2020水利水电工程压力钢管设计规范

水利水电工程压力钢管设计规范0目 次施总则

……………施²术语与符号

……………………$施术语 $²符号 ⁵$

……………!施一般规定

……………………!²明管 ／$地下埋管—坝内埋管

…………………0…………………0⁵钢衬钢筋混凝土管

…………4回填管

……………………—材料 $施

………$²止水、软垫层、钢筋和混凝土材料

…………8⁵水力计算 ／一般规定

…………………²水电站压力管道 ／$泵站工程及输水工程压力管道 04结构分析 ²施一般规定

…………………²²

………⁵$地下埋管—坝内埋管

…………………!…………………8⁵钢衬钢筋混凝土管

…………04回填管

……………………施!岔管 —施

………—²荷载和允许应力 ⁵$结构设计

…………………!8构造要求 —施一般规定

…………………—²

………⁵$地下埋管—坝内埋管

…………………4…………………8⁵钢衬钢筋混凝土管

…………84回填管

……………………／／管道防腐 ²施一般规定²防腐涂装

…………………²…………………²0水压试验安全监测

……………………!……………………／附录A明管结构分析方法

……施施荷载计算及结构分析 施²支承环内力分析 施$管壁抗外压稳定分析 ／—加劲环抗外压强度及稳定分析

……………0⁵摩擦系数

…………………施4通气孔面积

………………施附录附地下埋管结构分析方法

………………$钢管承受内压应力分析

……$²抗外压稳定分析 !附录录坝内埋管结构分析方法

………………0施钢管、钢筋与混凝土联合承受内压的应力分析 0²抗外压稳定分析和通气孔面积计算 ／附录D钢衬钢筋混凝土管结构分析方法 施附录E回填管结构分析方法 ²施荷载计算及应力分析²管壁抗外压稳定分析

