玻璃鋼夾砂管道DN-計算書

纖維纏繞玻璃鋼夾砂管道結(jié)構(gòu)計算書,,,,,

(按照GB/T21238-2007標準）,,,,,

工程名稱：德州市陵城區(qū)2015年度高效節(jié)水灌溉試點縣專項補助資金項目施工[覆土深度：2米],,,,,

一.基本設(shè)計參數(shù),,,,,

1.設(shè)計條件及參數(shù),,,,,

,公稱直徑,DN,400,mm,

,計算壓力等級,Pc,0.68,MPa,

,工作壓力,Pw,0.63,MPa,

,波動壓力,Ps,0.20,MPa,

,剛度等級,SN,5000,Pa,

,管內(nèi)真空壓力,Pv,0.05,MPa,

,管頂以上埋設(shè)深度,H,2,m,

,管頂以上水位高度,hw,0,m,

,地面移動載荷或堆土載荷,WL,10000,Pa,

,設(shè)計徑向控制變形率,δd/D,5,%,

,內(nèi)壓力設(shè)計系數(shù),FSpr,1.8,,

,彎曲安全系數(shù),FSb,1.5,,

,屈曲安全系數(shù),FSa,2.5,,

2.管材性能,,,,,

,內(nèi)壓環(huán)向失效應力,σ,816,KN/m,

,強度層環(huán)向拉伸模量,EH,10786.00,MPa,

,管壁環(huán)向彎曲彈性模量,E,12595.00,MPa,

,管體長期環(huán)向彎曲強度,Sb,12,‰,

,靜水壓設(shè)計基準,HDB,6,‰,

,結(jié)構(gòu)層厚度,tc,5.7,mm,

,內(nèi)襯層厚度,t1,1.3,mm,

,總壁厚,t,7,mm,

,管平均直徑,D,408.3,mm,

3.安裝參數(shù),,,,,

,管區(qū)安裝說明溝槽原狀土描述,,用戶已知,,

,初始回填土組描述,,用戶已知,,

,管道起拱線處溝槽寬度,,2000,mm,

,形狀系數(shù),Df,5.50,,

,土壤反作用模量,E',4000000,Pa,

,撓曲系數(shù),Kx,0.1,,

,撓曲滯后系數(shù),DL,1.5,,

,覆土載荷的單位重量,γs,19000,N/m3,

,水的單位重量,γw,10000,N/m3,

二.計算過程及計算結(jié)論,,,,,

1.內(nèi)壓計算,,,,,

1.）計算壓力等級校核,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)計算得:,,,,

,0.68MPa≤1.00MPa設(shè)計壓力能滿足壓力等級要求,,,,

2.）工作壓力校核,,,,,

,,,,,

,,,,,

,經(jīng)計算得:,,,,

,0.68MPa≥0.63MPa壓力等級能滿足工作壓力要求,,,,

3.）波動壓力校核,,,,,

,,,,,,

,,,,,

,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)計算得:,,,,

,0.68MPa≥0.59MPa壓力等級能滿足工作壓力與波動壓力組合要求,,,,

,,,,,,

2.剛度校核計算,,,,,

,,,,,,

,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,SN------管道剛度，Pa,,,,

,E-------環(huán)向彎曲模量，,MPa,,,

,t-------總壁厚,mm,,,

,D------管平均直徑,mm,,,

,經(jīng)計算得:,,,,

,5000Pa<5289Pa設(shè)計剛度能滿足剛度等級要求,,,,

3.根據(jù)環(huán)彎曲計算許用撓曲Δya,,,,,

,由管的撓曲引起的最大環(huán)向彎曲應變不應大于設(shè)計系數(shù)折算的產(chǎn)品的長期彎曲強度,,,,

,同時管子的最大撓度不應大于5%D,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,εb------撓曲引起的最大環(huán)向彎曲應變。,,,,

