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![顶管施工管道强度验算_第3页](http://file4.renrendoc.com/view/a0cce11b842ba3523ce9d0b626069450/a0cce11b842ba3523ce9d0b6260694503.gif)
![顶管施工管道强度验算_第4页](http://file4.renrendoc.com/view/a0cce11b842ba3523ce9d0b626069450/a0cce11b842ba3523ce9d0b6260694504.gif)
![顶管施工管道强度验算_第5页](http://file4.renrendoc.com/view/a0cce11b842ba3523ce9d0b626069450/a0cce11b842ba3523ce9d0b6260694505.gif)
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文档简介
d2600mm管道结构强度验算,,,,,,d1800mm管道结构强度验算,,,,,
一、,已知条件,,,,,一、,已知条件,,,,
,管道强度等级,III,级,,,,管道强度等级,III,级,,
,裂缝荷载,272.00,kN/m,,,,裂缝荷载,183.00,kN/m,,
,破坏荷载,407.00,kN/m,,,,破坏荷载,274.00,kN/m,,
,管径d,2600,mm,,,,管径d,1800,mm,,
,壁厚t,235,mm,,,,壁厚t,180,mm,,
,管道埋深H,17.34,m,,,,管道埋深H,17.34,m,,
,管顶至原状地面埋置深度Hs,14.51,m,,,,管顶至原状地面埋置深度Hs,15.36,m,,
,主动土压力系数Ka=,0.48,,,,,主动土压力系数Ka=,0.48,,,
,管侧土的重力密度γs=,18.90,kN/m3,,,,管侧土的重力密度γs=,18.90,kN/m3,,
,内摩擦角φ=,20.4,°,,,,内摩擦角φ=,20.4,°,,
,主动土压力系数与内摩擦系数乘积Kaμ=,0.13,,,,,主动土压力系数与内摩擦系数乘积Kaμ=,0.13,,,
,土的粘聚力C,30,kN/m2,,,,土的粘聚力C,30,kN/m2,,
二、,承载力极限状态验算,,,,,二、,承载力极限状态验算,,,,
根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)4.2.2条之规定,管道结构的强度计算应采用下列极限状态表达式:,,,,,,根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)4.2.2条之规定,管道结构的强度计算应采用下列极限状态表达式:,,,,,
,γ0S,≤,R,,,,γ0S,≤,R,,
,污水管道重要性系数γ0,=,1,,,,污水管道重要性系数γ0,=,1,,
1、,管顶竖向土压力计算,,,,,1、,管顶竖向土压力计算,,,,
,按照《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)计算公式6.2.2-3~5:,,,,,,按照《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)计算公式6.2.2-3~5:,,,,
,管道外径D1=,3.07,m,,,,管道外径D1=,2.16,m,,
,管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度,,,,,,管顶上部土层压力传递至管顶处的影响宽度,,,,
,Bt=,5.20,m,,,,Bt=,3.66,m,,
,不开槽施工土压力系数,,,,,,不开槽施工土压力系数,,,,
,Cj=,1.98,,,,,Cj=,2.55,,,
,计算覆土高度HS=CjBt=,10.32,m,,,,计算覆土高度HS=CjBt=,9.35,m,,
,管顶竖向土压力标准值,,,,,,管顶竖向土压力标准值,,,,
,"FSV,K3=",Cj(γsiBt-2C)Dt,,,,,"FSV,K3=",Cj(γsiBt-2C)Dt,,,
,=,233.45,kN/m,,,,=,50.74,kN/m,,
2、,管侧土压力计算,,,,,2、,管侧土压力计算,,,,
,根据地勘报告,管道侧向土压力按位于地下水位以上计算。,,,,,,根据地勘报告,管道侧向土压力按位于地下水位以上计算。,,,,
,管侧土压力计算公式根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008计算公式6.2.3计算:,,,,,,管侧土压力计算公式根据《给水排水工程顶管技术规程》CECS246:2008计算公式6.2.3计算:,,,,
,管侧土压力:,,,,,,管侧土压力:,,,,
,"Fh,k=",27.77,kN/m,,,,"Fh,k=",-44.27,kN/m,,
3、,管道自重,,,,,3、,管道自重,,,,
