2023抽水蓄能电站压力钢管设计导则

抽水蓄能电站压力钢管设计导则——PAGEIV—目次TOC\o"1-2"\h\z\u68231总则 1316742术语和符号 288132.1术语 2215652.2符号 35173基本规定 6205364布置 7152094.1一般规定 789974.2地下埋管 8122764.3岔管 9157915材料 12141955.1钢材 12253385.2止水、焊材和混凝土 16207036水力计算 17176497结构分析 18168717.1一般规定 18184867.2地下埋管 24255097.3岔管 25216148构造要求 2936488.1一般要求 29317358.2地下埋管 31251518.3岔管 32241419管道防腐 33260779.1一般规定 336879.2防腐涂装 332397110水压试验 36530811安全监测与运行检查 381715811.1安全监测 383151711.2运行检查 394328附录A地下埋管结构分析方法 4016516A.1钢管承受内压结构分析 407466A.2钢管抗外压稳定分析 4418812附录B岔管结构分析方法 4912202B.1月牙肋岔管结构分析方法 4926080B.2贴边岔管结构分析方法 6119050本标准用词说明 64762引用标准名录 6529616条文说明 66——PAGE16—1总则1.0.1为规范抽水蓄能电站压力钢管设计标准，保证设计质量，制定本标准。1.0.2本标准适用于抽水蓄能电站输水系统的压力钢管设计。1.0.3抽水蓄能电站压力钢管设计，除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。2术语和符号2.1术语2.1.1地下埋管undergroundpenstock埋入岩体中，钢管与围岩之间充填混凝土的压力钢管。2.1.2岔管branchpipe压力钢管分岔处的管段，包括岔管主体及部分主管和支管。2.1.3水击压力waterhammer管道中流速突然变化时，惯性力所引起的内水压力升高（正水击）及压力下降（负水击）。2.1.4抗外压稳定临界压力criticalexternalcompressiveresistanceofbuckling钢管设计计算中，抵抗外压仍能保持钢管稳定的最大压力值。2.1.5钢管圆度偏差penstockroundnesstolerance在钢管同一个横断面中，任意选定的相互垂直的两直径的差值。2.1.6壁厚裕量additionalthickness考虑钢管锈蚀、磨损和钢板轧制负偏差，在计算厚度之外另行增加的厚度。2.1.7明管准则exposedbranchpipecriterion在不考虑与围岩联合作用条件下，按正常运行工况计算的钢岔管的局部膜应力与弯曲应力之和以及肋板的最大应力不大于其钢材的屈服强度。2.1.8平均围岩分担率averagesharingratioofbedrock管壳在埋管状态下环向应力的平均值与在明管状态下环向应力的平均值相比减少的百分比。2.2符号2.2.1材料性能——围岩弹性模量；——钢材弹性模量；——围岩单位抗力系数；——钢板抗拉、抗压、抗弯强度设计值；——围岩膨胀系数；——钢材线膨胀系数；——围岩重度；——钢材重度；——钢材泊松比；——钢材屈服强度；——压力钢管结构构件的抗力限值。2.2.2作用和系数——作用水头；——垂直于管轴的最小覆盖围岩厚度；——截面上的弯矩；——截面上的轴向力；——截面上的剪力；——平均围岩分担率；——内水压力（实为内水压力压强）；——钢岔管分担的内水压力；——围岩分担的最大内压；——抗外压稳定临界压力（临界外压）；——径向均布外压力；——钢管轴向正应力；——钢管环向正应力；——钢管径向正应力；、、——钢管剪应力；——抗外压稳定安全系数；——焊缝系数。2.2.3几何参数——加劲环有效截面面积；——加劲环高度；——加劲环间距；——钢管内半径；——圆环中心半径；——有效截面形心到所计算点的距离；——有效截面惯性矩；——钢管管壁计算厚度。3基本规定3.0.1本标准根据现行国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》GB50199规定的原则制定。3.0.2抽水蓄能电站压力钢管级别划分应按现行行业标准《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180规定执行。3.0.3抽水蓄能电站压力钢管设计，应满足压力钢管结构在制作、运输、安装、土建施工和使用过程中的承载能力、稳定性、刚度、防腐蚀性能等要求，从工程实际情况出发，选用合理的布置、结构型式、材料、结构计算方法和构造措施。3.0.4明管、坝内埋管、钢衬钢筋混凝土管等其他管型不做详细规定，其布置、结构分析、构造要求等应按《水电站压力钢管设计规范》NB/T35056执行。3.0.5压力钢管基本参数（管径D、作用水头H或HD）超出本标准在布置、材料、结构分析等有关条文的规定或工程经验时，应作专门研究。4布置4.1一般规定4.1.1管道线路应符合枢纽总体布置要求，考虑地形、地质、环境、水力学、施工、运行管理、既有地下设施等因素，经技术经济比较后确定。4.1.2管道条数应根据机组台数、管线长短、地形和地质条件、机组安装的分期、制作安装和运输条件、电站运行方式及其在电力系统中的地位等因素，可采用“一管一机”或“一管多机”的布置形式，经技术经济比较后确定。4.1.3管径可根据线路布置和内压变化情况分段拟定，并应经技术经济比较确定。4.1.4钢管顶部应至少在最低压力线以下2m。4.1.5紧靠快速闸门和事故闸门应设置充水阀或旁通管，快速闸门和事故闸门下游应设置通气孔（井）或通气阀，并应符合下列要求：1充水阀或旁通管面积不宜超过通气孔面积的五分之一，不应超过通气孔面积的三分之一，并应满足钢管充水时间的要求。2充水阀或旁通管的出水水流不得封堵通气孔下端孔口。通气孔上端应设在启闭室之外，孔口应高于设计最高运行水位，并应有防护设施。4.1.6钢管转弯半径不宜小于2倍管径。位置相近的立面弯管和平面弯管宜合并为空间弯管；位置相近的渐变段或变径渐缩管和弯管宜合并为渐变弯管或渐缩弯管。4.1.7渐变段长度不宜短于1倍管径。渐变段进口断面与钢管圆形断面的面积比应根据布置、结构、进水口流态、水头损失及启闭机规模等因素，综合比较后确定。大直径且进口埋深大的管道，该比值宜采用1.0～1.2。4.1.8钢管穿过主厂房上游墙等过缝处，宜采取过缝措施。4.1.9钢管最低点宜设排水设施。4.1.10检修通道应利用通气孔、施工支洞等已有建筑物，合理设置，并符合下列要求：1引水隧洞上平洞可将进/出水口，闸门后的通气孔作为检修通道，当上平洞较长时，可考虑在施工支洞预留检修通道；2引水隧洞中平洞宜以施工支洞预留的检修进人洞作为检修通道；3引水隧洞下平洞宜以蜗壳进人门作为检修通道；4尾水隧洞宜以下水库进/出水口闸门后的通气孔和尾水管进人门作为检修通道，当尾水隧洞较长时，可考虑在施工支洞预留检修通道。