……²……4$管道抗浮分析—管壁刚度分析

……………!……………8⁵管侧土的综合变形模量 84回填管镇墩稳定分析

……0附录¹岔管结构分析方法 4内加强月牙肋岔管近似计算方

…………4²三梁岔管加强梁近似计算方法

……………!$球形岔管近似计算方法 ²—贴边岔管近似计算方法 ²⁵无梁岔管近似计算方法 4标准用词说明 $标准历次版本编写者信息 —条文说明 ⁵C 总 则C为贯彻执行国家的技术经济政策，规范水利水电工程压力钢管的设计做到安全可靠、技术先进、经济合理、环保节能，制定本标准。*本标准适用于常规水电站、抽水蓄能电站、泵站、输水工程等的压力钢管设计。。压力钢管的级别划分应按照²水利水电工程等级划分及洪水标准》执行。4水利水电工程压力钢管可分为下列型式：C明管。*地下埋管。坝内埋管。钢衬钢筋混凝土管。回填管。g其他管型。5本标准主要引用下列标准：O碳素结构钢+锅炉和压力容器用钢板低合金高强度结构钢+厚度方向性能钢板涂装作业安全规程涂漆工艺安全及其通风净化钢涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第钢部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级／压力容器用调质高强度钢板水电站压力钢管用钢板+室外给水设计标准钢(钢结构设计标准²水工建筑物抗冰冻设计规范水电水利工程压力钢管制作安装及验收规范(水工建筑物抗震设计标准⁵水工金属结构防腐蚀规范水工混凝土结构设计规范²水利水电工程等级划分及洪水标准／水工隧洞设计规范⁵水利水电工程调压室设计规范水工建筑物荷载设计规范(低焊接裂纹敏感性高强度钢板g水利水电工程压力钢管的设计除应符合本标准规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。²* C术 语C明管¹暴露在空气中的压力钢管。*地下埋管¹埋入岩体中，钢管与岩壁之间填筑混凝土或水泥砂浆的压力钢管。。坝内埋管¹埋埋设在混凝土坝体内的压力钢管。4钢衬钢筋混凝土管土¹由钢衬与钢筋混凝土组成并共同承载的压力管道。5回填管¹埋在沟内并回填土石的压力钢管。g垫层管¹e钢管与混凝土之间设软垫层的压力钢管。7岔管e输水管道分岔处的压力钢管管段。8三梁岔管e用U形梁及腰梁加强的岔管。9月牙肋岔管e分岔处用插入管内的月牙形肋板加强的岔管。0球形岔管e分岔处为球壳，主管和支管与球壳面交接处用补强环加强的岔管。C无梁岔管e分岔处用多节锥管加强的岔管。+*贴边岔管埋e分岔坡口边缘焊有补强板加强的岔管。。抗外压稳定临界压力土å钢管承受外压时维持稳定的最高理论压力值。4加劲环å管外侧设置的用于提高钢管抗外压稳定，或为加强钢管制作、安装时刚度的环状结构。5支承环å钢管与支座间起支承、加固作用的环状结构。g阻水环¹地下埋管、坝内埋管或钢衬）始端起截水作用的环状结构。7止推环¹钢管外壁设置的阻止钢管轴向移动的环状结构。8 管壁等效翼缘宽度 ’e¹凝混参与加劲构件共同工作的两侧管壁的计算宽度。9软垫层¹在钢管外壁与混凝土之间设置的低变形模量材料。0伸缩节’两段钢管之间用于适应温度变化和地基不均匀沉陷而设置的具有伸缩或角变位性能的联结部件。C止水填料å混伸缩节和进人孔结构中设置的具有止水性能的充填物。*焊缝系数埋’在计算中考虑管壁焊接质量、成型误差和热影响而采用的不大于O的允许应力折减系数。。钢管圆度偏差e钢管同一截面处相互垂直的两直径最大差值。板4壁厚裕量³计算厚度之外考虑钢管锈蚀、磨损等另行增加的管壁厚度。5水压试验’按规定进行的充水加压试验，以检验设计、材料、制造、安装等方面质量，消除部分残余应力，钝化缺陷，保障钢管安全运行。g膜应力³沿钢管厚度均匀分布的拉压）应力及管壁平面内的剪应力。7弯曲应力 ³沿管壁厚度变化的正应力，其最大值发生在管壁的表面处。8整体膜应力³在内水压力作用下，满足基本力的平衡条件而产生的、沿截面厚度均匀分布的应力，其影响范围遍及整个结构，不具有自限性。9局部膜应力³在内水压力作用下因管壳不同锥体连接处母线的不连续，造成整体结构不连续。满足变形协调关系而产生的、沿截面厚度均匀分布的应力，其影响范围仅限于结构局部区域。0局部膜应力应弯曲应力³土³沿管壁厚度上同时存在局部膜应力和弯曲应力，其最大值发生在管壁的表面处。C峰值应力³局部结构管壳不连续或者加强构件约束产生的弯曲应力，或者温度产生的局部热应力统称为峰值应力，具有自限性。*符 号D钢管钢衬）内直径；混凝土弹性模量；⁵钢材弹性模量；H作用水头；钢岔管膜应力区应力集中系数；²岔管局部应力区应力集中系数；P内水压力；O球形岔管球壳内半径或三梁式岔管、月牙肋岔管、无梁岔管的虚拟球内半径；钢管钢衬）内半径；钢管钢衬）管壁计算厚度；钢材线膨胀系数；钢材容重；混凝土泊松比；钢材泊松比；焊缝系数；钢材屈服强度；P钢材抗拉强度；~钢管轴向正应力；钢管环向正应力；剪应力；］设计允许应力；钢岔管膜应力区允许应力；²岔管局部应力区允许应力。能。 布 置C一般规定C管道线路布置应与工程区域的相关规划相协调，并符合工程总体布置要求，考虑地形、地质、环境、水力学、施工、交通、运行管理、建设征占地、既有地面地下设施等因素，经技术经济比较后确定。*电站工程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，电站工程还应考虑电站运行方式及其在电力系统中的地位等因素，经技术经济比较后确定。。管径应根据技术经济比较确定。可根据线路布置和内压变化情况分段定出几种管径。变径次数不宜过多。4管道布置应考虑控制管内压力流态，正常运行条件下，电站工程管道顶面应在最低压力线以下输水工程管顶线宜布置在最低压力线以下。5电站工程明管、坝内埋管、钢衬钢筋混凝土管以及水轮机前不设进水阀的地下埋管、回填管，在管道首端应设置快速闸阀）门和必要的检修设施。g管道进口闸阀）门下游必须设置通气装置。充水阀出水水流不得封堵通气孔口。通气孔上端应设在启闭室之外，孔口高于设计最高运行水位，并应有防护设施。7电站工程管道进口闸阀处应设充水阀或旁通充水管，充水阀或充水管面积不宜大于通气孔面积的，不应超过通气孔面积的，并应满足管道充水时间要求。8电站工程管道转弯半径不宜小于+倍管径，输水工程管道转弯半径可适当减小。位置相近的平面转弯和立面转弯宜合并，位置相近的弯管和渐缩管宜合并成渐缩弯管。(9渐变段长度不宜短于钢倍管径。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。0在管道低点宜设置排水阀等设施，其数量、直径应结合管道系统自排能力和管段放空时间计算确定。C抽水蓄能电站压力钢管应根据水流的双向性，确定管道布置，尤其是进出口、渐变段渐缩段、岔管和弯管的型式。*管道在穿越厂坝分缝或其他建筑物分缝及过断层处，应考虑不均匀变形等因素的影响，采取适当管道过缝或过断层技术措施，可设伸缩节或垫层管等。压力钢管穿过厂房上游墙处，宜设软垫层。。输水工程管道条数应根据供水对象的规模、重要性、供水保证率、受水区水源数量及调蓄能力等因素，经技术经济比较后确定。如采用双条管道或多条管道输水时，管道之间的连通管数量及断面应按相关要求确定。4输水工程管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距，应根据建筑物基础结构、路面种类、卫生安全条件、管道埋深、管径、施工条件、管内工作压力、管道上附属构筑物大小等确定，并符合+的规定。5不具备明挖沟槽敷设条件的输水工程管道，可选择架空、顶管、沉管和水平定向钻等工艺施工，并应根据需要采取相应保护措施。g输水工程调流调压设施、检修阀、排水阀、通气阀孔）等设施的设置、型式和数量应根据管道布置、运行管理和水力过渡过程分析成果要求确定。7地形等条件允许时，可优先在输水管线适当位置设调压井或调压塔，减小运行中可能产生的水锤压力。8结合地形条件和运行管理要求，在输水工程管道上每间隔埋宜设置一个检修阀室井。穿越河渠）道、铁路、高等级公路可根据相关要求设置检修阀。检修阀前或后宜设8置通气设施和检修进人孔，两者宜结合布置。9输水工程管道高点或隆起点和长平缓段应设通气设施。平缓管段每间隔左右宜设通气设施。0在管径大于等于O的输水工程管道平直段上必要位置宜设置检查孔，检查孔宜与通气设施结合布置。*明 管C明管线路宜避开滑坡、崩坍、泥石流等不良地质段。不能避开山洪、坠石等影响时，应采取其他管型如洞内明管、地下埋管或外包混凝土的钢管。遇有河沟可用倒虹吸管或管桥等型式，并应考虑洪水和泥石流等对这些建筑物的影响。*在钢管可能发生意外事故危及电站设备和人员安全的部位，应设置事故排水和防冲设施。。明管底面应高出其下地表以上。4明管宜布置成分段式。分段式明管转弯处宜设置镇墩，其间钢管可用支墩支承，两镇墩间应设置伸缩节，伸缩节宜设在镇墩下游侧。波纹管伸缩节可设置在管段中部。5超过埋的直线管段，宜在其间加设镇墩。布置在软基上的管段，镇墩间距宜适当减小。g支墩间距应通过钢管应力分析，可按附录A计算，并考虑安装条件、支墩型式和地基条件等因素确定。在两相邻镇墩之间，支墩宜等间距布置。设有伸缩节的一跨，间距宜缩短。7支座型式可按管径等因素选择鞍型滑动支座、平面滑动支座、滚动支座、摇摆支座等型式。在钢管两侧温差较大的区域，宜在支座上设置侧向限位措施。地基可能产生不均匀沉陷或管道通过活动断裂区域，应采取相应工程结构措施。8管道沿线应布置排水沟和交通道，并应在钢管下设置横向排水沟。9在高地震区和地震高发区，压力管道失事对其他建筑物可能产生严重危害时，不宜采用明管。／0寒冷地区管道应根据运行要求设置必要的保温措施。。地下埋管C地下埋管线路应选择地形、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。管道埋深宜适中，覆盖岩层厚度要求可按附录+计算。*洞井型式平洞、斜井、竖井）及坡度，应根据布置要求、工程地质条件和施工因素等选用。长度和高差过大的斜井和竖井，可布置中间平段。。宜结合施工支洞、排水廊道等在合适的位置设置检修进人孔。4地下埋管宜减少主管条数。并列的主管宜同期建设，当有分期完工或单管充水要求时，应满足岩体在施工期和运行期的稳定及强度要求。5对于埋置较深的钢管应研究地下水位与管道的关系。外水压力较大时应布置排水防渗系统，其措施应安全可靠，宜能检修，并监测地下水位变化。g地下埋管的起始位置应根据内水压力和地质条件，并结合工程布置的具体情况确定。地下厂房前或地下埋管出洞前的钢管长度不宜小于钢管最大静水头的⁵倍。4坝内埋管C压力钢管的平面位置宜位于坝段中央，管径不宜大于坝段宽度的，不应大于坝段宽度的。*管线在坝体铅垂面中的布置应进行方案比较，包括下列因素：C钢管对坝体稳定和应力的影响。*工程量和水头损失的大小。。钢管安装、坝段混凝土的施工条件以及相互干扰。O5钢衬钢筋混凝土管C布置在混凝土坝下游面的管道及引水式电站或输水工程沿地面布置的管道可采用钢衬钢筋混凝土管。沿地面布置的钢衬钢筋混凝土管宜视管道规模和地形条件进行土体回填。*混凝土坝下游面钢衬钢筋混凝土管的平面位置宜位于坝段的中央，对于拱坝宜沿径向布置。。钢衬钢筋混凝土管在下游坝面的位置，应经技术经济论证确定，可采用下列形式：C斜直管段紧贴于下游坝面管道外包混凝土的底面与下游坝面一致。*坝下游面预留管槽，管道可部分或全部布置于坝面以内。g回填管C回填管线路应选择地形、地质条件相对优良的地段，宜避开崩坍、滑坡等不稳定土层，以及活动断层、流砂、淤泥、人工填土、湿陷性黄土、永久性冻土、膨胀土、地下水位高和涌水量大的地段。必须敷设时，应采取保证管道施工及运行安全的工程措施。*钢管宜敷设在挖掘的沟槽中。钢管的埋置深度应根据地质、地基状况、外荷载、地下水位、地层冻结深度、地表植被、环境温度、交通、河流冲刷等因素确定。。回填管转弯处，应根据管线布置通过稳定计算确定是否设置镇墩。回填管沿线一般不设伸缩节，但对敷设在地震区或穿过活动断裂带的管道，沿线应设置必要数量的伸缩节，宜布置在伸缩节井内。4寒冷地区回填管管顶宜布置在冻土深度以下，管顶埋置深度小于冻土深度的管道应采取保温措施。5多条回填管平行安设在同一沟槽中时，相临两条管道之间的净距除应满足公式⁵）的要求外，还应满足施工要钢钢求，不宜小于。)“钢¯¬"A ⁵)钢钢oo¯o¯²）ooA ）oo8