,根据《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)6.2.1条,管道结构自重标准值计算公式如下:,,,,,,根据《给水排水工程顶管技术规程》(CECS246:2008)6.2.1条,管道结构自重标准值计算公式如下:,,,,
,钢筋混凝土管重度γ=,26,kN/m3,,,,钢筋混凝土管重度γ=,26,kN/m3,,
,钢筋混凝土管内壁直径D0=,2.84,m,,,,钢筋混凝土管内壁直径D0=,1.98,m,,
,管道自重G1k=,54.42,kN/m,,,,管道自重G1k=,29.11,kN/m,,
4、,管道内水重,,,,,4、,管道内水重,,,,
,管道内水重量按满管时最不利条件计算,计算公式如下:,,,,,,管道内水重量按满管时最不利条件计算,计算公式如下:,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,管道内污水重度γw=,10,kN/m3,,,,管道内污水重度γw=,10,kN/m3,,
,"管道内水重Fw,k=",53.09,kN/m,,,,"管道内水重Fw,k=",25.45,kN/m,,
5、,地面堆积荷载标准值,,,,,5、,地面堆积荷载标准值,,,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)6.3.3条,地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值:,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)6.3.3条,地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值:,,,,
,qmk=,10.00,kN/m2,,,,qmk=,10.00,kN/m2,,
,准永久值系数φc=,0.50,,,,,准永久值系数φc=,0.50,,,
,可变荷载组合系数ψC=,1.00,,,,,可变荷载组合系数ψC=,1.00,,,
,则,作用到管道上的地面堆积荷载Qvk=,30.70,kN/m,,,,则,作用到管道上的地面堆积荷载Qvk=,21.60,kN/m,,
6、,作用效应的组合标准值计算,,,,,6、,作用效应的组合标准值计算,,,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)7.2.3条,作用效应的组合设计值,应按下式确定:,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)7.2.3条,作用效应的组合设计值,应按下式确定:,,,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008))附录B.0.2,各作用力的内力系数如下:,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008))附录B.0.2,各作用力的内力系数如下:,,,,
,顶管施工135°土弧基础(计算支承角2α=120°),,,,,,顶管施工135°土弧基础(计算支承角2α=120°),,,,
,竖向土均衡荷载时管底的内力系数,0.154,,,,,竖向土均衡荷载时管底的内力系数,0.154,,,
,管侧土压时管底的内力系数,-0.125,,,,,管侧土压时管底的内力系数,-0.125,,,
,管道自重时管底内力系数,0.100,,,,,管道自重时管底内力系数,0.100,,,
,管内水重时管底内力系数,0.100,,,,,管内水重时管底内力系数,0.100,,,
,地面堆积荷载时管底的内力系数,0.154,,,,,地面堆积荷载时管底的内力系数,0.154,,,
,各永久作用的分项系数:,,,,,,各永久作用的分项系数:,,,,
,管顶竖向土压力,1.27,,,,,管顶竖向土压力,1.27,,,
,管内水重,1.27,,,,,管内水重,1.27,,,
,管道自重,1.20,,,,,管道自重,1.20,,,
,管侧土压力,1.00,,,,,管侧土压力,1.00,,,
,地面堆积荷载,1.40,,,,,地面堆积荷载,1.40,,,
,则,各作用力作用效应的组合设计值:,,,,,,则,各作用力作用效应的组合设计值:,,,,
,S=,62.08,kN/m,,,,S=,21.31,kN/m,,
,γ0S=,62.08,kN/m,,,,γ0S=,21.31,kN/m,,
7、,管道结构的抗力设计值R的计算,,,,,7、,管道结构的抗力设计值R的计算,,,,
,根据《给水排水工程埋地预制混凝土圆形管道结构设计规程》(CECS143:2002),,,,,,根据《给水排水工程埋地预制混凝土圆形管道结构设计规程》(CECS143:2002),,,,
,试验时管道受集中荷载产生的弯矩系数,0.318,,,,,试验时管道受集中荷载产生的弯矩系数,0.318,,,
,管道放置在地上时产生的弯矩系数,0.239,,,,,管道放置在地上时产生的弯矩系数,0.239,,,
,R=,99.50,kN/m,,,,R=,65.15,kN/m,,