4.2地下埋管4.2.1地下埋管线路应优先选择地形、地质条件相对优良的地段，宜避开成洞条件差、活动断层、滑坡体、地下水位高和涌水量大的地段。计入围岩抗力的地下埋管，其顶部和侧向覆盖围岩应有足够厚度。4.2.2多根管道线路布置，邻管间岩体应满足施工期和运行期的稳定及强度要求。宜避免出现一管已运行，邻管尚在开挖爆破的情况。4.2.3洞井型式应根据布置要求、工程地质条件、施工条件、施工安全等因素，经技术经济比较确定。长度和高差过大的斜井与竖井，宜布置中间平段。4.2.4在地下水位较高地区，应布置排水系统，并结合灌浆帷幕等措施，减小钢管的外水压力。防渗排水设施应可靠，且便于检修。1压力钢管首部应加设阻水环和环向高压帷幕灌浆；2排水设施可采用排水洞及排水幕、管外岩壁排水、钢管外壁贴壁排水等排水方式。4.2.5地下厂房前、后均应设置压力钢管段：1地下厂房前的压力管道应至少设置一段压力钢管，其长度应根据地质条件和工程需要而定，一般不宜小于钢管最大静水压力水头的1/3～1/4。2地下厂房尾水管后的尾水隧洞的压力钢管长度应根据地质条件和地下洞室群的布置而定。4.3岔管4.3.1岔管布置和形式应结合岔管尺寸、内水压力和地质条件经技术经济比较确定，并应符合下列原则：1运行安全可靠。2结构合理，不产生过大的应力集中和变形。3水流平顺，避免或减少涡流和振动，水头损失较小。4制作、运输、安装方便。5经济合理。4.3.2岔管的布置可选用下列形式：1非对称Y形，如图4.3.2-1所示。图4.3.2-1非对称Y形布置1—主管；2—岔管；3—支管；4—机组中心线2Y形，如图4.3.2-2所示。图4.3.2-2Y形布置1—主管；2—岔管；3—支管；4—机组中心线3三岔形，如图4.3.2-3所示。图4.3.2-3三岔形布置1—主管；2—岔管；3—支管；4—机组中心线4上述各款布置形式的组合。4.3.3岔管的主管、支管中心线宜布置在同一平面上。贴边岔管的主管、支管底部也可布置在同一高程上。4.3.4抽水蓄能电站地下洞室布置应考虑岔管运输安装的影响。5材料5.1钢材5.1.1钢管所用钢材的技术要求应符合现行国家标准或行业标准，当采用本规范未列出的其它牌号钢材或国外标准的钢材时，其化学成分和力学性能及焊接性能应满足现行国家标准中同级别钢材的各项指标。5.1.2钢管所用钢材应根据钢管结构型式、钢管规模、使用温度、钢材性能、制作安装工艺要求以及经济合理性等因素选定，钢管主要受力构件（包括管壁、加劲环、支承环、岔管加强构件等）可采用国家现行标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591、《锅炉和压力容器用钢板》GB713、《低焊接裂纹敏感性高强度钢板》YB/T4137、《高强度结构用调质钢板》GB/T16270、《压力容器用调质高强度钢板》GB19189、《水电站压力钢管用钢板》GB/T31946中的有关牌号钢材，其质量等级不应低于C级。5.1.3钢管主要受力构件所用钢材的保证条件，还应满足下列条件：1需经冷弯的构件应作冷弯试验。2需经焊接的构件应保证焊接性及焊接接头的韧性，包括所用的焊条、焊丝、焊剂应与母材及焊接方法相匹配，厚板焊前预热和焊后热处理方式等，并经焊接工艺评定合格。3冲击韧性指标（冲击吸收能量或冲击吸收功指标）、冲击试验温度和取样部位及取样方向等，应按相应钢材国家标准或行业标准的规定执行，可根据各工程具体运行条件提出要求。4根据具体运行条件，经论证后对用于钢管主要受力构件的钢材的应变时效敏感性系数或应变时效后的冲击吸收能量可提出要求。5对沿钢板厚度方向受拉的构件，钢材的技术要求应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定，且应对每一张原轧制钢板进行检验。6钢板的超声波检测可根据工程实际情况提出具体要求。5.1.4钢管所用钢板的强度标准值与设计值应按本规范表5.1.4的规定确定。表5.1.4钢管所用钢板的强度标准值与设计值（N/mm2）钢种钢号（标准）交货状态钢板厚度（mm）常温强度指标强度标准值强度设计值屈服强度抗拉强度抗拉抗压抗弯抗剪端面承压抗拉抗压抗弯抗剪端面承压低合金高强度结构钢Q355（GB/T1591）热轧、控轧、正火、正火轧制或正火加回火、热机械轧制或热机械轧制加回火≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100＞100～150355345335325315295470470470470470450330330330325315295190190190185180170470470470470470450295295295290280265170170170165160150400400400400400380Q390（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100＞100～150390380360340340320490490490490490470340340340340340320195195195195195185490490490490490470305305305305305285175175175175175165415415415415415400Q420（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100＞100～150420410390370370350520520520520520500365365365365365350210210210210210200520520520520520500325325325325325315190190190190190180440440440440440425Q460（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100＞100～150460450430410410390550550550550550530385385385385385370220220220220220210550550550550550530345345345345345330195195195195195190465465465465465450