H 钢

V X／X／Ho+钢²⁵)式中相邻两管之间的净距，；"土的容重+；oHo管顶之上覆土深度，；土的内摩擦角，；钢钢管外径，；V地面车辆轮压。²4 材 料C钢 材C钢管管壁、支承环、岔管及其加强构件等主要受力构件应使用镇静钢。钢材的性能及技术要求应符合国家现行有关标准的规定，材料屈服强度和抗拉强度取值应符合表钢的规定。C宜采用的碳素结构钢有⁵的于级钢板；低合金高强度结构钢有、、、、、、O的、级钢板；压力容器用低焊接裂纹敏感性调质高强度钢、；锅炉与压力容器用钢有、、、R等。明管、岔管宜采用压力容器用钢。其他受力构件如明管支座滚轮等可采用⁵碳素结构钢，⁵低合金高强度结构钢⁵优质碳素结构钢以及于O碳素铸钢等。表C常用钢材强度指标钢种钢号标准）交货状态钢板厚度／埋埋常温强度指标屈服强度抗拉强度碳素结构钢⁵）热轧、控轧或正火“钢能⁵OO⁵O⁵O⁵O⁵⁵）“钢能⁵OO⁵O⁵O⁵O⁵钢+表C续）钢种钢号标准）交货状态钢板厚度／埋埋常温强度指标屈服强度抗拉强度低合金高强度结构钢⁵）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“钢能⁵OO⁵>板O于能+⁵O⁵O⁵O⁵OO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOOOOOO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOOOOOO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOOOOOO）“钢能OOOO钢板表C续）钢种钢号标准）交货状态钢板厚度／埋埋常温强度指标屈服强度抗拉强度低合金高强度结构钢O）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>板O于能+OOOOOOOOO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOOOOOO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOOO）“钢能OOOO>板O于能+OOOOO压力容器用调质高强度钢RRR）调质淬火加回火）OOO锅炉和压力容器用钢）热轧、控轧或正火+于钢能⁵O能⁵O⁵O⁵OO⁵OO⁵O⁵表C续）钢种钢号标准）交货状态钢板厚度／埋埋常温强度指标屈服强度抗拉强度锅炉和压力容器用钢）热轧、控轧或正火+于钢能⁵O能⁵OO⁵OO⁵OO⁵OO⁵OR）正火OO能OOOOOOOOR）OOOOOO低焊接裂纹敏感性高强度钢¹）（回火或淬火加回火OOOOO¹）OOOOO¹）OOOOO¹）OOOOO¹）OOOOO¹）OOOO协议钢能表C续）钢种钢号标准）交货状态钢板厚度／埋埋常温强度指标屈服强度抗拉强度水电站压力钢管用钢*）热轧、控轧或正火O⁵OO⁵O⁵O*）淬火加回火或（加回火OOOOOOOOO*）淬火加回火或（加回火OOOOOO*）淬火加回火或（加回火OOOOOO*当采用强度等级为Q或以上的钢材，应采用性能稳定、经验成熟、经过工程实际考验或经过试验充分论证的钢种。当采用本标准未列出的其他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不应低于表钢同级别钢材的有关规定。。用作主要受力构件的钢材，除应符合钢材国家标准或行业标准规定的化学成分和力学性能等技术要求以外，还应满足下列条件：C应具有良好的焊接性能以及焊接接头的韧性焊后强度不低于母材。沿板厚方向受拉的构件用材，还应符合T+的要求。每张钢板均应进行检查。月牙肋钢岔管肋板及向性能级别可按表+选用。。需经冷弯的构件应做冷弯试验。4冲击韧性指标、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执行。(表。月牙肋钢岔管肋板Z向性能级别板厚／埋埋及向性能级别⁵—O⁵O⁵O⁵³4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。³5钢的弹性模量

可用²，泊松比’可用，线膨胀系数

可用C，容重

可用用³+。³*止水、软垫层、钢筋和混凝土材料C止水、软垫层、钢筋和混凝土材料应符合国家现行的有关标准。*套筒式伸缩节止水材料可用油浸麻、橡胶、石棉、聚四氟乙烯等。高水头伸缩节止水材料应作专门研究。法兰及人孔止水材料可采用橡胶聚四氟乙烯石棉、铅等。。钢管外包软垫层材料可选用聚氨酯软木、聚苯乙烯泡沫板、聚乙烯塑料板等软垫层材料稳定变形模量的适用范围为²，厚度常用范围为。软垫层材料应具有材料稳定性、设计要求的物理力学特性、耐久性、防腐性、可黏贴性以及经济性等。垫层管的软垫层材料的弹性模量和厚度应经过计算确定，必要时可进行试验验证。4管周、镇墩和支墩所用混凝土和钢筋材料应符合的有关规定。85 C一般规定C水力计算应包括水头损失计算和水锤计算，计算应符合下列规定：C压力管道和附属设备的水头损失，宜进行下列部分计算：摩擦引起的沿程水头损失进水口段、渐缩段、渐扩段、弯管、岔管以及阀门等引起的局部水头损失。水锤计算应结合工程实际合理确定计算工况并提供下列计算成果：最高压力线最低压力线。*应根据设计阶段、工程规模等选用解析法、数值分析法等计算水锤压力，必要时，应进行模型试验。在计算分析、试验的基础上，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。*水电站压力管道C水电站压力管道水锤计算工况应根据工程实际、电站在电力系统的运行情况，按⁵确定。初步计算可按下列工况进行：C正常运行水位最高压力计算应符合下列要求：C）钢管水锤：相应于水库正常蓄水位，由钢管供水的全部机组突然同时丢弃负荷。调压室或压力前池最高涌浪：相应于水库正常蓄水位，经由调压室或压力前池供水的全部机组突然同时丢弃满负荷。钢／）经论证分析认为电站运行时不可能同时丢弃全部负荷时，可按丢弃部分负荷计算。钢管水锤与调压室或压力前池涌浪如有重叠可能时应计及相遇效应。钢管末端压力升高值取值不应小于正常蓄水位静水压力的。最高运行水位最高压力计算应符合钢条钢款的规定，水库水位应为最高发电水位。。最低压力计算应符合下列要求：钢管水锤：相应于水库可能出现的最低发电水位由钢管供水的全部机组除一台外都在满发未带负荷的一台机组由空转增荷至满发或全部机组由+负荷增至满负荷或最大引用流量。调压室最低涌浪相应于水库可能出现的最低发电水位，共调压室调台机组由台增至调台满负荷发电或全部机组由+负荷增至满负荷或最大引用流量；共调压室的全部机组同时丢弃全负荷，调压室涌波的第二振幅；共调压室的全部机组瞬时丢弃全负荷，在流出调压室流量最大时一台机组启动从空载增至满负荷。）当系统有特殊运行要求时可根据具体情况确定增荷幅度。钢管水锤与调压室或压力前池涌浪如有重叠可能时应计及相遇效应。*对抽水蓄能电站的管道，应结合引水道、调压室和机组特性分别进行发电、抽水两种运行工况计算在不同负荷变化条件下的水锤值，并应附加一定裕值。。泵站工程及输水工程压力管道C应按工程运行过程中可能出现的事故停泵、启泵、关阀、O开阀、正常运行及流量调节等工况，进行水锤计算和防护设计。*对于具有分岔进水、汇流出水的泵站，水泵出口最大压力上升，应根据连接于泵站总管上的泵组台数和电气主接线的连接方式，按照可能同时发生断电事故的泵站台数进行计算，必要时可按各种可能的组合工况进行计算。。最高压力不应超过正常静水压力的⁵倍。4输水系统任何部位不应出现水流气化、液柱分离现象。钢g C一般规定C钢管按弹性工作状态计算所得应力，不应大于表钢的规定，并满足下列规定：C若钢材屈强比P大于，应以³P计算允许应力。地下埋管和坝内埋管的管壁和加劲环承受外压力的允许压应力，应按明管采用。。使用新钢种时应视其机械性能的可靠程度酌情降低允许应力。铸钢件和主厂房内的明管应按表钢的允许应力降低^，弯管降低^，岔管的允许应力见表。有限元计算时，峰值应力的允许应力可提高至钢材屈服强度乘以焊缝系数，但钢管其他应力类型允许应力均应符合表钢规定。g地下埋管、坝内埋管可只需计算整体膜应力。对于受力复杂的地下埋管、坝内埋管可通过有限元法计算局部应力。*焊缝无损探伤抽查率和焊缝系数9值，应按表²采用。。各计算点应力应满足下列强度条件：C按平面结构计算应满足公式+：~；~；；9²²e²~；~；；9

