回填时施工夯填土壤干容重达到1.67/m3，

12、而在击实状态下的最大干密度为（1.73-1.92/1.82）g/cm3,由此可以计算出其标准葡氏密度平均值为91.7，最低值为87，根据JC/T838-1998标准中表D-7管区回填土的土壤反作用模量Eb值为6.9MPa。由于土壤中细粒土含量无法准确确定，故为安全计取标准值的70，Eb取4.83Mpa。3、 其它土壤参数确定1）土壤反作用组合模量土壤反作用组合模量值的确定与管道起拱线处沟槽宽度、原土回填土及作用模量有关，计算过程如下：管道起拱线处沟槽宽度Bd：依据建设管理局提供的设计技术要求附图可计算得：Bd5.2(1.85+0.3)20.57.35m则有而依据JCT8381998标准中表D5

13、土壤支撑组合系数，选取Sc=1.40，通过下式可计算得土壤反作用组合模量EScEb1.44.836.762MPa2）管顶覆土容重根据建设管理局提供的设计技术要求，管顶填筑干容重为1.61.75t/m3，含水率为3.68-4.77，按最不利计算考虑，则有管顶覆土容重1.80t/m3。3）基床系数基床系数Kx反映管底部土壤提供的支撑情况，其上分布着管床的反作用。考虑一种不利情形，选用标准的直接埋设玻璃钢夹砂管道条件，依据JC/T838-1998标准，取Kx=0.1。4）形状系数形状系数与玻璃钢夹砂管道挠曲产生的弯曲应力或应变有关，是管体刚度、管区回填材料、压实程度、管下三角支撑条件、原土壤条件和挠

14、曲程度的函数。依据JCT8381998标准表D-1管区回填材料和压实程度，现分析如下：由于标准葡氏密度平均值为91.7，最低值为87，依据插值方法:（Df-4.5）(7500-5000)=( Df -5.5)(7500-10000)可以推算得得形状系数Df=5.0。5）挠曲滞后系数挠曲滞后系数的作用是考虑管道变形的蠕变效应。即一定的载荷作用时，变形随时间的增加变化。长期（50年）挠曲值相对于初始挠曲值要大，因此在推算管道长期挠曲预测计算时，依据JC/T838-1998标准，取DL=1.5。1.2.3 设计载荷设计载荷的组成因素为：内压、负压、管垂直静土压载荷、地面车辆活载荷、堆土载荷、。同时还

15、必须将这些载荷因素进行组合，以确定最不利载荷作为设计外载荷。1、内压 取最大工作水压力为设计内压力，即Pw=0.46MPa;压力等级取：Pc=0.46MPa；波动压力 Ps=0.184MPa；2、负压真空负压P：0.1MPa；3、垂直静土压垂直静土压主要指管道垂直正上方土体的重量载荷，即：qcgH表1 静土压力H(m)234qc3528052920705604、 管顶车辆活载荷1）汽-20级车载荷根据中华人民共和国行业标准公路工程技术标准 JTJ 001-97，汽-20级分为200kN和300kN两种，取汽-20-300kN。其后轴压力为：2120KN，表示有两个后轴、4个后车轮，共计240k

16、N的压力。后轮着地宽度为0.6m*0.2m，两后轴净中心间距1.4m，后轮中心间距1.8m。此外考虑两辆车之间的中心间距1.3m。依据中华人民共和国国家标准给水排水工程结构设计规范,由于此管径较大，考虑两辆汽-20车共同作用下的情形，其计算公式为：车辆荷载的动力系数d=1.0两根后轴同时作用的轮压数 n=4个一辆车的后轴数 n1=2根并排汽车数 n2=1或2单轮载P=60000 N自地面至计算深度的距离Z=Hcm车轮与地面的接触宽度b=0.60m相邻两个轮压间的中心间距d1=1.80 m两车之间相邻两个轮压间的中心间距d2=1.2m车轮与地面的接触长度a=0.20m相邻两后轴轮压间的中心间距