续表5.1.4钢种钢号（标准）交货状态钢板厚度（mm）常温强度指标强度标准值强度设计值屈服强度抗拉强度抗拉抗压抗弯抗剪端面承压抗拉抗压抗弯抗剪端面承压低合金高强度结构钢Q500（GB/T1591）热轧、控轧、正火、正火轧制或正火加回火、热机械轧制或热机械轧制加回火≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100500480470450440610610600590540425425420410375245245240240220610610600590540380380375370340220220220215195520520510500460Q550（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80＞80～100550530520500490670670620600590470470430420410270270250240240670670620600590420420390375370245245225220215570570525510500Q620（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80620600590570710710690670495495480470285285280270710710690670445445435420260260250245600600585570Q690（GB/T1591）≤16＞16～40＞40～63＞63～80690670660640770770750730540540525510310310300295770770750730485485470460280280270265655655635620高强度结构用调质钢板Q460（GB/T16270）调质（淬火加回火）≤5050～100＞100～150460440400550550500385385350220220200550550500345345315200200180465465425Q500（GB/T16270）≤5050～100＞100～150500480440590590540410410375240240220590590540370370340215215195500500460Q550（GB/T16270）≤5050～100＞100～150550530490640640590445445410260260240640640590400400370230230215545545500Q620（GB/T16270）≤5050～100＞100～150620580560700700650490490455280280260700700650440440410255255235595595550Q690（GB/T16270）≤5050～100＞100～150690650630770760710540530495310305285770760710485480445280275260655645600压力容器用调质高强度钢板07MnMoVR（GB19189）调质10～60490610425245610380220520续表5.1.4钢种钢号（标准）交货状态钢板厚度（mm）常温强度指标强度标准值强度设计值屈服强度抗拉强度抗拉抗压抗弯抗剪端面承压抗拉抗压抗弯抗剪端面承压锅炉和压力容器用钢板Q345R（GB713）热轧、控轧或正火3～16＞16～36＞36～60＞60～100＞100～150345325315305285510500490490480345325315305285200185180175165510500490490480310290280275255180165160155145435425415415405Q370R（GB713）正火10～16＞16～36＞36～60370360340530530520370360340210205195530530520330325305190185175450450440低焊接裂纹敏感性高强度钢Q460CF（YB/T4137）控轧/控轧加回火或淬火加回火≤50＞50～100460440550385220550345195465Q500CF（YB/T4137）≤50＞50～100500480610425245610380220520Q550CF（YB/T4137）≤50＞50～100550530670470270670420240570Q620CF（YB/T4137）≤5050～100620600710495285710445260600Q690CF（YB/T4137）≤5050～100690670770540310770485280655Q800CF（YB/T4137）≤5050～100800协议880615355880550315745续表5.1.4钢种钢号（标准）交货状态钢板厚度（mm）常温强度指标强度标准值强度设计值屈服强度抗拉强度抗拉抗压抗弯抗剪端面承压抗拉抗压抗弯抗剪端面承压水电站压力钢管用钢Q345S（GB/T31946）热轧、控轧或正火12～50＞50～100＞100～150345305285490490480345305285200175165490490480310275255180160145415415405Q490S（GB/T31946）淬火＋回火或TMCP＋回火12～50＞50～100＞100～150490470450610590570425415400245240230610590570380375360220215205515500485Q560S（GB/T31946）12～50＞50～100560540690670485470280270690670435420250240585570Q690S（GB/T31946）12～50＞50～100690670780760545530315305780760490480280275660645优质碳素结构钢30354045（GB/T699）正火、淬火或回火≤2502953153353554905305706002953153353551701801902054905305706002702903053251551651751854254604955205.1.5钢板的弹性模量可采用2.06×105N/mm2，泊松比可采用0.3，线膨胀系数可采用1.2×10-5/℃，重度可采用7.85×10-5N/mm3。5.2止水、焊材和混凝土5.2.1法兰及进人孔止水材料可选用橡胶、夹布型止水橡胶、金属垫片等。5.2.2钢管结构所用的焊条、焊丝和焊剂应与母材相匹配。特殊钢种所用焊接材料应通过试验确定。5.2.3钢管外回填混凝土强度等级应不低于C20，经研究可采用膨胀性掺和料或干缩较小的混凝土，并应符合现行行业标准《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057的有关规定。6水力计算6.0.1输水系统水力设计应适应抽水蓄能电站运行工况转换频繁，双向水流运动特点，过渡过程应满足输水发电系统调节稳定性和电站快速响应能力。6.0.2水力计算应包括水头损失和水击压力计算，其成果应包括钢管各控制断面最高、最低压力。6.0.3各项水头损失计算宜按现行行业标准《水电站调压室设计规范》NB/T35021的有关规定执行，并应对发电、抽水两种工况分别计算。