大伙房水库输水(二期)工程
DSS2G LC-14标段
(161+625.00~180+770.70)
DN2400PCCP止推设计计算汇总
辽宁华腾华毅管业有限公司
二〇〇六年二月
说 明
1. 本止推设计方法主要根据AWWA M9第9章“止推装置的设计”进行。 2. 工作压力及试验压力下钢筒钢材许用拉应力限制参照山西万家寨引黄联接段PCCP止推设计原则进行，工作压力下钢材许用拉应力为钢材屈服极限的40%、试验压力下钢材许用拉应力为钢材屈服极限的67%。 3. 管线地下水位标高取自大伙房水库输水（二）期工程招标阶段管线段工程地质剖面图，图中标示的是2005年4月中下旬某天的地下水位，我们没有该标段常年最高地下水位资料，因此土荷载和浮力的计算可能会有出入。
4. 抗滑稳定性抗力系数Ks=1.5为CECS 140:2002《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管道结构设计规范》第5.2.5条规定。选用此系数主要是出于管线运行安全考虑。
2006.2.17
i
目 录
1. G132止推设计计算 .................................... 1 2. G133止推设计计算 .................................... 4 3. G134止推设计计算 .................................... 7 4. G135止推设计计算 ................................... 10 5. G136-1止推设计计算 ................................. 13 6. G136-2止推设计计算 ................................. 16 7. G137’止推设计计算 ................................... 19 8. G138’止推设计计算 ................................... 22 9. G138止推设计计算 ................................... 25 10. G139’止推设计计算 .................................. 28 11. G139止推设计计算 .................................. 31 12. G140’止推设计计算 .................................. 34
ii
1. G132止推设计计算 G132止推设计计算 桩号161+625.00
(水平转弯13°)(0.8MPa/1.695m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=13°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw=0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=7.2米 设计管内底标高: Hgd=2.92米 地下水位标高: Hsh=6米 实际覆土高度: H=1.695米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =1.2米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
1
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 = 2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww= Di^2/4000000*π*γf
= 2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
Wpf= Bc*Bc /4000000 * π * γf
= 2770*2770/4000000 * 3.14 * 10 = 60.26 kN/m 管上方土体重量
We=(ω * Bc * Hf + ωf * Bc * (H - Hf))/1000 =(18.9*2770*1.2+ 11.9 *2770* (1.695-1.2))/1000 = 79.14 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(13/ 2 ) = 1235.3 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1235.3 = 1852.5 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1852.5 / 2 -1*0.3* (2 * 79.14 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 79.14 + 36.06 + 45.24 - 60.26 )) = 16.3 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 3 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1852.5 / 2 -1*0.3* (2 * 79.14 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 79.14 + 36.06 + 45.24 - 60.26 ))
2
= 16.3 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 3 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*13+0.063 *13^2)/1000000 = 322 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*13+0.063 *13^2)/1000000 = 443 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 322 /94, 443 /157.5) = 3426 mm^2 折合钢筒厚度为0.43mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 3426 * ( 16.3 - 0 )/ 16.3 = 3426 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 3426 mm^2,折合钢筒厚度为0.43mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 3426 * ( 16.3 - 0 )/ 16.3 = 3426 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 3426 mm^2,折合钢筒厚度为0.43mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G132 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1235.3kN 5.管道止推能力: 1852.5 kN
6.承端限制长度: 16.3 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。 8.插端限制长度: 16.3 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。
3
2. G133止推设计计算 G133止推设计计算 桩号166+99.54
(水平转弯5°)(0.8MPa/1.315m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=5°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=6.44米 设计管内底标高: Hgd=2.54米 地下水位标高: Hsh=5米 实际覆土高度: H=1.315米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =1.44米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
4
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上2.46m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 58 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H
= 18.9*2770 /1000 *1.315 = 68.8 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
= 2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(5/ 2 ) = 476 kN
管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T = 1.5 * 476 = 714 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 714 / 2 -1*0.3* (2 * 68.8 + 18.13 + 45.24 - 58 )) /(0.3* ( 2 * 68.8 + 36.06 + 45.24 - 58 )) = 6.5 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 2 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 714 / 2 -1*0.3* (2 * 68.8 + 18.13 + 45.24 - 58 )) /(0.3* ( 2 * 68.8 + 36.06 + 45.24 - 58 )) = 6.5 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 2 节
5