］ +）*按空间结构计算应满足公式+：；~¹；~；~¹~¹¹²²²eee²²；~¹；~；~¹~¹¹

9］9+）式中eee轴向、环向、径向正应力²，以拉~ ；

为正；²+表¹钢管允许应力应力区域膜应力区局部应力区荷载组合基本特殊基本特殊应力类型整体膜应力局部膜应力局部膜应力局弯曲应力局部膜应力局部膜应力局弯曲应力允许应力明钢管³³³³³³地下埋管³³³³³³坝内埋管³³³³³³³回填管³³³³³³注：地下埋管满足埋深要求可按附录,计算，才能按表¹中地下埋管取用允许应力；若埋深不足，可按附录,处理。注：坝内埋管膜应力区特殊荷载组合允许应力³仅适用于按明管校核情况，其他情况都用，参见附录。注：钢衬钢筋混凝土管中钢衬按钢材的屈服强度³取值，见附录。板表*焊缝无损探伤抽查率及焊缝系数φ!"#$—#&#'Ø)*'P№φ½'/0')*'P№φ½'/0'1234N6¹7ø934:$"0000²Ⓒ>34:$"⁵000!"?@9③BCD!⁵EBCD!、$GH0ƒ：4gt№OP½$$QØV34N6¹WN6。XYt№'ZV—#!"，$7ø934[\]，4，$Ⓒ>34\，\`aficd!"`aV"；e4f$D7ø9gⒸ]}6）Piƒ34\，\`agt№VXY½P，$V'Ølm；&#!"；Mp7ø934[\$4q9r、、t‰lvw]，4f$Ⓒ>34\，Wf$DPiƒ34\。ƒ：!"：#½$ƒ‰4d。ƒ：/0'{|QQV'~。&&