6.0.4水击压力计算应根据设计阶段、工程规模等选用解析法、数值分析法等，必要时，进行模型试验。在计算分析、试验基础上应根据工程重要性及输水系统布置特点，结合工程实践经验综合分析后确定。6.0.5水击压力计算工况分为设计工况和校核工况，具体应根据电站输水系统布置及电力系统的运行情况确定：1设计工况为在电站正常运用范围内不利的水力过渡过程计算边界条件下，电站正常运用（包括开停机、增减负荷、正常工况转换以及稳定运行等状态）或正常运用时考虑一个偶发事件（设备故障、电力系统故障）引起的过渡工况。2校核工况为在上述条件下考虑两个互相独立的偶发事件引起的过渡工况。6.0.6水击压力应在水力过渡过程计算值的基础上，考虑压力脉动裕量修正和计算误差修正，留一定的裕度。6.0.7钢管末端水击压力值，不应小于正常蓄水位钢管静水压力的10%。7结构分析7.1一般规定7.1.1本标准采用概率极限状态设计原则，按分项系数设计表达式进行设计。7.1.2本标准钢管结构按承载能力极限状态设计：钢管主要结构构件均应进行承载能力计算，管壁和加劲环还应进行抗外压稳定计算。7.1.3钢管结构设计中，钢管的结构安全级别应按现行国家标准《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》GB50199执行，相应的结构重要性系数不应小于表7.1.3所列数值。表7.1.3钢管的结构安全级别及结构重要性系数水工建筑物级别钢管的结构安全级别结构重要性系数1Ⅰ1.12、3Ⅱ1.07.1.4钢管结构设计分为持久状况、短暂状况、偶然状况三种设计状况。三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计。按承载能力极限状态设计，设计状况系数的取值如下：1持久状况，；2短暂状况，；3偶然状况，。7.1.5按承载能力极限状态设计，设计表达式中的结构系数应根据管型、应力区域及所在部位和应力种类等因素按表7.1.5-1或表7.1.5-2的规定确定。表7.1.5-1不同管型的结构系数管型应力种类内力种类结构系数（）明管整体膜应力轴力1.6局部应力局部膜应力轴力1.3局部膜应力+弯曲应力轴力+弯矩1.1地下埋管整体膜应力轴力1.25注：1表中适用于焊缝系数的情况，若，则应乘以；2主厂房内的明管，宜增大10%～20%；3水压试验情况，应降低10%。表7.1.5-2岔管结构系数管型应力种类部位结构系数（）地下埋藏式岔管整体膜应力膜应力区的管壁1.50局部膜应力肋板、补强环1.35距承受弯矩的加强构件以内及转角点处管壁中面、加强梁1.20局部膜应力+弯曲应力距承受弯矩的加强构件以内及转角点处管壁表面、补强板1.10注：1表中适用于焊缝系数的情况，若，则应乘以；2水压试验情况，值应降低10%。7.1.6焊缝无损探伤抽查率和焊缝系数值，应按表7.1.6的规定确定。表7.1.6焊缝无损探伤抽查率及焊缝系数无损探伤方法射线探伤（%）超声波探伤（%）焊缝类别一类二类一类二类钢种低合金钢251010050高强钢4020100100焊缝系数双面对接焊0.95单面对接焊、有垫板0.90注：1根据工程具体情况，设计所提探伤要求不应低于本表列标准；焊缝无损探伤可选用射线探伤或超声波探伤；当采用超声波探伤时，应记录缺陷波形备查；对于重要工程的重要部位，宜用衍射时差法超声检测（TOFD）；2一类焊缝若采用超声波探伤，还应采用射线探伤复验，复验长度不应小于焊缝总长度的5%，每条纵缝不应少于一张片；3二类焊缝经超声波探伤有可疑波形、不能准确判断时，则应采用射线探伤复验，复验长度不应小于焊缝总长度的5%；4高强钢系指≥440N/mm2，且≥550N/mm2的调质或非调质钢；5焊缝系数取值应符合相应探伤要求，经论证有可靠技术保证措施时，亦可取；6焊缝分类见本标准8.1.7；7加劲环、阻水环、止推环的角焊逢的探伤比例可适当降低。7.1.7钢管结构设计中，永久作用、可变作用的标准值和偶然作用的代表值以及相应的作用分项系数，除本标准已有规定外，应按现行行业标准《水工建筑物荷载设计规范》DL5077执行。各种管型结构设计应计入的作用以及按承载能力极限状态设计的作用分项系数，按表7.1.7确定；表7.1.7作用分类及按承载能力极限状态设计的作用分项系数序号作用名称明管地下埋管地下埋藏式岔管作用分项系数（1）（1a）内水压力正常蓄水位的静水压力√——静水压力=1.0水击压力=1.1（1b）正常运行情况最高压力（静水压力+水击压力）√√√（1c）特殊运行情况最高压力（静水压力+水击压力）√√√静水压力=1.0水击压力=1.1（1d）水压试验内水压力√—√=1.0（2）管道结构自重√——=1.05（=0.95）（3）管道满水重√——=1.0（4）灌浆压力√√√=1.3（5）管道放空时通气设备造成的气压差√√√=1.0（6）外水压力—√√=1.0注：1作用（1b）和（1c）的计算工况分别对应6.0.3的设计工况和校核工况；2序号（2）中作用分项系数括号内数值在自重作用效应对结构有利时采用；3序号（5）中管道放空时通气设备造成的气压差不应小于0.05N/mm2，亦不应大于0.1N/mm2；4表中、、分别为永久作用、可变作用、偶然作用的分项系数；5抗外压稳定计算时，表中的作用分项系数均取1.0。7.1.8钢管结构构件吊装验算时，自重应计入动力系数，动力系数可取为1.2，也可根据实际情况适当增减。7.1.9钢管结构设计按承载能力极限状态设计的要求，对不同设计状况下可能同时出现的作用组合按表7.1.9-1的规定确定。各种管型按承载能力极限状态设计的设计状况及作用组合按表7.1.9-2的规定确定。表7.1.9-1作用组合的一般规定极限状态设计状况作用组合组合类别组成承载能力极限状态持久状况基本组合永久作用+可变作用短暂状况偶然状况偶然组合永久作用+可变作用+一种偶然作用表7.1.9-2按承载能力极限状态设计的设计状况及作用组合管型设计状况作用组合计算情况组合类别组合项次明管持久状况基本组合（1b）+（2）+（3）正常运行情况一（1a）+（2）+（3）正常运行情况二短暂状况（1d）+（2）+（3）水压试验情况（5）放空情况偶然状况偶然组合（1c）+（2）+（3）特殊运行情况地下埋管持久状况基本组合（1b）正常运行情况短暂状况（4）施工情况（5）+（6）放空情况偶然状况偶然组合（1c）特殊运行情况地下埋藏式岔管持久状况基本组合（1b）正常运行情况短暂状况（1d）水压试验情况（4）施工情况（5）+（6）放空情况偶然状况偶然组合（1c）特殊运行情况注：组合项次中的作用序号及作用分项系数按表7.1.7确定。