,γ0S,<,R,,,,γ0S,<,R,,
,故,根据GB50332-2002承载能力极限状态计算规定4.2.2条,管道强度在极限状态下满足强度要求。,,,,,,故,根据GB50332-2002承载能力极限状态计算规定4.2.2条,管道强度在极限状态下满足强度要求。,,,,
三、,正常使用极限状态验算,,,,,三、,正常使用极限状态验算,,,,
1、,作用效应的标准组合计算值,,,,,1、,作用效应的标准组合计算值,,,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)7.3.2条规定,当验算构件截面的最大裂缝宽度时,应按准永久组合作用计算。,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)7.3.2条规定,当验算构件截面的最大裂缝宽度时,应按准永久组合作用计算。,,,,
,作用效应的组合设计值计算公式如下:,,,,,,作用效应的组合设计值计算公式如下:,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,准永久作用组合设计值S=,45.60,kN/m,,,,准永久作用组合设计值S=,20.47,kN/m,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)8.2.4条,混凝土管道在组合作用下,管道横截面的环向内力计算公式如下:,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)8.2.4条,混凝土管道在组合作用下,管道横截面的环向内力计算公式如下:,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)附录B.0.2,管道内力系数为:,,,,,,根据《给水排水顶管技术规程》(CECS246:2008)附录B.0.2,管道内力系数为:,,,,
,垂直均布荷载,kmA=,0.154,knA=,0.209,,垂直均布荷载,kmA=,0.154,knA=,0.209
,管道自重,kmA=,0.100,knA=,0.236,,管道自重,kmA=,0.100,knA=,0.236
,管上腔内土重,kmA=,0.131,knA=,0.258,,管上腔内土重,kmA=,0.131,knA=,0.258
,管内满水重,kmA=,0.100,knA=,-0.240,,管内满水重,kmA=,0.100,knA=,-0.240
,侧向主动土压力,kmA=,-0.125,knA=,0.500,,侧向主动土压力,kmA=,-0.125,knA=,0.500
,管道的计算半径r0=,1.3,m,,,,管道的计算半径r0=,0.9,m,,
,管道横截面的最大弯矩设计值M=,59.27,kN·m/m,,,,管道横截面的最大弯矩设计值M=,18.42,kN·m/m,,
,管道横截面的轴力设计值N=,65.99,kN/m,,,,管道横截面的轴力设计值N=,-8.51,kN/m,,
2、,管道纵向受拉钢筋应力计算,,,,,2、,管道纵向受拉钢筋应力计算,,,,
,根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)D.0.1,受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度计算公式如下:,,,,,,根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)D.0.1,受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度计算公式如下:,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,钢筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.8,%,,,,钢筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.6,%,,
,纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度C=,20,mm,,,,纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度C=,20,mm,,
,纵向受拉钢筋直径d=,4,mm,,,,纵向受拉钢筋直径d=,4,mm,,
,受弯、大偏心受压构件,系数α1=,0,,,,,受弯、大偏心受压构件,系数α1=,0,,,
,受弯构件,系数α2=,1.0,,,,,受弯构件,系数α2=,1.0,,,
,钢筋表面特征系数ν=,1.0,,,,,钢筋表面特征系数ν=,1.0,,,
,混凝土强度等级,C40,,,,,混凝土强度等级,C40,,,
,混凝土轴心抗拉标准值ftk=,2.39,N/mm2,,,,混凝土轴心抗拉标准值ftk=,2.39,N/mm2,,
,钢筋的弹性模量ES=,210000,N/mm2,,,,钢筋的弹性模量ES=,210000,N/mm2,,