17、d1=1.4m表2： 仅考虑一辆车H(m)234qL(N)1049062704167表3： 考虑两辆车作用H(m)234qL(N)11782772254862）挂-100车载荷根据中华人民共和国行业标准公路工程技术标准 JTJ 001-97，挂-100平板挂车后轴（双轴）压力为500KN，表示有两个后轴、8个后车轮，共计500kN的压力。后轮着地宽度为0.5m*0.2m，两后轴中心间距1.2m，后轮中心间距0.9米。将下列参数代入上述计算公式：车辆荷载的动力系数d=1.0两根后轴同时作用的轮压数 n=8个一辆车的后轴数 n1=2根轮载P=62500 N自地面至计算深度的距离Z=Hcm车轮与地面

18、的接触宽度b=0.50m相邻两个轮压间的中心间距d1=0.90 m车轮与地面的接触长度a=0.20m相邻两后轴轮压间的中心间距 d1=1.2m计算结果见表 4.表4 挂-100车载荷H(m)234qL(N)198411206581175、 临时堆土载荷根据建设管理局提供的设计技术要求，qu=10000Pa6、组合不利载荷确定考虑由外载荷静土压、汽车载荷或临时堆土载荷进行组合的外载荷： 表5 组合的外载荷H(m)234静土压qc(N) 352805292070560汽车载荷qL(N)19841120658117临时堆土qu(N)100001000010000qc+ qL(N)5512164985

19、78677qc+ qu(N)452806292080560表5中的组合载荷中最不利载荷是80560Pa; 在进行刚度分析时的最不利的载荷是：80.560kPa;2) 稳定性计算的不利载荷在进行稳定性计算时，应考虑静土压力和真空负压或汽车载荷的组合（qc+ qL）max=78677Pa（qc+ qv）max=Pa玻璃钢夹砂管的材料设计及材料性能参数2.1 玻璃钢夹砂管道材料的强度与刚度设计参数根据发包方所提供的技术条款，对于玻璃钢夹砂管道，有两个最关键的有关材料设计的参数，即：管道强度与管道刚度参数。2.1.1最低强度设计参数根据设计条件，管道的压力等级为0.46MPa，依据JC/T838-19

20、98标准，则其管壁最低环向抗拉强度为：Fhb =/m采用插值法,其最低轴向抗拉强度约为： FLb=515kN/m因此，按照上述分析，DN3100玻璃钢夹砂管道管壁的材料强度性能应该至少满足上述要求。2.1.2 刚度设计参数管道刚度等级：7500N/m2接头刚度：25000 N/m2，承口和插口刚度应一致2.2 玻璃钢夹砂管道材料设计方法简介我公司的玻璃钢夹砂管道材料设计的主要方法是：通过引进国外先进的计算机数值模拟设计系统，依据本公司的生产技术装备、工艺、以及所采用的原材料，在计算机上进行铺层设计并进行模拟生产（建模），并对模拟的玻璃钢夹砂管道产品在计算机上，按照国家有关玻璃钢夹砂管道强度和刚

21、度实验规范，在计算机上进行模拟实验；根据模拟实验结构结果，对计算机铺层设计、工艺参数等进行修正；循环以上过程，以获得优化的理论设计结果；然后进行样管生产并进行实验，依据实验结果对设计和工艺进行局部调整。玻璃钢夹砂管道材料主要设计过程见图1。Noyes结束是否满足设计条件参数实验数据处理输入管道设计条件参数：DN, L, Pw,SN,平压挠曲实验内压强度实验轴向拉伸实验计算机模拟实验计算机模拟缠绕（建模）输入材料设计参数 输入原材料性能参数 输入工艺参数 玻璃钢夹砂管道材料主要设计过程程序框图 图1 设计方法程序框图2.3 原材料选择及性能2.3.1 增强材料：玻璃纤维表面毡：无碱，面积质量30

22、g/m2玻璃纤维短切原丝毡：无碱，面积质量300g/m2针织毡：无碱，面积质量450g/m2缠绕纱：无碱玻璃纤维直接无捻粗纱，4800TEX，2400TEX石英砂：化学成分SiO295%；CaCO30.5%；Fe2O30.06%；含水量7500pa，满足设计刚度要求，3.3 挠曲变形计算3.3.1 径向长期挠曲变形按下式计算：=0.0243=2.43%,满足设计要求。3.3.2 当有最不利组合载荷时径向安装挠曲变形控制值按下式计算：=0.0169=1.69% 结论：当有临时载荷10000Pa+4m静土压的最不利组合载荷时，径向安装挠曲变形控制值1.7%.3.3.3 当有最不利静土压力载荷时径向