7.1.10按承载能力极限状态，各计算点的应力应符合下列要求：≤（7.1.10-1）对于基本组合，的一般表达式为：（7.1.10-2）对于偶然组合，的一般表达式为：（7.1.10-3）各计算点的应力应按第四强度理论计算，其计算式为：（7.1.10-4）按平面问题计算，亦可简化为下列公式：（7.1.10-5）应按下式计算：（7.1.10-6）式中：——以钢管应力表示的钢管结构构件作用组合的设计值（N/mm2），可按本标准附录公式计算；——钢管结构构件的抗力限值（N/mm2）；——钢管结构构件作用组合函数；、——永久作用、可变作用分项系数，按表7.1.7确定；——偶然作用分项系数，其值应采用1.0，按表7.1.7确定；、——永久作用、可变作用标准值；——偶然作用代表值；——钢管结构构件的几何参数标准值；——结构重要性系数，按表7.1.3确定；——设计状况系数，按7.1.4确定；——结构系数，不同管型应分别按表7.1.5-1或表7.1.5-2确定；——钢材强度设计值（N/mm2），按表5.1.4确定；——轴向正应力（N/mm2），以拉为正；——环向正应力（N/mm2），以拉为正；——径向正应力（N/mm2），以拉为正；、、——剪应力（N/mm2）。7.1.11钢管承受均布外压荷载（外水压力、灌浆压力等），其抗外压稳定可按下式进行验算：≤（7.1.11）式中：——径向均布外压力标准值（N/mm2）；——抗外压稳定临界压力计算值（N/mm2），可按本标准附录A、附录B计算；——抗外压稳定安全系数。明管的光面管管壁、加劲环间管壁和加劲环，均取为2.0，地下埋管的光面管管壁取为2.0、加劲环间管壁和加劲环均取为1.8。7.1.12钢管抗外压承载力校核计算可按式（7.1.10-1）进行，计算时，所有管型的均应按表7.1.5-1的明管整体膜应力取值，钢管管壁环向压应力可按下式计算：（7.1.12）式中：——钢管内半径（mm）；——钢管管壁计算厚度（mm）。7.2地下埋管7.2.1地下埋管设计状况及作用组合按本标准第7.1.9条执行。7.2.2地下埋管结构设计应满足下列要求：1由钢管和围岩共同承担内水压力，结构分析应计入钢管、回填混凝土、围岩之间缝隙的影响，可按本标准第A.1节执行；2回填混凝土承受山岩压力及传递内水压力，二者可分别计算，不予叠加；3对地质条件复杂的重要工程，还宜进行有限元法分析。7.2.3地下埋管的外水压力、钢管与混凝土间的接缝灌浆压力、未凝固混凝土压力及管道放空时产生的负压，应全部由钢管（或管内设临时支撑）承担。稳定分析可按本标准第A.2节执行。7.2.4临近地下厂房上游墙一定范围内的钢管，应按明管和不计围岩弹性抗力的埋管设计；7.2.5机组进水阀前的压力钢管末端，设计内水压力值的选定应考虑下列因素：1上水库正常蓄水位与压力钢管末端中心线高程差，作为静水压力。2该断面最大水击压力上升值。3压力脉动、计算误差等因素。7.2.6地下埋管承受的地下水压力值，应根据勘测资料、水库和引水系统渗漏的影响及排水系统的效果等因素确定。与钢筋混凝土衬砌段相连的钢管，应分析研究钢筋混凝土衬砌内水外渗的可能性，并采取适当的工程措施。7.3岔管7.3.1地下埋藏式岔管设计状况及作用组合按本标准第7.1.9条执行。7.3.2岔管的主要结构型式有：1月牙肋岔管，如图7.4.2-1所示，结构分析可按本规范附录B执行。图7.4.2-1月牙肋岔管1—主管；2—支管；3—主锥管；4—支锥管；5—公切球；6—月牙肋2贴边岔管，如图7.4.2-2所示，结构分析可按本规范附录B执行。7.4.2-2贴边岔管1—主管；2—支管；3—主锥管；4—支锥管；5—内补强板；6—外补强板3其他岔管，如三梁岔管、无梁岔管、球形岔管。7.3.3岔管体形参数的确定宜符合下列规定：1月牙肋岔管分岔角宜用55°～90°。钝角区腰线转折角、支管腰线转折角不宜大于15°；若整个岔管壁厚相同，则较小直径的支管腰线转折角可较大，但不宜大于18°。最大直径处腰线转折角不宜大于12°。最大公切球半径宜取为主管半径的1.1倍～1.2倍。2贴边岔管用于非对称Y形布置，分岔角宜用45°～60°。主管、支管腰线转折角、宜用0°～10°。支管半径与主管半径之比不宜大于0.5，不应大于0.7。7.3.4根据围岩覆盖条件，地下埋藏式岔管宜考虑钢岔管与围岩共同承受内水压力，并应满足明管准则。计算方法应符合附录B的规定。7.3.5岔管抗外压稳定计算可按圆柱管估算（采用主管直径）。计算方法可按本规范第7.1.11条执行，抗外压稳定安全系数取值同明管。7.3.6岔管由薄壳（柱、锥、球）和加强梁系（或肋板）组成，其初步计算可用结构力学方法作近似计算。重要工程的岔管应采用有限元法进行整体结构分析，必要时还可做结构模型试验。岔管承载能力计算的主要作用（荷载）是内水压力P。岔管厚度及加强梁计算应符合以下规定：1管壁厚度的估算应符合下列规定：1）按膜应力估算的岔管锥管和圆柱管管壁厚度，可按下式计算：（7.3.6-1）2）按局部应力估算的管壁厚度，可按下式计算：（7.3.6-2）式中：——按膜应力估算的壁厚（mm）；——按局部应力估算的壁厚（mm）；——内水压力设计值（N／mm2）；——该节管壳计算点到旋转轴的旋转半径（即垂直距离），对于等径管即为钢管半径（mm）；——该节钢管半锥顶角（°）；——腰线转折角处应力集中系数，对月牙肋岔管管取1.0～1.1；对贴边岔管按表7.4.4取值；——腰线转折角处应力集中系数，查图7.4.4；——压力钢管结构构件按整体膜应力计的抗力限值（N／mm2），见本规范第7.1.5条和第7.1.10条；——压力钢管结构构件按局部膜应力加弯曲应力计的抗力限值（N／mm2），见本规范第7.1.5条和第7.1.10条。图7.3.6腰线转折角应力集中系数k2曲线表7.3.6贴边岔管k1值45°～50°50°～55°55°～60°0.51.41.35～1.401.30.61.51.451.40.7——1.5注：d、D为支、主管在其轴线交点处的直径，ω为支管与主管轴线夹角。3）壁厚取值月牙肋岔管管壁厚取式（7.3.6-1）的值与式（7.4.4-2）的值中的大值。贴边岔管的壁厚取式（7.4.4-1）的值。2加强构件（梁、肋、补强环、补强板）的内力分析，可用结构力学法，见本规范附录B。必要时可用有限元法进行复核。8构造要求8.1一般要求8.1.1管壁厚度除应满足承载能力要求外，还应根据制作、运输、安装等要求，保证必需的刚度，应满足管壁最小厚度（包括壁厚裕量）的要求。管壁最小厚度按表8.1.1的规定确定。表8.1.1管壁最小厚度钢管内径（m）＜1.61.6～3.23.3～4.84.9～6.46.5～8.08.1～9.69.7～11.211.3～12.812.9～14.4最小厚度（mm）68101214161820228.1.2钢管壁厚变化处，应保持内径不变，壁厚级差宜取2mm。不同厚度的钢板对接焊，若厚度差大于4mm，应将较厚板的接口处刨成1∶3的坡度。8.1.3环向焊缝间距，直管不宜小于500mm；岔管、弯管等结构不宜小于下列两项中的大值：1 10倍管壁厚度。2 300mm8.1.4纵向焊缝不应布置在钢管横断面的水平轴线和垂直轴线上，与其夹角应大于10°，且相应弧线距离应大于300mm及10倍管壁厚度，相邻管节纵缝间距也应满足上述要求。