剪应力²；；

¹焊缝系数，应按表²确定；相应计算工况的允许应力²。4钢管抗外压稳定计算见附录、附录B和附录。安全系数不得小于下列值：C明管：钢管管壁和加劲环为。*地下埋管、坝内埋管和钢衬钢筋混凝土管光面管和锚筋加劲的钢管管壁为，用加劲环加劲的钢管管壁和加劲环为。。回填管：钢管管壁为。5回填管的竖向变形计算见附录，最大竖向变形应满足下列规定：C内防腐为水泥砂浆的回填管最大竖向变形不应超过管径的²^于+^。*内防腐为延性良好的涂料的回填管最大竖向变形不应超过管径的^。g回填管抗浮计算见附录，抗浮安全系数不应小于。7管壁厚度应比计算值至少增加锈蚀裕量，对泥沙磨损、腐蚀较严重的钢管，应专门论证。结构计算管壁厚度应不计入壁厚裕量。*明 管C明管结构分析的荷载及计算工况，应按表钢确定。*分段式明钢管、支墩和镇墩上的作用力及计算方法可按A进行。。支承环的支承型式，应结合整个管道工程的技术经济条件选择。可采用侧支承或下支承型式见附录A中图。支承环应力分析计算可按附录A进行。4管壁抗外压稳定临界压力计算可按附录+进行。加劲环抗外压稳定临界压力和应力分析计算可按附录板进行。⁵能表¹明管结构分析的计算工况与荷载组合序号荷载基本荷载组合特殊荷载组合正常运行工况放空工况工特殊运行工况水压试验工况施工工况充水工况地震工况备注¹内水压力正常运行水位的静水压力水水水水水水压水正常运行水位的最高压力压压水水水水水水水最高运行水位的最高压力压水水压水水水水水水压试验内水压力水水水压水水水水水钢管结构自重压水压压压压压水%钢管内的满水重压水压压水水压水重钢管充水钢放水过程中,管内部分水重水水水水水压水水⁵由温度变化引起的力的压水压水压水压水力管道直径变化处钢转弯处及作用在堵头钢闸阀钢伸缩节上的水压力压水压压水水压水*镇墩钢支墩不均匀沉陷引起的力压水压水水水压水引风荷载压或9水水水压或9水水水9雪荷载水水水水水水水水荷施工荷载水水水水压水水水¹地震作用水水水水水水压水水管道放空时,管内外气压差通气孔面积和气压差可按附录力计算)水压水水水水水水:正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算的:对于分段式明管,由温度变化引起的力,即伸缩节和支座的摩擦力计:除了验算明管放空时的抗外压稳定性,还应考虑放空时明钢管由于太阳照射一侧温升引起的弯曲应力和侧向位移计5镇墩、支墩地基应坚实、稳定，宜设置在岩基上，地基应力最大值不得超过地基的允许承载力。墩体体形尺寸应有利于基础应力均匀分布。连续式明管，其镇墩设计时应计及温度作用和轴向荷载对钢管内力的影响，明管镇墩应校核正常运行、水压试验状态下的强度和稳定性。镇墩、支墩若置于土基、半岩基上，除应满足承载力及稳定等要求外，应合理控制地基最大应力和最小应力比值，还应研究基础沉陷对钢管内力的影响。平面或空间转弯处和一管多岔处等受力不对称的镇墩，应采取措施防止扭转。当镇墩较高，其建基面距钢管合力作用点的距离较大时，还应进行抗倾覆验算。g宜计算钢管的固有频率，使之避开机组等的振动频率，并对运行提出建议。7明钢管安装和检修时，应考虑日照面和阴影面温差引起的位移，并应采取固定钢管的措施。。地下埋管C地下埋管结构分析中应由钢管、混凝土衬砌、围岩共同承受内水压力，并应考虑三者之间存在缝隙。结构分析及覆盖岩层厚度要求可按附录钢执行。混凝土衬砌承受山岩压力及传递围岩抗力，结构分析方法可按照／执行。承受山岩压力情况与传递内压情况，可分别计算，不予叠加。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。稳定分析可按附录²执行。* 地下埋管结构分析的荷载和计算工况，应按表²确定。。地下埋管应利用围岩的承载能力。其承载能力应在对工程地质条件作充分的研究后确定。对复杂地质条件和重要工程，(宜采用有限元法进行分析。表*地下埋管结构分析的计算工况与荷载组合序号荷 载基本荷载组合特殊荷载组合正常运行工况放空工况特殊运行工况施工工况备注钢内水压力正常运行水位的最高压力Q压————最高运行水位的最高压力Q——压——²地下水压力—压———+施工荷载灌浆压力和未凝固混凝土压力）———压—板管道放空时造成的管内外气压通气孔面积和气压差计算见附录）—压———：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算4邻近厂房上游钢管末端以及与施工支洞相交的钢管段，其围岩单位抗力系数应酌减取值。5地下埋管承受的地下水压力值，应根据勘测资料并计及水库蓄水和引水系统渗漏、截渗、排水措施等因素确定。与钢筋混凝土衬砌段相连的钢管，以及与相邻压力管道钢筋混凝土衬砌段距离较近的钢管，设计时应分析研究钢筋混凝土衬砌开裂而增加地下水压力的可能性。4坝内埋管C坝内埋管结构分析应按照下列原则：C承受内水压力时坝内埋管结构分析应符合下列要求：C）坝内埋管应视为钢管、钢筋和混凝土组成的多层管共同承受内水压力，在最大内水压力作用下，钢管外围8坝体混凝土不应出现贯穿性裂缝并计及钢管与混凝土间的施工缝隙和温度缝隙影响。结构分析可按附录钢执行。重要的工程宜结合坝体做有限元分析。外围混凝土最小厚度在钢管半径与直径之间的坝内埋管的联合承载应经论证后确定。）外围混凝土最小厚度小于钢管半径的坝内埋管宜按钢管单独承载设计，允许应力按照表钢坝内埋管项取值。但宜避免由于内水压力外传使得外围混凝土形成贯穿性裂缝。设有软垫层的钢管可按明管设计。在外围混凝土具有一定的承载能力且能满足强度和正常使用要求时经论证允许应力可比表钢明钢管项的值略予提高但不得超过其钢倍；也可按传力垫层坝内埋管设计，计算方法可按附录板执行。*全部外压应由钢管承受，钢管稳定分析可按附录²执行。*坝内埋管结构分析的荷载和计算工况，应按表²确定。表*坝内埋管结构分析的计算工况与荷载组合序号荷 载基本荷载组合特殊荷载组合正常运行工况放空工况单独承载校核特殊运行工况施工工况备注钢内水压力正常运行水位的最高压力Q压—压———最高运行水位的最高压力Q———压——²坝体渗流水压力—压————+施工荷载灌浆压力和未凝固混凝土压力）————压—板管道放空时通气设备造成的气压差通气孔面积和气压差计算见）—压————：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算／。坝体渗流水压力可假定沿管轴线直线分布，钢管上游端，坝下游面处为零H为上游正常蓄水位时钢管上游端的静水头为折减系数，可根据采用的防渗、排水、灌浆等措施取。最小外压不应小于²。5钢衬钢筋混凝土管C钢衬钢筋混凝土管作用荷载及其组合应根据其布置型式按表钢确定。表C钢衬钢筋混凝土管结构分析的计算工况与荷载组合序号荷 载基本荷载组合特殊荷载组合正常运行工况放空工况特殊运行工况地震工况施工工况备注钢内水压力正常运行水位的静水压力———压——正常运行水位的最高压力Q压—————最高运行水位的最高压力Q——压———²管道结构自重压—压压——+钢管内的满水重压—压压——板温度作用压—压———⁵管道直径变化处、转弯处及作用在堵头、闸阀、伸缩节上的水压力压—压压——能坝体渗流水压力P—压————(施工荷载灌浆压力和未凝固混凝土压力）————压—8管道放空时，通气设备造成的气压差通气孔面积和气压差计算见）—压————／地震作用———压——O坝体变位作用P压—压压——：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算坝体渗流水压力、坝体变位作用只出现在坝下游面钢衬钢筋混凝土管地面式钢衬钢筋混凝土管道设计时无需考虑。O*钢衬钢筋混凝土管钢衬和环向钢筋的设计可按附录于进行。。钢衬钢筋混凝土管应按联合承载结构设计，由钢衬与外包钢筋混凝土共同承受内水压力。在正常工况最高压力作用下，总安全系数；不应小于。在特殊工况最高压力作用下，总；应不小于。经专门论证总安全系数可酌减，但减小值不应超过。