23、安装挠曲变形控制值按下式计算：=0.0148=1.48% 结论：当有最不利静土压(4m深)载荷时，径向安装挠曲变形控制值1.5%3.3.4 在最不利载荷下的计算机数值模拟计算分析土壤参数见下表：表6 土壤参数土壤名称砂砾石风化砂岩风化砂岩普通回填土原土位置区域管道基础垫层管身1/3以下管身2/3以下管顶以上原土区容重（Kg/m3）19001750175016701840土壤反作用模量（Mpa）20.74.8382.820.7泊松比0.250.30.30.300.3内粘聚力（kpa）02225内摩擦角4028282836膨胀角00000图11 管体受最不利载荷时计算模型图 图12 管体受最不利载

24、荷时整体垂直位移图图13 管体在土中的垂直位移从图中可以看出=0.017=1.7%3.4 环弯曲计算=0.=2.7553.5 内压应变计算根据计算机模拟设计结果，得知管壁总体环向拉伸弹性模量为：10.363GPa.则有：=0.00121=1.213.6 外压稳定计算在正常安装条件下的管道，通过下式计算屈曲外压=0.3100Mpa式中：Rw水的浮力系数B弹性支撑系数FS外压稳定安全系数，2.5标准安装条件屈曲要求如下：wHw+Rwqc+qvqc则有 0.010.0+1.000.0706+0.1=0.17060.321其稳定安全系数为：4.7倍。考虑外部动载荷或临时堆土载荷条件屈曲要求如下：wHw

25、+Rwqc+qvqcr则有 0.010.0+1.000.071+0.1=0.0819.0MPa；断裂伸长300%。4.3.2 密封圈的相关压缩参数设计环径比：88%胶圈内直径计算依据业主和设计院提供设计参数，插口槽底直径3211mm；1=321188%=2825.7mm取1=2826mm承插口连接后橡胶压缩量：38-40%；校核压缩量将橡胶圈套上插口环槽后，根据其橡胶圈套上前后的体积相等的原理，有等式：经迭代计算得D35.6903mm另外，插口槽底直径3211mm；承口端工作内径3253mm；则承插口间距为：=21mm实际压缩量：=41.16%超过了设计要求（40%），因此建议插口槽底直径适当

26、减小，为3210mm,则有：=21.5mm实际压缩量：=39.75%在设计压缩量范围之内。4.4 管道接口结构尺寸设计（1）承口管段厚度：78mm； 插口管段厚度：74mm（2）插口部分：插口端最大外径3248mm； 插口槽底直径3210mm；（原设计为3211mm） 插口槽宽度53mm（3）承口部分：承口端工作内径3253mm 承口端导入面内径3253mm； 承口端工作面长度283mm（4）结构尺寸设计图见附录4.5 管接头的偏转角分析计算模型如下图示: ECBA图17 偏转角分析计算模型 根据设计院所给定的承插口几何尺寸，承口端工作面长度283mm，则插口在承口内的插入深度为273mm,由

27、于倒角有20mm,则：A = 273-20=253mm另外，插口外径为：E = 3248 mm由计算图可得如下计算式：考虑到承口的内径为： B=3253mm以上各式中：E插口外径； B承口内径；1:为插口可转角度；2：为承口可转角度；则最大自然偏转角度为：据此，本公司设计的DN3100玻璃钢夹砂管道接口允许的最大安装偏转角度为10。第5章 玻璃钢夹砂管道的防渗措施5.1 管体抗渗漏措施玻璃钢夹砂管道的管体防渗措施如下：5.1.1 4层内衬防渗材料针对本项工程，我们采取4层不同材质组合的内衬层。即：由2层富树脂层（90Wt%）表面毡 1层富树脂（70Wt%）针织毡1层富树脂（70Wt%）短切毡1

28、层富树脂（75Wt%）网格布所组成。这四层均有优良的防渗能力，构筑了4道防护墙，具有高度防渗的可靠性。5.1.2 高密度的结构层高密度结构层同样具有良好的防渗性能。因此我公司采用了国际先进技术、经多年工程应用检验的具有高密度的结构层玻璃钢夹砂管道制造工艺。其关键在于：1、高张力玻璃纤维缠绕；2、高密度夹砂层缠绕；5.1.3 采用国际先进工艺技术 为确保玻璃钢夹砂管道的生产质量，保证管体具有100%防渗性能，特采取如下国际先进工艺技术：在树脂石英砂层制造工艺中采取了大流量树脂浸胶系统，使得石英砂一次加砂量大且高度浸润；采用高张力兜砂装置，排除石英砂内部的气孔、使之保持密实性；采用压实平整装置，使