,Df------形狀系數(shù)（于管區(qū)回填土材料及壓實程度有關(guān)）。,,,,

,,,,,,

,"ΔYa----管體最大許用長期垂直撓曲值,ΔYa≤0.05D。",,,,

,Sb------管體長期環(huán)向彎曲強度(應變基準）,,,,

,經(jīng)推導公式得,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)計算得：,,,,

,,,,,

,依據(jù)環(huán)彎曲許用應變得ΔYa=,34.64,mm,,

,,8.48,%,,

4.確定外載荷WL和Wc,,,,,

,1).管子上的活動載荷WL,,,,

,指地面車輛移動載荷或臨時堆土載荷，若未知車輛類型，則為堆土載荷,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,"WL--------管子上部活動載荷,pa",,,,

,L1--------------與卡車行進方向平行的荷載寬度，,,,,

,L1=a+2tgαH,,,,

,L2-------------與卡車行進方向垂直的荷載寬度，,,,,

,L2=b+2tgαH,,,,

,H---------埋深，m,,,,

,P---------活載荷，N,,,,

,If--------沖擊因子，無量綱If=1.1（0.61m<H<0.91m),,,,

,,If=1.0（H≥0.91m),,,

,經(jīng)計算得：,,,,

,L1=,0.00,m,,

,L2=,0.00,m,,

,If=,0.00,,,

,WL=,10000.00,pa,,

,2.)作用在管子上的垂直土壤載荷,,,,

,垂直土壤線載荷,,,,

,,,,,,

,=,38000,pa,,

,式中：,,,,

,"Wc-------垂直土壤靜載荷,pa",,,,

,--土壤單位載荷重量，pa,,,,

,"H--------埋深,m",,,,

5.撓度校核計算,,,,,

,埋設(shè)管道的安裝方式應確保外載荷引起垂直截面尺寸的減少,,,,

,不超過步驟3規(guī)定的極限或5%，以兩者較小值為準。即,,,,

,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,ΔY-----預測管子的垂直撓曲值,,,,

,DL-------撓曲滯后系數(shù),,,,

,Wc-------單位長度管子上承受的土載荷，pa,,,,

,WL-------單位長度管子上承受的動載荷，pa,,,,

,Kx-------撓曲系數(shù),,,,

,"E'-------土的反作用模量,pa",,,,

,經(jīng)計算得：,,,,

,"ΔY/D=2.34%≤δd/D≤ΔYa/D,外載荷引起管道撓曲變形小于安裝許用撓曲變形,滿足要求",,,,

6.外壓屈曲校核計算,,,,,

,公式（1）,,公式（2）,,

,管內(nèi)無真空壓力，0.61m≤H≤24m,,管內(nèi)有真空壓力且H<1.2m時,,

,管內(nèi)有真空壓力，1.2m≤H≤24m,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,qa-------許用屈曲壓力，pa,,,,

,FSa-------安全系數(shù)，,,,,

,Rw-------水的浮力系數(shù),,,,

,Rw=1-0.33(hw/H),,,,

,"hw-------管頂以上水面高度,m",,,,

,"H--------埋設(shè)深度,m",,,,

,B'-------彈性支撐經(jīng)驗系數(shù),,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)公式（1）計算得,,,,

,Rw=,1,,,

,B'=,0.28,,,

,qa=,173160.93,pa,,

,2.)標準安裝條件時，屈曲要求如下,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)計算得：,,,,

,"88000Pa≤173161Pa標準安裝條件許用屈曲壓力大于外載荷,滿足要求",,,,

,3.)考慮活載荷時，屈曲要求如下,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,經(jīng)計算得：,,,,

1,"48000Pa≤173161Pa考慮活載荷條件下許用屈曲壓力大于外載荷,滿足要求",,,,

7.校核組合載荷應變,,,,,

1.)按應變基準校核組合載荷方程(一):,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,式中：,,,,

,εb--因最大允許撓曲產(chǎn)生的彎曲應變，mm/mm,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,rc--回圓系數(shù)（無量綱）,,,,

,rc=1-Pw/3pw單位Mpa,,,,

,εpr---內(nèi)壓作用的工作應變,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,,,,,,

,HDB-----靜壓設(shè)計基準,,,,

,經(jīng)計算得:,,,,

,εb＝,2.21,‰,,

,rc