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（Ep Ip ro ）: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：£ =Wd,max/D1 x 100%（1）& V 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

2、大豎向變形量Wd,max可按下式計(jì)算：Wmax = DL Kd （ Fsv,k + qqvkD）/ （ 8Sp + 0.061Ed）式中：Kd管道變形系數(shù)，根據(jù)管道敷設(shè)基礎(chǔ)中心角2 a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可變荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)，取0.5 ；qvk 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*D=18*Hs*D1式中：rs回填土的重力密度，可取

3、18K n/mHs管頂至設(shè)計(jì)地面的覆土高度（m）D 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)1.018.0 D 11.527.0 D 12.036.0 D 12.545.0 D 13.054.0 D 13.563.0 D 14.072.0 D 14.581.0 D 15.090.0 D 1二、作用在管道上的可變作用取地面車輛荷載與地面堆積載荷的大值， 地面車輛荷載標(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)值見表

4、 2：表2 :作用在管道上的可變作用標(biāo)準(zhǔn)值hs (m城A城B地面堆載qqvkD (Kn/m) qqvkDi (Kn/m) qqvkDi (Kn/m)1.018.37 D 112.76 D 15D1.511.20 D 18.90 D 15D2.07.90 D 16.81 D 15D2.55.93 D 15.39 D 15D3.04.64 D 14.38 D 15D3.55D4.05D4.55D5.05D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=Z *EeZ =1/ ( a 1 + a 2Ee/E n)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(

5、MPa)En溝槽兩側(cè)原狀土的變形模量(MPa)Z 綜合修正系數(shù)a 1、a 2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?；虻茫篍d=Ee/ (a i+ a 2Ee/E n)即: Ed =1/ ( a i/ E e+ a 2/ E n)現(xiàn)在考慮Br/ D1=2時(shí)的綜合變形模量 Ed：查附表 2 得：a 1=0.453 a 2=0.565 得：Ed =1/ ( 0.453/ E e+ 0.565/ E n)當(dāng)回填土選用中粗砂，密實(shí)度達(dá)到90%以上時(shí)，Ee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)

6、算管道變形根據(jù)設(shè)計(jì)圖，管道埋深在3.0mr-5.0m之間，覆土高度在 2.04.5m之間，所以 耳按最不利工況考慮取值 4.5m； Kd按2 a取90°時(shí)取值0.096 ; Fsv,k取值81D,q*qvk*D取值5 D.初選環(huán)剛度為SN8，管道的豎向變形量：£ =Wdmax/D1*100%=DL Kd ( Fsv.k + qqvkD) / (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 )=

7、2.9%v 5%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)K）敷設(shè)基礎(chǔ) 中心角2 a20°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)a i及a 2Br/D11.52.02.53.04.05.0a 10.2520.4350.5270.6800.8380.948a 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）填土壓實(shí)系數(shù)%859095100裝土標(biāo)準(zhǔn)貫入土的類別錘擊數(shù)N63.54V N< 1414V INC 2424 V NC 50> 50砂礫、砂卵石砂礫、砂卵石 細(xì)粒土含量不大于