对于岔管肋板的对接焊缝不应设置在其对称轴线上，焊缝与肋板对称轴线夹角宜大于15°。8.1.5弯管段相邻管节转折角不宜大于10°。8.1.6管径改变处的圆锥管，锥顶角不宜大于7°。8.1.7焊缝按其重要性分为三类。1一类焊缝，主要包括下列类型：1）钢管管壁纵缝，厂房内明管（指不埋于钢筋混凝土内的钢管）环缝，预留环缝，凑合节合拢环缝。2）岔管管壁纵缝、环缝，岔管加强构件的对接焊缝，加强构件与管壁相接处的对接和角接的组合焊缝。闷头焊缝及闷头与管壁的连接焊缝。4）进人孔颈管的对接焊缝，进人孔颈管与颈口法兰盘和管壁的连接焊缝。2二类焊缝，主要包括下列类型：1）不属于一类焊缝的其他钢管管壁环缝。2）加劲环、阻水环、止推环的对接焊缝及与钢管连接的角焊缝。3三类焊缝，包括受力很小的其他次要焊缝。8.1.8钢管安装后，管口圆度偏差不应大于5D／1000，且不应大于40mm。圆度偏差测量不应少于两对管径。若钢管刚度不满足吊运和浇筑管外混凝土的要求，应在管内外采取必要的加固措施。8.1.9钢管施焊的预热要求，应符合现行标准《水利水电工程压力钢管制作安装及验收规范》GB50766中的相关规定。8.1.10有下列情况之一者，应进行消除应力处理：1结构厚度超过下列数值：Q355、Q345R为38mm，Q390、Q370R为36mm。2冷加工成型管节钢板厚度t超过下列范围：Q355的t≥，Q390的t≥。3岔管等形状特殊的构件。4采用其他钢种，消除应力的要求应作专门研究。消应前后应检测应力变化情况，评价消除应力成果。高强钢不宜做焊后热处理消应。注：如1、3款情况作整体构件处理很困难，可只对焊缝作局部处理。8.1.11管段上凑合节的设置应遵循以下原则：1若钢管分区段安装，分区段之间最后安装的管节应设置为凑合节，凑合节宜设在直管段上。2凑合节最后一道施焊的环缝，应采取措施降低施焊应力。8.1.12管壁外各种刚性环及锚固板等加劲构件，与管壁接触处应作两侧连续焊缝。支承环与管壁的焊缝应焊透。8.1.13考虑锈蚀、磨损及钢板厚度负偏差，钢管的壁厚裕量可取为2.0mm。锈蚀和泥沙磨损较为严重的钢管，壁厚裕量应作专门论证。8.2地下埋管8.2.1钢管外的回填混凝土应浇筑密实，钢管安装支腿、阻水环、加劲环和止推环附近应加强振捣。8.2.2地下埋管(包括岔管)可采取下列灌浆措施：1平洞倾斜角小于45°的缓斜井应对顶拱进行回填灌浆，若存在较大空腔，必须采用水灰比较低的稠浆（水泥砂浆或水泥浆）进行回填灌浆。顶拱回填灌浆压力不得小于0.2MPa，且应在混凝土浇筑后至少达到70%强度才能开始。2钢管与混凝土间宜进行接触灌浆。灌浆压力不宜大于0.2MPa，必须保证钢管在接触灌浆中的变形不超过设计允许值。接触灌浆宜在气温最低时段施工。3固结灌浆应根据围岩地质情况、内水压力、设计假定、开挖爆破方式等，经研究后进行。固结灌浆压力不宜小于0.5MPa。4钢管壁上若预设灌浆孔，应在管外焊接补强板，灌浆后全部灌浆孔均应严密封堵。5当管壁为高强钢时，不宜开设灌浆孔，可采用其他方法灌浆。8.2.3钢管抗外压稳定宜设置加劲环。若为光面管，弯管处应设置加劲环，其他管段若抗外压满足要求，则每隔10m～20m应设置一道加劲环，在断层带或岩体破碎带区域，加劲环宜加密。8.2.4宜在加劲环接近管壁处开设串通孔，可采用半圆形或方形。8.2.5钢管始端与混凝土衬砌连接处不应分缝，应有不少于1.0m的搭接长度，在混凝土衬砌末端应配置过渡钢筋，在钢管始端应设置阻水环。8.2.6钢管管壁与围岩之间的径向净空尺寸，视施工方法和结构布置（开挖、回填、焊接、有无钢筋和锚固加劲构件等）而定。凡钢管就位以后需要在管外进行焊接作业者，两侧和顶部不应小于500mm，底部不应小于600mm。阻水环和加劲环外缘距岩壁不应小于300mm。8.3岔管8.3.1主、支锥管(或柱管)间的连接，除贴边岔管外，应使相贯线为平面曲线。8.3.2主、支锥管长度及分节，在满足结构布置和水流流态要求下，宜布置紧凑。8.3.3肋板外缘距管壳外壁的距离应满足焊接构造要求，肋板腰部断面位置不宜小于50mm。8.3.4大型岔管宜按变厚设计。9管道防腐9.1一般规定9.1.1钢管防腐蚀设计应根据流经钢管水体流速、水质、泥沙含量及类别、周边环境、地下水和土壤中的有机物等条件提出。钢管防腐蚀材料应根据应用条件、腐蚀介质、结构尺寸等要求合理选用。9.1.2钢管工地焊缝两侧预留区域应按钢管相同技术要求进行表面处理和补涂。9.1.3钢板涂装表面应进行除锈预处理，达到规定的清洁度和粗糙度要求后进行涂装。9.1.4喷射处理后的金属表面清洁度等级，对于涂料涂装应不低于GB/T8923.1规定的Sa2½级，热喷金属涂装应不低于Sa3级，与混凝土接触的表面应达到Sa2级。手工和动力工具除锈宜用于涂层缺陷局部修理和无法进行喷射处理的部位，其表面清洁度等级应达到GB/T8923.1中规定的St3级。9.1.5喷射清理后，表面粗糙度值范围取值可根据涂层类别按表9.1.5选定。表9.1.5涂层类别与表面粗糙度取值范围涂层类别非厚浆型涂料厚浆型涂料超厚浆型涂料金属热喷涂粗糙度/μm40～7060～100100～15060～1009.1.6除锈预处理和涂料涂装的施工及质量要求应符合《水电水利工程金属结构设备防腐蚀技术规程》DL/T5358的规定。9.2防腐涂装9.2.1压力钢管外壁与混凝土接触部分可采用不含苛性钠水泥浆或无机改性水泥浆防护，干膜厚度300～500μm。9.2.2压力钢管内壁及明钢管外壁涂装主要方式可分为涂料保护、金属喷涂与涂料联合保护两种方式。内壁涂料配套见表9.2.2-1，明钢管与大气接触的外壁涂料配套见表9.2.2-2。表9.2.2-1压力钢管内壁涂料配套表设计年限（a）序号涂层系统涂料种类涂层厚度（μm）10∼151底层厚浆型环氧沥青防锈底漆125面层厚浆型环氧沥青面漆12515∼202底层超厚浆型环氧沥青防锈底漆250面层超厚浆型环氧沥青面漆2503底层厚浆型环氧沥青防锈底漆125面层厚浆型环氧沥青玻璃鳞片涂料（或不锈钢鳞片）400>204底层超厚浆型无溶剂耐磨环氧400面层超厚浆型无溶剂耐磨环氧40010∼205底层环氧富锌底漆或水性无机富锌底漆60中间层环氧云铁中间漆80面层环氧面漆1206底层环氧防锈底漆80面层厚浆型无溶剂环氧树脂涂料400表9.2.2-2压力钢管明管与大气接触的外壁涂料配套表设计年限（a）序号涂层系统涂料种类涂层厚度（μm）<51底层醇酸树脂底漆70面层醇酸树脂面漆802底层环氧树脂底漆60面层丙烯酸树脂面漆或乙烯树脂面漆805∼103底层环氧富锌底漆或无机富锌底漆60中间层环氧云铁中间漆80面层氯化橡胶面漆70>104底层环氧富锌底漆或无机富锌底漆60中间层环氧云铁中间漆80面层丙烯酸脂肪族聚氨酯面漆805底层环氧富锌底漆或无机富锌底漆60中间层环氧云铁中间漆80面层氟碳面漆6010水压试验10.0.1按明管设计的钢管宜做水压试验；对下列结构在没有经过明确的论证和严格的过程质量控制情况下，应作水压试验并进行应力应变和变形监测：1钢岔管。