4钢衬钢筋混凝土管进行强度设计时，可不计及钢衬与管道混凝土间由于混凝土干缩、温度等因素引起的缝隙的影响。5布置在混凝土坝下游面的钢衬钢筋混凝土管应连接为整体结构，在上、下游水压力、管道内水压力和坝体自重等荷载作用下，可采用有限元法计算或试验方法分析管道结构应力，并应根据管、坝结合面上的正应力和剪应力在管、坝间设置键槽、锚筋等。管道轴向力应由钢衬和钢筋混凝土共同承担。g管道上弯段应配置锚固钢筋，其数量应按上弯段承受的不平衡水压力、水流离心力等计算确定。坝下游面钢衬钢筋混凝土管道上弯段与坝体的连接处受力复杂，大型工程宜进行三维有限元法分析或试验研究。7钢衬钢筋混凝土管抗外压稳定分析可按附录²进行，外水压力取值不应小于²。8钢衬钢筋混凝土管道在正常运用条件下允许管道混凝土出现径向裂缝。混凝土允许最大裂缝宽度及计算方法可按的有关规定执行。9管道混凝土在施工期应采取温控措施。温控措施可按温度应力分析结果确定。g回填管C回填管结构分析中，钢管可按柔性管计算，由钢管和回填土共同承载。*回填管结构分析中，应对管道结构的强度进行计算，并+钢应进行抗外压稳定、抗浮和刚度验算计算荷载和工况应按表²确定。对地基不均匀的回填管，应考虑地基不均匀沉降的影响。对于直径大、埋深浅的回填管宜对地震作用的影响进行专门研究。表*回填管结构分析的计算工况与荷载组合序号荷 载基本荷载组合特殊荷载组合正常运行工况放空工况特殊运行工况水压试验工况施工工况充水工况备注钢内水压力正常运行水位最高压力Q压——————最高运行水位的最高压力Q——压————水压试验最高压力———压———²钢管结构自重压压压压压压—+钢管内的满水重压—压压———板钢管充水、放水过程中管内部分水重—————压—⁵由温度变化引起的力压—压—压压—能土压力压压压压压压—(地下水压力—压—————8荷载P压压压—压压—／施工荷载————压——O管道放空时，管内外气压差通气孔面积和气压差可按附录能计算）—压—————：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算地面临时堆积荷载和地面车辆荷载不同时计算两者取大值参与计算。。回填管上的作用力及强度计算方法可按附录钢进行。4回填管放空工况的抗外压稳定计算可按附录²进行。²5回填管抗浮计算可按附录+进行。g回填管刚度计算可按附录板进行。7回填管在正常运行和特殊运行时，应力除应满足+的规定外，管壁最大环向应力不应超过。8埋设管道的地基应满足地基承载力的要求。镇墩应满足承载力和稳定的要求，计算方法可按附录能进行。9回填管承受的地下水压力，可根据回填管沿线地下水条件分析确定。+7 岔 管C布 置C岔管布置应结合地形地质条件，与主管线路布置、水电站及泵站厂房等建筑物布置协调一致，布置方案应做技术经济比较，并应符合下列原则：C结构合理，安全可靠，不产生较大的应力集中和变形。水流平顺，水头损失小，减少涡流和振动。常规水电站岔管分岔后流速宜逐步加快。对于重要工程的岔管宜做水力学模型试验。。制作、运输、安装方便。4经济合理。*岔管形式的选择应进行技术经济比较，影响因素包括制作和土建费用、水头损失、内水压力的大小、岔管尺寸和受力条件、布置形式、工程经验等。。岔管主、支管轴中心线宜布置在同一平面内。三梁岔和贴边岔的主管、支管底部可布置在同一高程上。4岔管布置可选用下列形式：1ª1▲1²ª1。。3ª1@1。14$44C1ª1▲1²ª1。。3ª1@1。14$44图4C非对称✓形布置+板*对称设形一级或两级分岔布置，如图²所示。²ª1 41ª1β²β1β3▲14@1 $4图4*对称✓形布置。三岔形布置，如图板+所示。41。。▲1@14$4图4。三岔形布置5岔管最低部位宜布置排水管。高水头岔管顶部凸出处宜布置排气设施。gD值较大的岔管宜采用对称布置；采用外加强梁加固的梁式岔管，U梁部分内伸的形式U梁的截面高度。*荷载和允许应力C岔管结构分析的荷载和计算工况应符合表钢钢和表钢²的规定。⁵表CC明岔管计算工况和荷载组合荷载组合基本荷载组合特殊荷载组合运行工况正常运行工况放空检修工况特殊运行工况水压试验工况地震工况内水压力正常运行水位的静水压力————压正常运行水位的最高压力Q压————最高运行水位的最高压力Q——压——水压试验压力———压—温度作用P压—压—压管道放空时内外气压差—压———地震作用————压：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算仅完全露天的明岔管考虑温度作用。表C*埋藏式岔管计算工况和荷载组合荷 载基本荷载组合特殊荷载组合运行工况正常运行工况放空检修工况特殊运行工况施工工况水压试验工况内水压力正常运行水位的静水压力—————正常运行水位的最高压力Q压————最高运行水位的最高压力Q——压——水压试验压力————压地下水压力—压———灌浆压力及未凝固混凝土荷载———压—管道放空时内外气压差—压———：正常运行水位和最高运行水位的最高压力见⁵水力计算*岔管允许应力的选择应符合下列规定：C明岔管包括露天的明岔管、埋在镇墩中的岔管）和地+能下埋藏式岔管，允许应力值应按表²采用。不设镇墩的回填管岔管可按明岔管计算，但应考虑管周土压力。表*允许应力取值应力区域部 位荷载组合基本特殊整体膜应力区钢膜应力区的管壁³³局部膜应力区距加强构件⁵’以内及转角点处管壁中面³³肋板、补强环³³局部膜应力应弯曲应力²距加强构件⁵’以内及转角点处管壁表面、补强板以及承受弯矩的加强构件³³注：若钢材屈强比P大于，应以P计算允许应力。注：有限元计算时，峰值应力的允许应力取值可较本表规定酌情提高，宜小于钢材屈服强度乘以焊缝系数，但钢岔管其他应力类型允许应力均应符合本表规定。注+：解析法只需计算管壁整体膜应力与表面应力及肋板、补强环等构件的应力。地下埋藏式岔管距主厂房不宜太近。其埋深可按附录+计算确定。在不满足埋深的情况下，可不计岩石抗力。在满足埋深的情况下，宜考虑钢岔管与围岩联合承载进行设计，设计方法可按附录+进行。。结构设计C岔管的主要结构型式可按下列规定选用：C月牙肋岔管，如图钢钢所示。三梁岔管，如图钢²所示。。球形岔管，如图钢+所示。贴边岔管，如图钢板所示。无梁岔管，如图钢⁵所示。(@K1▲K1α1 β $(6α²α0¿*▲K1¿*βα1@K1▲K1α1 β $(6α²α0¿*▲K1¿*βα1α0α²@K1rr图CC月牙肋岔管@K17Uββα²@K17Uββα²▲1@K1▲1βUα²7rβα1α²βα1α²U@K1rr(b3M0Y (c3图C*三梁岔管8*▲1F!(t0*▲1F!(t03▲1 (t3L@1BββL@1F!▲1>)@1>)@1▲1▲1F!rR0(trR0BrR0β BrR0@1F!▲1>)(管30Y (岔3r图C。球形岔管r▲K1>(B13βα1α²▲K1>(B13βα1α²>(B²3@K1βα@K1*(ββα▲K1@K1rr▲K1 βα@K1*(ββα▲K1@K1rr(a3M0管 (岔30管图C5无梁岔管／*构造要求应符合下列规定：C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。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。肋宽比大于+的月牙肋岔管宜设置导流板。无梁岔管、球形岔管内部应设置导流板。。大型岔管宜按变厚设计。。岔管体形参数宜符合下列规定：C月牙肋岔管宜符合下列规定：）分岔角9宜用。）钝角区基本锥腰线折角O宜用。支锥管腰线折角²宜小于；主锥管腰线折角钢宜用。）最大公切球半径O宜为主管半径r的²倍。三梁岔管宜符合下列规定：）分岔角9对于对称设形宜用，非对称设形宜用，三分岔宜用。）主管宜用圆柱管，分岔后锥管腰线折角钢²可用，宜用。。球形岔管宜符合下列规定：）9对称设形宜用，三分岔宜用。）球壳内半径O宜取主管内半径r的能倍，主管内半径较大时取较小值。）相邻支管孔口净距¹弧长）可按公式）计算，且大于：¹³¹板（²）+³板（²）