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000 =(0.8* 4959922) * (5.43*5+0.063 *5^2)/1000000 = 114 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*5+0.063 *5^2)/1000000 = 157 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 114 /94, 157 /157.5) = 1213 mm^2 折合钢筒厚度为0.15mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 1213 * ( 6.5 - 0 )/ 6.5 = 1213 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 1213 mm^2,折合钢筒厚度为0.15mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 1213 * ( 6.5 - 0 )/ 6.5 = 1213 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 1213 mm^2,折合钢筒厚度为0.15mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G133 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力476.0kN 5.管道止推能力: 714 kN
6.承端限制长度: 6.5 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。 8.插端限制长度: 6.5 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。
6
3. G134止推设计计算 G134止推设计计算 桩号167+113.91
(水平转弯15°)(0.8MPa/1.545m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=15°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=7.42米 设计管内底标高: Hgd=3.29米 地下水位标高: Hsh=4.9米 实际覆土高度: H=1.545米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =2.52米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
7
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上1.61m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 40 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *1.545 = 80.9 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(15/ 2 ) = 1424.3 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1424.3 = 2136 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2136 / 2 -1*0.3* (2 * 80.9 + 18.13 + 45.24 - 40 )) /(0.3* ( 2 * 80.9 + 36.06 + 45.24 - 40 )) = 16.6 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 3 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2136 / 2 -1*0.3* (2 * 80.9 + 18.13 + 45.24 - 40 )) /(0.3* ( 2 * 80.9 + 36.06 + 45.24 - 40 ))
= 16.6 m(不含弯管插端长度)
8
插端共需抗轴力管 3 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*15+0.063 *15^2)/1000000 = 379 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*15+0.063 *15^2)/1000000 = 522 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 379 /94, 522 /157.5) = 4032 mm^2 折合钢筒厚度为0.51mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 4032 * ( 16.6 - 0 )/ 16.6 = 4032 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4032 mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 4032 * ( 16.6 - 0 )/ 16.6 = 4032 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4032 mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G134 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1424.3kN 5.管道止推能力: 2136 kN
6.承端限制长度: 16.6 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。 8.插端限制长度: 16.6 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。
9
4. G135止推设计计算 G134止推设计计算 桩号167+948.67
(水平转弯15°)(0.8MPa/5.115m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=15°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=7.68米 设计管内底标高: Hgd=-0.02米 地下水位标高: Hsh=5.2米 实际覆土高度: H=5.115米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =2.48米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
10
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
Wpf= Bc*Bc /4000000 * π * γf
= 2770*2770/4000000 * 3.14 * 10 = 60.26 kN/m 管上方土体重量
We=(ω * Bc * Hf + ωf * Bc * (H - Hf))/1000
=(18.9*2770*2.48+ 11.9 *2770* (5.115-2.48))/1000 = 216.69 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(15/ 2 ) = 1424.3 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1424.3 = 2136 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2136 / 2 -1*0.3* (2 * 216.69 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 216.69 + 36.06 + 45.24 - 60.26 )) = 6.9 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 2 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2136 / 2 -1*0.3* (2 * 216.69 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 216.69 + 36.06 + 45.24 - 60.26 ))
11
= 6.9 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 2 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*15+0.063 *15^2)/1000000 = 379 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*15+0.063 *15^2)/1000000 = 522 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 379 /94, 522 /157.5) = 4032 mm^2 折合钢筒厚度为0.51mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 4032 * ( 6.9 - 0 )/ 6.9 = 4032 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4032 mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 4032 * ( 6.9 - 0 )/ 6.9 = 4032 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4032 mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G135 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1424.3kN 5.管道止推能力: 2136 kN
6.承端限制长度: 6.9 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。 8.插端限制长度: 6.9 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。