,混凝土的弹性模量ES=,32500,N/mm2,,,,混凝土的弹性模量ES=,32500,N/mm2,,
,计算截面的有效高度h0=,215,mm,,,,计算截面的有效高度h0=,160,mm,,
,受拉钢筋的截面面积AS=,0.5bh0ρte,=,860,mm2,,受拉钢筋的截面面积AS=,0.5bh0ρte,=,480,mm2
,按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力,,,,,,按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力,,,,
,σsq=,368.48,N/mm2,,,,σsq=,275.68,N/mm2,,
,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,,,,,,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,,,,
,ψ=,0.573,,,,,ψ=,0.161,,,
,取值ψ=,0.573,,,,,取值ψ=,0.400,,,
,计算最大裂缝宽度ωmax=,0.154,mm,<,0.2mm,,计算最大裂缝宽度ωmax=,0.098,mm,<,0.2mm
,故管道裂缝宽度满足安全要求。,,,,,,故管道裂缝宽度满足安全要求。,,,,
3、,按大偏心受拉构件计算,,,,,3、,按大偏心受拉构件计算,,,,
,根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)D.0.2,受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度计算公式如下:,,,,,,根据《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)D.0.2,受弯、大偏心受拉或受压构件的最大裂缝宽度计算公式如下:,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,,,,,,,,,,,,
,钢筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.8,%,,,,钢筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.6,%,,
,纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度C=,20,mm,,,,纵向受拉钢筋的混凝土净保护层厚度C=,20,mm,,
,纵向受拉钢筋直径d=,4,mm,,,,纵向受拉钢筋直径d=,5,mm,,
,纵向力对截面重心的偏心距e0=,1417.5,mm,,,,纵向力对截面重心的偏心距e0=,990,mm,,
,大偏心受拉构件,系数α1=,0.020,,,,,大偏心受拉构件,系数α1=,0.021,,,
,大偏心受拉构件,系数α2=,1.053,,,,,大偏心受拉构件,系数α2=,1.057,,,
,钢筋表面特征系数ν=,1.0,,,,,钢筋表面特征系数ν=,1.0,,,
,混凝土强度等级,C40,,,,,混凝土强度等级,C40,,,
,混凝土轴心抗拉标准值ftk=,2.39,N/mm2,,,,混凝土轴心抗拉标准值ftk=,2.39,N/mm2,,
,钢筋的弹性模量ES=,210000,N/mm2,,,,钢筋的弹性模量ES=,210000,N/mm2,,
,混凝土的弹性模量ES=,32500,N/mm2,,,,混凝土的弹性模量ES=,32500,N/mm2,,
,计算截面的有效高度h0=,215,mm,,,,计算截面的有效高度h0=,160,mm,,
,受拉钢筋的截面面积AS=,0.5bh0ρte,=,860,mm2,,受拉钢筋的截面面积AS=,0.5bh0ρte,=,480,mm2
,位于偏心力一侧的钢筋至截面近侧边缘的距离,a′=,20,,,,位于偏心力一侧的钢筋至截面近侧边缘的距离,a′=,20,,
,按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力,,,,,,按长期效应准永久组合作用计算的截面纵向受拉钢筋应力,,,,
,σsq=,391.82,N/mm2,,,,σsq=,265.24,N/mm2,,
,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,,,,,,裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数,,,,
,ψ=,0.629,,,,,ψ=,0.176,,,
,取值ψ=,0.629,,,,,取值ψ=,0.400,,,
,计算最大裂缝宽度ωmax=,0.183,mm,<,0.2mm,,计算最大裂缝宽度ωmax=,0.113,mm,<,0.2mm
,故管道裂缝宽度满足安全要求。,,,,,,故管道裂缝宽度满足安全要求。,,,,
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