）式中O球壳内半径，；球壳厚度，。4贴边岔管宜符合下列规定：O）分岔角9宜用。）主管腰线折角钢宜用。）支管腰线折角²宜用。）支管半径i与主管半径r之比不宜大于，不应大于。5无梁岔管宜符合下列规定：）对称设形分岔角9宜用，非对称设形宜用。球壳片曲率半径与主管r的比值设形无梁岔管宜取，非对称设形无梁岔管宜取，主管内半径较大者，可取较小值。）腰线转折角；不宜大于，若各节等厚，则小直径处可增大至。球壳片与连接锥管可不相切但连接处球壳片切线与锥管母线间的夹角不宜大于。球壳片在各顶点处应做成圆弧状圆弧半径可取⁵倍壁厚，与球壳片相连的锥管应做相应修正。4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。重要工程的岔管宜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。岔管厚度及加强梁计算应符合下列规定：C管壁厚度的计算：膜应力区的管壁厚度计算球形岔管壁厚可按公式板）计算，三梁岔管、月牙肋岔管、贴边岔管及无梁岔管壁厚可按公式板）计算：O［［²e9）］

板）板）三梁岔管、月牙肋岔管、无梁岔管局部应力区的管壁板钢厚度可按公式板）计算：r）］式中 P—内水压力²；该节钢管最大内半径，；O球壳内半径，；该节钢管半锥顶角；焊缝系数，见表；］、］按表²取值²。