29、加砂层的环向与轴向几何形状均匀平整、无波纹现象，且进一步保持密实；在玻璃纤维缠绕工艺中，研制了玻璃纤维前置张力系统技术，使得纤维张力无损失，且纤维张力均匀、且树脂浸润性能好。采用新型微机控制系统技术，其技术精度往返5000次后，其纤维缠绕纱片精确搭接误差小于0.1mm。用上述工艺设备及技术制造的高密度管，本身具有优良的防渗性能。5.2 管接头抗渗措施 管接头是此次工程的关键部位，本公司将采取如下抗渗措施：5.2.1 承插口的刚度匹配通过计算机模拟设计，承插口均采用26000Pa的刚度。在这种刚度下，承口变形和插口可以协调变形，满足压缩比要求。5.2.2 合理的承插口的结构设计插口的边缘凸起处的

30、根部容易产生裂纹导致渗漏。针对这适当增加插口的边缘长度，使插口抗剪能力增强。另外在插口铺层中采用了增强短切毡，既可增强轴向强度，又可增加树脂含量增加材料的防渗性。合理限制接头转角1度。5.2.3 双”O”型高弹性密封圈及科学压缩比采用的“0”型密封圈满足国家给排水管道用橡胶密封圈胶料和产品性能标准的要求。主要设计参数为:“O”型密封圈采用无接头三元乙丙橡胶圈,密封圈直径：38mm；环径比：88%；绍氏硬度50-60；拉伸强度9.0MPa；断裂伸长300%。承插接口内的双“0”型密封圈的压缩率达38-40，保证了胶圈在槽内密封严密，即使在发生接口转角为1度时，密封圈的压缩率最小也能达到36。5.

31、3在有坡度的埋设条件下防止管道脱节的措施 根据业主和设计院提供的资料表明：位于小洼槽进口的北岸缓坡上，具有5-7度的坡度。尽管光滑的内表面可长期保持大流量的水力特性，但这种坡度对外表光滑的玻璃钢夹砂管道而言有何影响呢，这是必须进行分析的。因为这种坡度使玻璃钢夹砂管道存在沿坡度下方滑动的趋势，而这种趋势将直接导致管接头滑动脱离，从而导致严重漏水事故。 根据静力学原理，对于7度的坡度，其管道向下滑动的力为：pt=qsin式中：q=R21+Dt2=85834N/m取7度，则滑动力为：Pt = 10460 N/m阻止其向下滑动的力应由在垂直作用在管壁的土压与自重的摩擦力组成。其法向力为：N1=土压法向

32、力(取最少的土压力，故取2m .)=2*18000*D1=2*18000*3.1416*3.22=N/m;N2=自重法向力=qcos=85194N/m则其摩擦力为：F=(N1+N2)*设玻璃钢夹砂管道外表与土壤的摩擦系数为不同值时的摩擦力计算值见下表； 表7 摩擦力计算值0.010.020.0240.050.10.15F（N/m）4500.0879000.1741080022500.4445000.8767501表中可见，当摩擦系数为0.024时，其摩擦力为10800N/m,刚好可抵消向下滑动力Pt。由于玻璃钢夹砂管与土壤的摩擦系数尚无确切数据，仅据玻璃钢顶管施工中表明：玻璃钢管道与土壤的摩擦

33、系数略小于混凝土与土壤间的摩擦系数的1/10。据有关资料表明：混凝土与砂土间的摩擦系数在0.35-0.55之间，因此，可以估计玻璃钢管道与砂土的摩擦系数在0.04左右。所以，如果不采取措施，玻璃钢管道在长期的运行中由于坡度重力的影响以及蠕变作用，其管道极有可能整体向下滑动。为确保安全，必须在具有坡度地段进行玻璃钢夹砂管道外表粗糙处理。尽管当摩擦系数为0.024时，其摩擦力可抵消摩擦力Pt。但为了确保管道工程的安全可靠性，建议取6倍安全系数，并通过玻璃钢夹砂管道的外表增加工艺措施，使其与土的摩擦系数0.15。 因此本设计将改进玻璃钢夹砂管道的外表，确保在具有坡度埋设时有6倍的摩擦力阻止管道向下滑