2新型构件，如新型进人孔。3采用新工艺或特殊工艺进行制作的管节。4新型结构，如新管型和用新设计理论设计的钢管。10.0.2水压试验可在现场或工厂进行，水压试验方式可分为分节式（或单体式）、分段式和整体式三种。其中现场分段式又可分为连续分段式和间歇分段式两种，并应符合下列规定：1当水头较高、内压变化较大和管线很长、管壁厚度变化大，整体式试验不能达到水压试验目的或不易实现时，可作分段式或分节式水压试验。2分段式水压试验的分段应结合管道内压和布置情况研究确定。3钢岔管宜在钢管厂内作单体水压试验。10.0.3水压试验应符合下列规定：1现场水压试验的压力值应取正常运行情况最高内水压力设计值的1.25倍。当试验分段较长、段端压力差值较大时，任一端试验压力不得低于正常运行情况最高内水压力设计值的1.15倍。2对于地下埋藏式钢岔管，水压试验的压力值应根据岔管体形、试验条件以及水压试验工况抗力限值，通过有限元计算确定。3水压试验应分级加（卸）载，缓慢增（减）压。各级稳压时间及最大试验压力下的保压时间，不应短于30min。加、减压速度以不大于0.05MPa/min为宜。4岔管水压试验宜进行两个完整的压力循环过程。10.0.4钢岔管水压试验后宜进行全面的无损探伤，必要时进行残余应力测试。10.0.5钢岔管水压试验时环境温度和试压水温应在5℃以上。10.0.6水压试验宜符合运行状态，如排除或减轻闷头的影响。钢岔管水压试验的支撑结构应具有足够的强度、刚度及稳定性，宜减少支撑结构对钢岔管本身的约束。评价结构安全度，应根据试验状态与运行状态的差别作出界定。10.0.7进行水压试验的钢岔管在制作时，与试验闷头相连的主、支锥应预留一定切割余量。10.0.8水压试验管段中，应安装通气孔，其孔径应与充水流量相适应，通气孔风速不应大于50m/s。试验完毕后管道放空流量的大小应满足闷头不失稳和通气孔风速限制的要求。10.0.9钢岔管进行水压试验时，应排除钢岔管顶部空气，排气管应从钢岔管试验闷头引至钢岔管顶部。钢岔管试验闷头上宜设进人孔。10.0.10水压试验过程中应做好安全防范工作。11安全监测与运行检查11.1安全监测11.1.1凡属于下列情况应作安全监测：11级、2级压力钢管。23级钢管宜作安全监测，有以下情况之一者应作安全监测。1）电站单机容量大于或等于100MW。2）HD≥800m·m。3）采用新材料、新结构、新工艺、新设计理论和方法。11.1.2安全监测设计应遵循下列原则：1根据工程规模与重要性分别在压力管道不同压力、不同型式和不同结构的管段上设置安全监测断面。监测断面位置宜便于布置监测点和进行监测工作。宜建立集中自动监测站。2与施工安全有关的监测项目，宜与长期安全监测项目相结合。3钢管安全监测应纳入工程安全监测和水工金属结构安全监测系统，并应与之相协调。11.1.3应根据钢管的规模、结构特点和地质条件，从下列各项中确定安全监测项目：1钢管主要受力构件应力；2外包混凝土应力；3温度（水温、气温、管温、混凝土温和地温）；4内水压力；5外水压力；6位移；7钢管振动（振动型式、频率和振幅）；8地下水排水流量；9渗漏水流量（钢管始端阻水环后的排水管、进人孔等处）；10缝隙（钢管与外围混凝土间，混凝土与外围岩石间以及钢衬钢筋混凝土管与坝体间或基础面间）；11流速；12含沙量；13水质分析（包括pH值、离子值、重金属含量）；14需要进行安全监测的其他项目。11.1.4施工期和运行期应对安全监测设备采取保护措施。重要的安全监测设备损坏后，应及时重设。应设置必要的交通道路、爬梯、平台、照明等。11.1.5应根据确定的安全监测项目编制监测技术要求。监测仪器设置后，应按监测技术要求开始监测，并应及时整理和分析资料。11.2运行检查11.2.1运行检查项目应包括巡视检查、外观检测、材料检测、腐蚀检测、无损检测、应力检测、振动检测等项目。11.2.2运行检查周期及要求应符合现行行业标准《压力钢管安全检测技术规程》NB／T10349的规定，并结合具体情况确定。11.2.3运行检查应注意特征时期（如运行初期、放空期、充水时、洪水期、冰冻期、地震后、机组甩负荷时、邻近部位后期施工或扩建施工等）和有危险预兆的部位。11.2.4应根据检查维修工作的需要，配备必要的交通、通风、通信、照明等设备，并应符合劳动保护条例的有关规定。附录A地下埋管结构分析方法A.1钢管承受内压结构分析A.1.1缝隙计算,应符合下列要求:地下埋管结构由钢管、混凝土衬砌和围岩组成，见图A.1.1-1。从缝隙分布位置划分，钢管与混凝土衬砌之间存在缝隙，混凝土衬砌与围岩之间存在缝隙。图A.1.1-1地下埋管计算1—恒温区；2—热影响区；3—围岩完整区；4—围岩破碎区；5—混凝土衬砌与围岩间缝隙；6—混凝土衬砌；7—钢管与混凝土衬砌间缝隙；8—管壁从缝隙形成原因分析：（A.1.1-1）式（A.1.1-1）中包括施工缝隙、钢管冷缩缝隙（计算最大缝隙值应取下述最低运行温度情况的）和围岩冷缩缝隙等因素形成的累计缝隙值。1施工缝隙。施工缝隙由混凝土和灌浆浆液收缩及施工不良造成，其数值大小主要取决于施工质量。如混凝土衬砌浇筑密实，并进行可靠的回填和接触灌浆，可取mm。2钢管冷缩缝隙。钢管通水后，因水温较低，由钢管冷缩而形成的钢管与混凝土衬砌间的缝隙。1）最低运行温度情况。（A.1.1-2）式中：——最低运行温度情况下的钢管冷缩缝隙值（mm）；——钢管起始温度减最低运行温度所得的差值（℃），起始温度（即相应于管壁环向应力为0，且的温度）如无资料，可近似用平均地温，最低运行温度可近似用最低水温；——钢材线膨胀系数（1/℃）；——钢管内半径（mm）；——钢材泊松比。2）最高水温情况。（A.1.1-3）式中：——最高水温情况下的钢管冷缩缝隙值（mm）；——钢管起始温度减最高水温所得的差值（℃），可为负值。3围岩冷缩缝隙。（A.1.1-4）式中：——围岩冷缩缝隙值（mm）；——洞壁表面岩石起始温度减最低温度所得的差值（℃），如无实测资料，可近似用平均地温减最低三个月平均水温所得的差值；——围岩膨胀系数（1/℃）；——混凝土衬砌外半径（mm），即隧洞开挖半径；——围岩破碎区相对半径影响系数，由值查图A.1.1-2；——围岩破碎区外半径（mm），坚硬完整围岩可取，破碎软弱围岩可取，中等围岩内插选取。