12
5. G136-1止推设计计算 G136-1止推设计计算 桩号171+290.75
(水平转弯34°)(0.8MPa/1.505m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm
弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.834m 弯管插端长度: Ls=1.834m 水平转角: Δ=34°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=7.5米 设计管内底标高: Hgd=3.41米 地下水位标高: Hsh=6.2米 实际覆土高度: H=1.505米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =1.3米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
13
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
Wpf= Bc*Bc /4000000 * π * γf
= 2770*2770/4000000 * 3.14 * 10 = 60.26 kN/m 管上方土体重量
We=(ω * Bc * Hf + ωf * Bc * (H - Hf))/1000 =(18.9*2770*1.3+ 11.9 *2770* (1.505-1.3))/1000 = 74.82 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(34/ 2 ) = 3190.3 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 3190.3 = 4785 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 4785 / 2 -1.834*0.3* (2 * 74.82 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 74.82 + 36.06 + 45.24 - 60.26 )) = 45.1 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 8 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 4785 / 2 -1.834*0.3* (2 * 74.82 + 18.13 + 45.24 - 60.26 )) /(0.3* ( 2 * 74.82 + 36.06 + 45.24 - 60.26 ))
14
= 45.1 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 8 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*34+0.063 *34^2)/1000000 = 1022 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*34+0.063 *34^2)/1000000 = 1405 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 1022 /94, 1405 /157.5) = 10872 mm^2 折合钢筒厚度为1.38mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 10872 * ( 45.1 - 0 )/ 45.1 = 10872 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 10872 mm^2,折合钢筒厚度为1.38mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的8节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 8 节,钢筒壁厚第1节至第 8均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 10872 * ( 45.1 - 0 )/ 45.1 = 10872 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 10872 mm^2,折合钢筒厚度为1.38mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的8节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 8 节,钢筒壁厚第1节至第 8均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G136-1 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力3190.3kN 5.管道止推能力: 4785 kN
6.承端限制长度: 45.1 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 8均为1.5mm。 8.插端限制长度: 45.1 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 8均为1.5mm。
15
6. G136-2止推设计计算 G136-2止推设计计算 桩号171+701.78
(水平转弯14°)(0.8MPa/1.835m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.196m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=14°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3
钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=9.84米 设计管内底标高: Hgd=5.42米 地下水位标高: Hsh=6.3米 实际覆土高度: H=1.835米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =3.54米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
16
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上.88m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 21 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *1.835 = 96.1 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(14/ 2 ) = 1329.8 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1329.8 = 1995 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1995 / 2 -1.196*0.3* (2 * 96.1 + 18.13 + 45.24 - 21 )) /(0.3* ( 2 * 96.1 + 36.06 + 45.24 - 21 )) = 12.1 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 3 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1995 / 2 -1*0.3* (2 * 96.1 + 18.13 + 45.24 - 21 )) /(0.3* ( 2 * 96.1 + 36.06 + 45.24 - 21 ))
17
= 12.2 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 3 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*14+0.063 *14^2)/1000000 = 351 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*14+0.063 *14^2)/1000000 = 482 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 351 /94, 482 /157.5) = 3734 mm^2 折合钢筒厚度为0.47mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 3734 * ( 12.1 - 0 )/ 12.1 = 3734 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 3734 mm^2,折合钢筒厚度为0.47mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 3734 * ( 12.2 - 0 )/ 12.2 = 3734 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 3734 mm^2,折合钢筒厚度为0.47mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G136-2 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1329.8kN 5.管道止推能力: 1995 kN
6.承端限制长度: 12.1 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。 8.插端限制长度: 12.2 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。
18
7. G137’止推设计计算 G137’止推设计计算 桩号172+618.94