34、动。5.4 两种试压孔防渗措施设计方案比较5.4.1 传统试压孔的利弊分析传统的试压孔是设置在承口上。这种试压孔有2个优点：当插口插进承口时，可通过该承口上的试压孔进行现场打压试验，以检验安装时是否正确是否渗漏。保持了插口的内衬的完整性。但这种方法有2点不足：不能对承插口上部覆土后所产生变形的玻璃钢夹砂管道进行打压。而在覆土前所进行的试压只能检验未变形的管接头是否渗漏，而不能说明覆土后产生变形的管接头的抗渗性能。对于小洼槽倒虹吸DN3100玻璃钢夹砂管道这样的重大工程而言，显然是不够的。因为这种措施并未真正使得管道工程的防渗性做到万无一失。承口试压孔在安装时有时难以对准插口2道“O”型圈的中间

35、位置。5.4.2 新型试压孔的利弊分析 针对上述问题，尤其是第一个问题，因为它涉及到管道工程的可靠性问题，我们提出了一个新的设计方案，将承口的试压孔改装在插口处，并安装不锈钢或铜试压孔。 这种新型试压孔的优点是：可以在填土的前后对管道接头进行试压，增加了由于填土而产生变形的管道接头防渗性能的监控措施，从而进一步确保玻璃钢夹砂管道的防渗性能。不存在试压孔对准的问题，因为它本身就在插口两道“O”型圈的中间位置，极大地方便了安装。此外，由于它采用12mm不锈钢或铜试压孔，不存在管内锈蚀问题。这种方法也有不足：尽管这种损伤完全可以通过采用食品级树脂进行弥补，但终究使插口内衬的完整性受到了一定的影响。另

36、外，使用这种方法，胶圈之间的气体不易排尽。通过上述比较权衡利弊，我们倾向于新的试压孔设计方案。因为这种新的试压孔设计方案对DN3100玻璃钢夹砂管道的最后一道工序（承插口上方填土）的管的防渗性能检测起到了非常关键的重要作用。上述2种方案供业主和设计院选择。第6章 玻璃钢夹砂管道设计成果通过前5章的系统详细的计算、分析、论证，特提出如下玻璃钢夹砂管道设计成果：6.1 玻璃钢夹砂管道设计结果6.1.1 玻璃钢夹砂管道工艺参数玻璃钢加砂管玻璃纤维无捻粗纱及其制品为增强材料，热固性树脂为基体，优质石英砂等为填料，采用计算机控制的往复式交叉缠绕工艺。缠绕纱类型：无碱玻纤纱Tex数：2400Tex 、48

37、00Tex导丝头团数：35-40梳齿宽度：200.0 mm交叉缠绕角：57.51度交叉缠绕层树脂含量：31.0%环向层树脂含量：31.0%石英砂层树脂含量：26.0-27.0%兜砂环向层树脂含量31.0%6.1.2 玻璃钢夹砂管道铺层设计内衬层：采用间苯型食品级不饱和聚酯树脂2层富树脂层（90Wt%）表面毡 1层富树脂（70Wt%）针织毡1层富树脂（70Wt%）短切毡1层富树脂（75Wt%）网格布； 总厚度2.5mm结构层：结构层由如下缠绕层组成：4层无碱玻璃纤维环向缠绕：5层无碱玻璃纤维交叉缠绕：6层无碱玻璃纤维环向缠绕夹砂结构层厚度共计55.5mm外保护层：喷淋一层加触变剂的树脂，厚度0.

38、5mm 4、 外摩擦系数处理层：1mm 5、管道总厚度：58.5 mm(不计外摩擦系数处理层)6.1.3 承插口几何尺寸1、插口部分：插口管段厚度：74mm插口端最大外径3248mm； 插口槽底直径3210mm；（原设计为3211mm） 插口内直径3092mm 插口槽底壁厚：59.0mm 插口槽宽度53mm2、承口部分：承口管段厚度：78mm承口端工作内径3253mm 承口端导入面内径3284mm； 承口端工作面长度283mm6.1.4 玻璃钢夹砂管道的主要组分含量1、管身主要组分材料含量表 8基体树脂玻璃纤维石 英 砂体积含量比（%）46.379117.087536.5334重量含量比（%）