图A.1.1-2与的关系曲线A.1.2结构分析地下埋管承受内水压力的结构分析方法，根据缝隙判别条件和覆盖围岩厚度条件，划分为由钢管与围岩共同承受和由钢管单独承受两类情况。缝隙判别条件：（A.1.2-1）覆盖围岩厚度条件：（A.1.2-2）（A.1.2-3）（A.1.2-4）（A.1.2-5）（A.1.2-6）以上各式中：——钢管结构构件的抗力限值（N/mm2），见7.1.10；——平面应变问题的钢材弹性模量（N/mm2）；——钢材弹性模量（N/mm2）；——垂直于管轴的最小覆盖围岩厚度（mm），式（A.1.2-2）中不应计入全风化层和强风化层，式（A.1.2-3）中不应计入全风化层，见图A.1.2；——围岩分担的最大内压（N/mm2）；——内水压力设计值（N/mm2）；——内压作用下钢管最小环向正应力（N/mm2）；——围岩单位抗力系数最大可能值（N/mm3），式中1000所带单位为mm；——围岩重度较小值（N/mm3）；——管轴与水平面夹角（°），若＞60°，则取=60°。图A.1.2地下埋管上覆围岩厚度定义1—基岩计算顶面（已扣除不应计入的岩层）；2—地面线；3—管轴线1钢管与围岩共同承受内水压力情况。1）同时满足缝隙判别条件和全部覆盖围岩厚度条件，钢管壁厚t按下式计算：（A.1.2-7）相应钢管最大环向应力按下式计算：（A.1.2-8）以上两式中：——钢管管壁厚度（mm）；——围岩单位抗力系数较小值（N/mm3）；——钢管环向正应力（N/mm2）。若由式（A.1.2-7）求得的t＜0或较小，则钢管壁厚由抗外压稳定和最小壁厚确定。2）满足式（A.1.2-1）和式（A.1.2-2），但不满足式（A.1.2-3）。令（A.1.2-9）则（A.1.2-10）以上各式中均按地下埋管取值。2钢管单独承受内水压力情况1）满足式（A.1.2-2），但不满足式（A.1.2-1），按式（A.1.2-11）计算，式中仍按地下埋管取值。（A.1.2-11）2）不满足式（A.1.2-2），t仍按式（A.1.2-11）计算，但式中按明管取值。A.2钢管抗外压稳定分析A.2.1光面管计算临界外压可用经验公式或阿姆斯特兹公式。1经验公式：（A.2.1-1）式中：——抗外压稳定临界压力计算值（N/mm2）；——钢材屈服强度（N／mm2），应取表5.1.4中的。2阿姆斯特兹公式，可按式（A.2.1-2）计算，亦可查图A.2.1。

图A.2.1地下埋管临界外压曲线（阿氏公式）（a）Re＝230N/mm2；（b）Re＝330N/mm2；（c）Re＝420N/mm2（A.2.1-2）用试算法由式（A.2.1-3）求解：（A.2.1-3）（A.2.1-4）（A.2.1-5）式中：——由外压引起的管壁屈曲处的平均应力（N/mm2）；——平面应变问题的钢材屈服强度（N/mm2）；——钢材抗拉强度标准值（N/mm2），按表5.1.4取用；——与围岩塑性压缩缝隙值之和（mm），；——围岩塑性压缩缝隙值（mm）；——围岩单位抗力系数最大可能值（N/mm3），若，则取与二者之中的大值；——围岩变形模量（N/mm2）；——围岩弹性模量（N/mm2）。A.2.2加劲环式钢管1加劲环间管壁的稳定。加劲环间管壁的临界外压值可采用米赛斯公式计算：（A.2.2-1）（A.2.2-2）式中：——最小临界压力的波数，取相近的整数；——加劲环间距（mm）。初步计算时，值可由图A.2.2-1查出。图A.2.2-1临界外压力曲线2加劲环的稳定。临界外压可按式（A.2.2-3）计算：（A.2.2-3）（A.2.2-4）式中：——加劲环有效截面面积（mm2），见图A.2.2-2；——加劲环高度（mm）；——加劲环厚度（mm）；——加劲环间距（mm）。3加劲环应力可采用锅炉公式计算。图A.2.2-2加劲环处断面特性1—加劲环；2—重心轴附录B岔管结构分析方法B.1月牙肋岔管结构分析方法B.1.1月牙肋岔管的体形设计和管壁厚度计算分别见本规范第7.4.3条和第7.4.4条。B.1.2肋板应力分析（图B.1.3-1）的基本假设为：1由于岔管埋在钢筋混凝土镇墩或岩体中，因此，内压成为主要荷载，以下只计入内压荷载。2管壁处于膜应力状态，管壁破口处的不平衡力传到肋上，作为肋的荷载。3肋上各横截面处于中心受拉状态，合力通过横截面形心。B.1.3肋板应力的计算应符合下列要求：肋上各截面的竖向内力、和水平内力、为：（B.1.3-1）（B.1.3-2）（B.1.3-3）（B.1.3-4）其中：（B.1.3-5）（B.1.3-6）（B.1.3-7）（B.1.3-8）（B.1.3-9）（B.1.3-10）（B.1.3-11）（B.1.3-12）（B.1.3-13）（B.1.3-14）以上各式中：、——肋上各截面竖向内力（N）；、——肋上各截面水平内力（N）；——底圆圆心角（°）；——另一侧支锥管底圆圆心角（°）；——肋端点相应底圆圆心角（°）；——另一侧支锥管肋端点相应底圆圆心角（°）；——底圆半径（mm）；——另一侧支锥管底圆半径（mm）；——支锥管交线斜角（°），见岔管平面图（图B.1.3-1）；——内水压力设计值（N/mm2）；——支锥管半锥顶角（°）；——另一侧支锥管半锥顶角（°）；——泊松比，埋入岩体或镇墩中的岔管，取0.25～0.3，水压试验状态，三端设有闷头，取0.5，为虚拟的泊松比。将肋两侧支管在同一点Z[其坐标值为（E，F），Z为肋壁中面相贯线上的一点]的内力叠加：（B.1.3-15）（B.1.3-16）肋的横截面上的法向力为：（B.1.3-17）肋的横截面上的切向力为：（B.1.3-18）肋的横截面上的合力为：（B.1.3-19）以上各式中：、、——月牙肋上各截面竖向内力（N）；、、——月牙肋上各截面水平内力（N）；——月牙肋横截面上的法向力（N）；——月牙肋横截面上的切向力（N）；——月牙肋横截面上法向力与切向力的合力（N）；——与肋板截面之夹角（°）。理论上，肋上应力为：（B.1.3-20）式中：——月牙肋上应力（N/mm2）;——肋宽（mm），肋的合理宽度可参考图B.1.3-2；——肋厚（mm）。图B.1.3-1岔管受力示意1—肋；2—肋壁中面相贯线图B.1.3-2肋板宽度参考曲线1—肋；2—管壁交线；Ⅰ—试验工况；Ⅱ—运行工况；—相贯线水平投影长度；—肋腰部断面宽度但实际上往往不垂直于O＇线，所以将肋宽投影到垂直于的方向计算应力。在已知抗力限值、肋厚的情况下，即可求得肋宽。肋厚宜取壁厚的1.9倍～2.3倍。（B.1.3-21）（B.1.3-22）以上各式中：——与水平线之间的夹角（°）；——压力钢管结构构件的抗力限值（N/mm2）,见7.1.10。可从相贯线上相应的坐标值（，）求得：（B.1.3-23）式中：、——相贯线上与肋横截面相应的坐标值（mm）。荷载对的力矩为：（B.1.3-24）其中:（B.1.3-25）（B.1.3-26）（B.1.3-27）（B.1.3-28）以上各式中：——肋上荷载对坐标原点′点的力矩（N·mm）。——合力作用点到坐标原点′的距离（mm）。计算结果常出现两种异常现象：肋以腰线为对称轴，结构和荷载都上下对称，腰线上的切向力应为零，但常不为零；合力作用点有时位于相贯线之外。其原因是，实际上管壁不处于膜应力状态，膜应力的假定不符合平衡条件，所以计算有误差。处理办法是，满足肋宽要求，尽量将肋布置在管内，管外只留约50mm～100mm宽度，能够焊接即可。B.1.4几何尺寸计算，除特别注明外，以下公式均按管壁中面进行计算：1半锥顶角和转折角计算（见图B.1.4-1和B.1.4-2），计算公式如下：半锥顶角为：（B.1.4-1）式中：——节半锥顶角（°）； ——节半锥顶角（°）；——节右侧腰线转折角（°）；