(水平转弯11°)(0.8MPa/2.835m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.15m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=11°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=10.44米 设计管内底标高: Hgd=5.02米 地下水位标高: Hsh=6米 实际覆土高度: H=2.835米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =4.44米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
19
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上.98m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 24 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *2.835 = 148.4 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(11/ 2 ) = 1045.9 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1045.9 = 1569 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1569 / 2 -1.15*0.3* (2 * 148.4 + 18.13 + 45.24 - 24 )) /(0.3* ( 2 * 148.4 + 36.06 + 45.24 - 24 )) = 6.3 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 2 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 1569 / 2 -1*0.3* (2 * 148.4 + 18.13 + 45.24 - 24 )) /(0.3* ( 2 * 148.4 + 36.06 + 45.24 - 24 )) = 6.4 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 2 节
20
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*11+0.063 *11^2)/1000000 = 267 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*11+0.063 *11^2)/1000000 = 367 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 267 /94, 367 /157.5) = 2840 mm^2 折合钢筒厚度为0.36mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 2840 * ( 6.3 - 0 )/ 6.3 = 2840 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 2840 mm^2,折合钢筒厚度为0.36mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 2840 * ( 6.4 - 0 )/ 6.4 = 2840 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 2840 mm^2,折合钢筒厚度为0.36mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G137' 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1045.9kN 5.管道止推能力: 1569 kN
6.承端限制长度: 6.3 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。 8.插端限制长度: 6.4 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。
21
8. G138’止推设计计算 G138’止推设计计算 桩号175+339.85
(水平转弯17°)(0.8MPa/1.475m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=17°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=8.46米 设计管内底标高: Hgd=4.4米 地下水位标高: Hsh=4.7米 实际覆土高度: H=1.475米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =3.76米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
22
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上.3m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 7 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *1.475 = 77.2 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(17/ 2 ) = 1612.9 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1612.9 = 2419.5 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2419.5 / 2 -1*0.3* (2 * 77.2 + 18.13 + 45.24 - 7 )) /(0.3* ( 2 * 77.2 + 36.06 + 45.24 - 7 )) = 16.7 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 3 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2419.5 / 2 -1*0.3* (2 * 77.2 + 18.13 + 45.24 - 7 )) /(0.3* ( 2 * 77.2 + 36.06 + 45.24 - 7 )) = 16.7 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 3 节
23
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*17+0.063 *17^2)/1000000 = 439 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*17+0.063 *17^2)/1000000 = 603 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 439 /94, 603 /157.5) = 4670 mm^2 折合钢筒厚度为0.59mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 4670 * ( 16.7 - 0 )/ 16.7 = 4670 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4670 mm^2,折合钢筒厚度为0.59mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 4670 * ( 16.7 - 0 )/ 16.7 = 4670 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 4670 mm^2,折合钢筒厚度为0.59mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G138' 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1612.9kN 5.管道止推能力: 2419.5 kN
6.承端限制长度: 16.7 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。 8.插端限制长度: 16.7 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。
24
9. G138止推设计计算 G138止推设计计算 桩号174+982.71
(水平转弯7°)(0.8MPa/1.315m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1m 弯管插端长度: Ls=1m 水平转角: Δ=7°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=8.9米 设计管内底标高: Hgd=5米 地下水位标高: Hsh=4.3米 实际覆土高度: H=1.315米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =4.6米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
25
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m
地下水位位于管内底标高之下，不需考虑管子及土壤浮力 Wpf = 0 管上方土体重量 We= ω*Bc*H