39、29.63522.2348.135整体主要组分材料含量表9基体树脂玻璃纤维石 英 砂体积含量比（%）48.270417.233334.4963重量含量比（%）30.391422.973846.6348 62 玻璃钢夹砂管道的基本性能DN3100玻璃钢夹砂管道物理力学性能设计结果如下：6.2.1 玻璃钢夹砂管道管体部分管道直径DN3100mm刚度等级SN7500pa压力等级Pc0.46Mpa内衬L厚度: 2.5mm结构层厚度: 55.5mm外保护层厚度: 0.5mm管壁总厚度: 58.5mm环向拉伸强度NH: 4560kN/m轴向拉伸强度NL:962kN/m结构层环向拉伸弹性模量EHT10.36

40、3GPa结构层环向弯曲弹性模量EHF 14.27Gpa环向剪切弹性模量: 6.7 GPa环向剪切强度为 18.5 Mpa6.2.2接头力学性能指标承口强度承口环向强度为：10140kN/m; 承口轴向强度为：936kN/m;插口强度在凸起处插口环向强度：14800kN/m;在凹起处插口环向强度：11200kN/m; 插口最低轴向强度为：839kN/m;6.2.3 其它性能指标玻璃钢加砂管道的管内卫生性能满足GB5749-1994生活饮用水卫生标准、GB13115-1991。玻璃钢加砂管保证使用在50年以上。玻璃钢夹砂管道的内壁水力粗糙度满足n0.0085。玻璃钢夹砂管道无对使用性能有影响的龟裂

41、、分层、针孔、杂质、贫胶区和气泡；端部平齐；边棱应无毛刺，外表面无明显缺陷； 产品满足下列尺寸要求管壁总厚度：58.5mm内衬厚度：2.5mm；结构层厚度：55.5mm；外保护层厚度：0.5mm直径偏差：10mm；长度偏差：20mm承插口：+0.5mm1.5mm埋设后初始变形量为：1.5% (按最不利静土压) 1.7% (按最不利组合压) 最大长期挠曲变形量： 3%成品管材管件中残余乙苯单体的含量0.2%固化度以树脂不可溶份含量与巴士硬度控制树脂中不可溶份含量90%巴氏硬度4063 玻璃钢夹砂管道结构尺寸图见附录图第7章 管道检验、安装、运输及储存说明7.1 玻璃钢管道的检验7.1.1 检验检

42、验规程遵照JC/T8381998要求7.1.2 检验与验收1 检验与验收要求严格按JC/T838-1998的规定进行出厂检验和型式检验。出厂时应逐根加盖质检印记，初验后方可通过。建设单位将委托监理或质检代表驻厂监督。在外地加工经长途运输的管材，在运抵施工工地后进行抽样检查。每80根为1批，随机抽检4根。判定标准按JC/T838-1998的规定执行。检验以生产厂家自检为主，监理单位随时随地以各种方式进行抽检。7.1.3 管道、管件产品质量证明书管道、管件产品质量证明书注明以下内容：（1）供方名称：新疆永昌复合材料制品股份有限公司（2）产品名称、型号、规格：（3）试水压力；（4）每批数量：（5）标

43、准编号：（6）力学性能:7.1.3 产品永久性标志 所供产品全部有明显的永久性标志如下：（1）制造厂标记；新疆永昌复合材料制品股份有限公司（2）型号标记；FWRPMP-1211-0.46-7500- JC/838-1998（3）制造标准；JC/838-1998（4）管的公称尺寸:DN31007.2 管材、管件的包装与堆放7.2.1 每件包装应附合格证。7.2.2 玻璃钢管在运输、装卸及堆放过程中应轻拿轻放，严禁抛扔或激烈碰撞。7.2.3 玻璃钢管应避免阳光暴晒，短期堆放应遮盖，若存放期较长，则应放置于棚库内，以防变形和老化。7.2.4 玻璃钢管材、管件在堆放时，应放平垫实。承插式管材、配件堆放时，相邻两层管子的承口相互倒置并让出承口部位，以免承口承受集中荷载。7.2.5 橡胶圈的选用及保存1 玻璃钢管接口所用橡胶圈不应有气孔、裂缝、重皮及接缝，应保存在5-40的室内，不应长期受阳光照射，距一