= 18.9*2770 / 1000 *1.315 = 68.8 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(7/ 2 ) = 666.2 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 666.2 = 999 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 999 / 2 -1*0.3* (2 * 68.8 + 18.13 + 45.24 - 0 )) /(0.3* ( 2 * 68.8 + 36.06 + 45.24 - 0 )) = 6.7 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 2 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 999 / 2 -1*0.3* (2 * 68.8 + 18.13 + 45.24 - 0 )) /(0.3* ( 2 * 68.8 + 36.06 + 45.24 - 0 )) = 6.7 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 2 节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
26
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000 =(0.8* 4959922) * (5.43*7+0.063 *7^2)/1000000 = 163 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*7+0.063 *7^2)/1000000 = 224 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 163 /94, 224 /157.5) = 1734 mm^2 折合钢筒厚度为0.22mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 1734 * ( 6.7 - 0 )/ 6.7 = 1734 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 1734 mm^2,折合钢筒厚度为0.22mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 1734 * ( 6.7 - 0 )/ 6.7 = 1734 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 1734 mm^2,折合钢筒厚度为0.22mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 2 节,钢筒壁厚第1节至第 2均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G138 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力666.2kN 5.管道止推能力: 999 kN
6.承端限制长度: 6.7 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。 8.插端限制长度: 6.7 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 2均为1.5mm。
27
10. G139’止推设计计算 G139’止推设计计算 桩号176+379.33
(水平转弯20°)(0.8MPa/2.115m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.06m 弯管插端长度: Ls=1.06m 水平转角: Δ=20°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=7.9米 设计管内底标高: Hgd=3.2米 地下水位标高: Hsh=5.2米 实际覆土高度: H=2.115米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =2.7米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
28
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上2m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 50 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *2.115 = 110.7 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(20/ 2 ) = 1894.8 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1894.8 = 2842.5 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2842.5 / 2 -1.06*0.3* (2 * 110.7 + 18.13 + 45.24 - 50 )) /(0.3* ( 2 * 110.7 + 36.06 + 45.24 - 50 )) = 17.8 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 3 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2842.5 / 2 -1.06*0.3* (2 * 110.7 + 18.13 + 45.24 - 50 )) /(0.3* ( 2 * 110.7 + 36.06 + 45.24 - 50 )) = 17.8 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 3 节
29
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*20+0.063 *20^2)/1000000 = 531 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*20+0.063 *20^2)/1000000 = 730 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 531 /94, 730 /157.5) = 5649 mm^2 折合钢筒厚度为0.72mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 5649 * ( 17.8 - 0 )/ 17.8 = 5649 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 5649 mm^2,折合钢筒厚度为0.72mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 5649 * ( 17.8 - 0 )/ 17.8 = 5649 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 5649 mm^2,折合钢筒厚度为0.72mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 3 节,钢筒壁厚第1节至第 3均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G139' 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1894.8kN 5.管道止推能力: 2842.5 kN
6.承端限制长度: 17.8 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。 8.插端限制长度: 17.8 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 3均为1.5mm。
30
11. G139止推设计计算 G139止推设计计算 桩号176+795.38
(水平转弯21°)(0.8MPa/1.755m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.12m 弯管插端长度: Ls=1.12m 水平转角: Δ=21°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=8.3米 设计管内底标高: Hgd=3.96米 地下水位标高: Hsh=5.5米 实际覆土高度: H=1.755米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =2.8米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
31
Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上1.54m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 39 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *1.755 = 91.9 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(21/ 2 ) = 1988.5 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 1988.5 = 2982 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2982 / 2 -1.12*0.3* (2 * 91.9 + 18.13 + 45.24 - 39 )) /(0.3* ( 2 * 91.9 + 36.06 + 45.24 - 39 )) = 21 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 4 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 2982 / 2 -1.12*0.3* (2 * 91.9 + 18.13 + 45.24 - 39 )) /(0.3* ( 2 * 91.9 + 36.06 + 45.24 - 39 )) = 21 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 4 节
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工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*21+0.063 *21^2)/1000000 = 563 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*21+0.063 *21^2)/1000000 = 774 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 563 /94, 774 /157.5) = 5989 mm^2 折合钢筒厚度为0.76mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb = 5989 * ( 21 - 0 )/ 21 = 5989 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 5989 mm^2,折合钢筒厚度为0.76mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的4节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 4 节,钢筒壁厚第1节至第 4均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs = 5989 * ( 21 - 0 )/ 21 = 5989 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 5989 mm^2,折合钢筒厚度为0.76mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的4节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 4 节,钢筒壁厚第1节至第 4均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G139 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力1988.5kN 5.管道止推能力: 2982 kN
6.承端限制长度: 21 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 4均为1.5mm。 8.插端限制长度: 21 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 4均为1.5mm。
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12. G140’止推设计计算 G140’止推设计计算 桩号180+770.7
(水平转弯35°)(0.8MPa/1.385m)
一、几何参数:
公称内径: Di=2400mm 承插口直径: Dj=2513mm 管外径：Bc=2770mm 钢筒内径: Dyi=2510mm 最大钢筒厚度: Ty=2.2mm 弯管钢筒内径: Dywi=2450mm 弯管钢筒厚度: tyw=16mm 砂浆衬砌层总厚度: tc=50mm 弯管承端长度：Lb=1.9m 弯管插端长度: Ls=1.9m 水平转角: Δ=35°
二、力学指标:
钢筋砼容重:γc = 24 kN/m^3 砂浆容重:γm = 22 kN/m^3 钢材比重:γs = 78.5 kN/m^3 水的比重:γf = 10 kN/m^3 钢筒屈服极限: fsy =235MPa
工作压力下钢材许用拉应力: fsw = 40%*fsy =94MPa 试验压力下钢材许用拉应力: fst = 67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力: Pw =0.8MPa 管线试验压力: Pt=1.1MPa 设计地面标高: Hdm=9.05米 设计管内底标高: Hgd=5.08米 地下水位标高: Hsh=5.4米 实际覆土高度: H=1.385米 土壤容重: ω =18.9kN/m^3
地下水位埋深: Hf = Hdm - Hsh =3.65米
土壤浮容重: ωf = ω * (1 - 1 / 2.7)= 11.9 kN/m^3 管道--土壤摩擦系数: f= 0.3 抗滑稳定性抗力系数: Ks= 1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
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Wp=(Bc^2 - Di^2)/4000000 * π * γc
=(2770^2 -2400^2)/4000000 * 3.14 * 24 = 36.06 kN/m 弯管自重
Wpw= Dywi * π * (tyw * γs + tc * γm)/1000000 =2450 * π * (16* 78.5 +50 * 22 )/1000000 = 18.13 kN/m 管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000* 3.14 * 10 = 45.24 kN/m 管子浮力
地下水位位于管内底标高以上.32m，
经计算，位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf= 7 kN/m 管上方土体重量
We= ω * Bc / 1000 * H =18.9*2770 /1000 *1.385 = 72.5 kN/m 接口横截面面积 A= Dj^2/4*π
=2513^2/4* 3.14 = 4959922 mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T = 2 * Pt * A * Sin(Δ / 2 ) = 2 *1.1* 4959922 * Sin(35/ 2 ) = 3281.3 kN 管道要求抗侧滑力计算 Tgd = Ks * T
= 1.5 * 3281.3 = 4921.5 kN 侧向止推长度计算 承端止推长度
Lzb = (Tgd / 2 - Lb * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 4921.5 / 2 -1.9*0.3* (2 * 72.5 + 18.13 + 45.24 - 7 )) /(0.3* ( 2 * 72.5 + 36.06 + 45.24 - 7 )) = 35.7 m(不含弯管承端长度) 承端共需抗轴力管 6 节 插端止推长度
Lzs = (Tgd / 2 - Ls * f * (2 * We + Wpw + Ww - Wpf)) /(f * (2 * We + Wp + Ww - Wpf))
= ( 4921.5 / 2 -1.9*0.3* (2 * 72.5 + 18.13 + 45.24 - 7 )) /(0.3* ( 2 * 72.5 + 36.06 + 45.24 - 7 )) = 35.7 m(不含弯管插端长度) 插端共需抗轴力管 6 节
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工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw =(Pw * A)*(5.43*Δ+ 0.063 * Δ^2)/1000000
=(0.8* 4959922) * (5.43*35+0.063 *35^2)/1000000 = 1060 kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt =(Pt * A)*(5.43*Δ + 0.063 * Δ^2)/1000000 =(1.1* 4959922)*(5.43*35+0.063 *35^2)/1000000 = 1458 kN
因此，抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax = Max(Fyw / fsw, Fyt / fst) = Max( 1060 /94, 1458 /157.5) = 11277 mm^2 折合钢筒厚度为1.43mm
采用AWWA-M9 Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积 Ay = Fy/fs*(L-l)/L = Aymax * (L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ayb= Aymax * (Lzb-l)/Lzb
= 11277 * ( 35.7 - 0 )/ 35.7 = 11277 mm^2
所以与弯管承端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 11277 mm^2,折合钢筒厚度为1.43mm，拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的6节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管承端需抗轴力管 6 节,钢筒壁厚第1节至第 6均为1.5mm。 同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l= 0 m,计算与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管所需纵向钢筒面积 Ays= Aymax * (Lzs-l)/Lzs
= 11277 * ( 35.7 - 0 )/ 35.7 = 11277 mm^2
所以与弯管插端相接的第 1 节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为 11277 mm^2,折合钢筒厚度为1.43mm，拟采用钢筒厚度为 1.5 mm。
从此处开始往后的6节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此, 此处弯管插端需抗轴力管 6 节,钢筒壁厚第1节至第 6均为1.5mm。
五、结论
1.编号：4标G140' 2.工作压力：0.8MPa 3.试验压力：1.1MPa
4.总止推力：水平推力3281.3kN 5.管道止推能力: 4921.5 kN
6.承端限制长度: 35.7 m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 6均为1.5mm。 8.插端限制长度: 35.7 m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚：第1节至第 6均为1.5mm。
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