板）钢 ²）对于三梁岔管、月牙肋岔管、无梁岔管壁厚应取公式板）与公式板）计算值的大值。岔管膜应力区应力计算系数钢的取用月牙肋岔管及三梁岔管可取；无梁岔管及球岔可取；贴边岔管可按表板取值。表4贴边岔管C值表分岔角9，，，支管与主管直径之比D／DQ⁵板板+能⁵板(——Q：D、D为支、主管在其轴线交点处的直径。岔管局部应力区应力集中系数²的取用：三梁岔管可近似取；月牙肋岔管或无梁岔管可按图板选用。）用式板）于式板）确定的管壁厚度，可作为进一步分析或试验的依据并可根据分析或试验成果进行修正。月牙肋岔管、三梁岔管和球形岔管的加强梁或肋板的近似计算可按附录¹进行，必要时可采用有限元法进行分析。5岔管抗外压稳定计算可采用主管直径按圆柱管估算，按²tr(r/ttr1²0100401²010040±060709080ƒL$3按²².01.±1.06 8 10 1² 14 16 18 ²0 ²²/图4应力集中系数*参考曲线照明钢管或地下埋管校核抗外压稳定，安全系数不应低于主管的取值，如图板所示。g对于明岔管，当钢板厚度太大或加强结构复杂而导致制造困难时，应进行结构优化，选用更高强度等级的钢材，也可按钢衬与钢筋混凝土联合受力的设计原则进行设计，并应进行专门研究，钢岔管允许应力可按表²中明岔管允许应力选用。钢衬钢筋混凝土岔管设计时宜选用贴边、无梁和月牙肋钢岔管。7根据围岩覆盖条件，地下埋藏式岔管可考虑钢岔管与围岩共同承受内水压力，计算方法应符合附录¹的规定。板+8 C一般规定C管壁最小厚度包括壁厚裕量，除满足结构分析要求外，还应考虑制造工艺、安装、运输等要求，保证必需的刚度。管壁最小厚度不宜小于公式）的计算值，也不应小于。对于直径大于埋的压力钢管管壁最小厚度宜适当增加。’“板 ）式中单位均为埋埋，’值若有小数，应予进位。*钢管壁厚变化处宜保持内径不变。管壁厚度级差宜取。不同管壁厚度钢板的对接焊当厚度差大于应将较厚板的接口处刨成+的坡度。。纵向焊缝不应布置在横断面的水平轴线和垂直轴线上，与其夹角应大于，相邻管节纵缝弧线错距不应小于。环向焊缝间距，直管不宜小于。岔管、弯管等结构不宜小于下列各项之大值：O倍管壁厚度。。4弯管段相邻管节转折角不宜大于。5直径改变的渐变圆锥管，锥顶角不宜大于。g焊缝按重要性可分为下列三类：C一类焊缝，主要包括下列类型：钢管管壁纵缝、厂房内按明管设计的钢管管壁环缝、坝内垫层管的环缝、凑合节合拢环缝及预留环缝。岔管管壁的纵缝、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组合焊缝。板板。）人孔颈管的对接焊缝、人孔颈管与颈口法兰盘和管壁的连接焊缝。闷头焊缝及闷头与管壁的连接焊缝。支承环对接焊缝和主要受力角焊缝。二类焊缝，主要包括下列类型：除列入一类环缝的其他钢管管壁环缝。加劲环、阻水环、止推环的对接焊缝及与钢管连接的角焊缝。。三类焊缝，不属于上列范围的其他焊缝。7钢管安装完毕后，圆度偏差不应大于，且不应超过。8钢管施焊的预热要求，应符合的规定。9符合下列情况之一者，应进行消除残余应力处理。如采用其他消应措施，则应进行有关试验论证。C钢管壁厚超过下列数值：）。）。）。高强钢。其他钢种经研究后确定。岔管等形状特殊的管节。。冷加工成型的钢管壁厚超过下列数值：）。）。）高强钢。其他钢种经研究后确定。*明 管C分段式明钢管的支座应保证钢管轴向能自由伸缩并应能防止横向滑脱。在可能沉陷的地基上的支座，在支座旁及支承环⁵两侧应预留调整钢管高程的千斤顶顶托位置。对于岔管、支管不埋入混凝土的构架式支管段，其支座还应能适应横向移动。支座宜设置可拆卸的防尘罩。*寒冷地区的明钢管，应有防止钢管、岔管、通气管和伸缩节等设备结冰的可靠措施，还应防止冰块流入管内。运行时管内流速不得小于结冰流速。。镇墩、支墩混凝土强度等级不应低于。在寒冷地区，墩底应深埋至冻土线以下，抗冻等级应按T²的规定执行。钢管进出镇墩上下游端面处可沿管周设置柔性防水材料。4分段式钢管的弯管宜埋于镇墩内，弯管端部应设置止推环。向上凸的弯管应配置锚固件。镇墩应采取措施，保证镇墩的整体性和稳定性。镇墩混凝土内应配置钢筋。钢管运行后，若镇墩混凝土裂缝宽度较大，应在混凝土表面涂敷密闭材料。5靠近主厂房的分岔管处的镇墩与主厂房基础间宜用沉降缝分开。g伸缩节应能满足轴向、径向和角变位的要求，并应有足够的刚度。套筒式伸缩节的内套管外表面应喷涂耐磨涂层。7支座垫板长度应根据管长、水温、气温、合拢时温度等因素确定，并应留有裕量。8应根据检修需要在钢管上设置适当间距的进人孔，直径不宜小于。进人孔内侧宜设导流板。9通过活动断裂带的地面明钢管，宜采用多个柔性伸缩节组合的布置形式，以适应工程正常使用年限内可能出现的各向不均匀变形。。地下埋管C钢管与围岩间的混凝土应均匀密实，阻水环和加劲环附近应加强振捣，混凝土强度等级不应低于，必要时可研究在混凝土中加入膨胀性掺和料的可能性。板能*地下埋管包括岔管）应采取下列灌浆措施：C平洞倾斜角小于的缓斜井应对顶拱进行回填灌浆顶拱回填灌浆压力不得小于²，且应在混凝土浇筑后至少达到^的强度才能开始。钢管与混凝土间宜进行接触灌浆。灌浆压力不宜大于²，且应在顶拱回填灌浆后至少Q方可进行。如回填灌浆量大，泌水条件差，还应再推迟。接触灌浆宜在气温最低季节施工。。地下埋管宜进行围岩固结灌浆。灌浆压力不宜小于²。对于高强钢管宜在钢管安装前进行围岩固结灌浆。如经试验证实，固结灌浆确能提高岩石承载能力，可在结构分析中使用灌浆后的承载能力。4钢管壁上灌浆孔宜预留且应进行保护灌浆后应严密封堵。灌浆过程中，应进行监测。高强钢管壁不宜开设灌浆孔，可采用其他方法灌浆。。在钢管与混凝土衬砌段连接处，其外包混凝土不应分缝，应至少深入钢管段，混凝土衬砌末段应配置过渡钢筋。在钢管起始端应设置阻水环，并宜布置环状防渗帷幕及排水设施。4外水压力较大的地下埋管应建立可靠的排水系统，并应设置排水洞，必要时可沿管轴线建立岩壁或管壁排水系统。5末端有闸阀的钢管，一定长度内由计算定）应设置止推环。在钢管与厂房边墙相交段宜设置软垫层。g钢管管壁与围岩之间的净空尺寸，应视施工方法和结构开挖、回填、焊接、有无锚固加劲构件等）而定。凡钢管就位以后需要在管外焊接作业者，净空尺寸不应小于，加劲环距岩壁应大于。7可利用调压井、施工支洞等设置进人通道。8钢管抗外压稳定措施宜采用加劲环，宜在加劲环上布置半圆形或方形的串浆孔。光面管在弯管处应设置加劲环，其他管段每隔宜设置一道构造加劲环在断层带或岩体破碎(带区域，加劲环宜加密。4坝内埋管C坝内埋管的施工可在坝体内预留钢管槽内进行。钢管槽的尺寸应满足钢管安装和混凝土回填的要求，钢管壁至槽壁和槽底的最小距离宜大于。槽的两侧应预留键槽和采取灌浆措施或采用键槽和插筋。纵坡台阶应打毛。两侧槽壁应预埋固定钢管的埋件。回填钢管槽混凝土时，应有严格的温控措施，并应控制混凝土浇筑速度。*坝体纵缝在钢管穿越处应与管轴线垂直。应研究施工期坝块变形对钢管的影响并采取适当处理措施。若缝面变位较大，宜在纵缝处设置预留环缝。。钢管与坝体混凝土间应进行接触灌浆，灌浆压力宜用²。钢管预留灌浆孔管壁外侧应设补强板。灌浆后应严密封堵。4钢管起始端应设置埋入坝体混凝土的阻水环，在其后宜设置排水设施。5采用垫层管的坝内埋管，宜在管道上半周范围内铺设软垫层，垫层末端厚度应采用+的坡度逐渐变小。当钢管设有加劲环时包角范围内的加劲环也应采用垫层进行包裹。5钢衬钢筋混凝土管C钢衬钢筋混凝土管横截面外轮廓宜采用方圆形，也可用多边形。*钢衬钢筋混凝土管中的环向受力钢筋，可采用O级或O级钢筋，选用的钢衬材料的屈服强度宜与钢筋的屈服强度标准值相近。。管道环向受力钢筋宜适当多布置于接近混凝土外表面。8最外层钢筋的布置宜与管道外轮廓一致。4管道中钢筋的连接宜采用对接方法。环向钢筋的接头应与钢衬纵缝错开，环向错距不应小于。5管道混凝土的厚度可根据便于钢筋的布置和混凝土施工等因素确定。g管道混凝土强度等级不低于。7全背式钢衬钢筋混凝土管道与下游坝面连接部位应设置键槽或台阶，并应布置插筋。坝体键槽面内宜适当布置钢筋。8采用下游坝面预留槽的钢衬钢筋混凝土管，坝面预留槽两侧面与管道混凝土之间，宜设置软垫层。9 沿钢衬钢筋混凝土管道宜设置便于检查、维护的交通设施。0钢衬钢筋混凝土管钢衬的起始端应设置阻水环，在其后宜设排水措施。g回填管C敷设于砂砾石、碎石、砂、粉土等相对均匀的柔性基础上的管道，可不设人工土弧基础。敷设于岩石和坚硬黏性土层上的管道，宜在管道下方设置人工土弧基础。软、硬地基变化处，应在硬地基段设置长度不宜小于两节标准管的过渡砂垫层。在流沙等土壤松软地区应对管道进行基础处理采用混凝土基础时，宜为圆心角的连续式基础，所采用混凝土强度等。*采用人工土弧基础的回填管，人工土弧基础应采用中粗砂或细碎石铺设，不宜采用人工碎石。管底以上部分人工土弧基础的尺寸可根据工程需要的砂基角度确定。管底以下部分人工土弧基础的厚度可按公式）确定，但不宜大于。Q+D） ）式中Q管底以下部分人工土弧基础厚度，；D管道直径，。板／。回填钢管在安装及回填施工时应在管内设置内支撑，并注意防止损坏防腐层。4回填钢管两侧和管顶以上埋范围内的回填材料，应由沟槽两侧对称运入槽内，不得直接回填在管道上。回填其他部位时，应均匀运入槽内，不得集中推入。在管顶以上埋范围内回填土时，应注意不损坏管道。回填应及时进行，并注意防止浮管。5回填土中不得掺有混凝土碎块、石块和大于的坚实土块。需要拌和的回填材料，应在运入槽内前拌和均匀，不得在槽内拌和。g回填材料应分层夯实，从管底基础部位开始到管顶以上埋范围内应采用人工回填，管顶埋以上部位，可采用机械从管道轴线两侧同时夯实。回填时每层的虚铺厚度，动力打夯机械时不宜大于，人工回填时不宜大于。7回填土压实系数应符合下列规定：C管底垫层的压实系数范围为^^。管两侧的压实系数不应低于^^。。管顶以上的回填土压实系数应根据地面要求确定不应低于^。8位于车行道下的回填管，铺设后立即修筑路面；位于软土地层以及低洼、沼泽、地下水位高地段的回填管，沟槽回填宜先用中、粗砂将管底腋角部位填充密实后，再用中、粗砂分层回填到管顶以上。9因埋深大或地面荷载大而导致刚度要求的管壁厚度过大的回填管，可采用加劲环式钢管或全周外包混凝土的工程措施。外包混凝土厚度和配筋应按承受上覆土压力和侧向土压力及地面荷载通过计算确定。0采用加劲环措施的回填管管线中不宜设置伸缩节或补偿接头。为防止管道地基非均匀沉降和温差应力危害管道而设置的伸缩设施，宜采用不需更换止水填料的波纹管伸缩节或配套补偿O接头，并设置伸缩节检修井。C一侧邻近冲沟或陡坎的回填管，应对冲沟和边坡、沟底和陡坎采取加固措施。必须穿越冲沟的回填管，宜从沟头或沟尾通过，应综合设计沟顶的截水、排水、导水工程、坡面的防护工程、沟底的稳管及防冲蚀工程导水沟宜将水导入天然泄水沟中。钢9 C一般规定C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。*钢管工地焊缝两侧预留区域应按相同技术要求进行表面处理和补涂。回填管工地焊缝如采用特殊补口工艺进行处理，其技术要求及设计寿命应不低于管道主体防护标准。。与生活饮用水直接接触的防腐蚀材料应符合饮用水卫生安全要求。4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。5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钢规定的定级，热喷金属涂装应不低于+级，与混凝土接触的表面应达到²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钢中规定的+级。g喷射清理后，表面粗糙度值范围取值可根据涂层类别按表能选定。表g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R梁／／埋OOOO7其他技术要求按⁵执行。*防腐涂装C压力钢管外壁与混凝土接触部分可采用不含苛性钠水泥²浆或无机改性水泥浆防护，干膜厚度。*压力钢管内、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。垫层管和回填管外壁）涂料配套见表²，明钢管与大气接触的外壁涂料配套见表²。表*C压力钢管内壁涂料配套表序号涂层系统涂料种类涂层厚度埋钢底层厚浆型环氧沥青防锈底漆⁵面层厚浆型环氧沥青防锈面漆⁵²底层超厚浆型环氧沥青防锈底漆O面层超厚浆型环氧沥青防锈面漆O+底层无机富锌或环氧富锌）O面层超厚浆型环氧沥青O板一次成膜漆无溶剂环氧树脂漆O⁵一次成膜漆改性环氧石英砂浆O能一次成膜漆无溶剂聚氨酯用于供水工程）O(底层改性环氧O中间层超厚浆型）改性环氧玻璃麟片O面层超厚浆型）改性环氧玻璃微珠O8底层锌或锌铝合金）O封闭底层专用环氧封闭漆O封闭面层改性耐磨环氧漆O表**明钢管与大气接触的外壁涂料配套表序号涂层系统涂料种类涂层厚度埋钢底层环氧富锌或无机富锌）O中间层环氧云铁O面层丙烯酸聚氨酯O²底层环氧富锌或无机富锌）O中间层厚浆无溶剂环氧O面层丙烯酸聚氨酯O+表**续）序号涂层系统涂料种类涂层厚度埋+底层锌或锌铝合金）O底层无溶剂聚氨酯O面层天门冬氨酸聚脲O板底层环氧富锌O中间层环氧云铁O面层氯化橡胶O。回填管外壁防腐除可采用压力钢管涂装方式外，还可采用环氧树脂玻璃钢、三层结构聚乙烯、熔结环氧粉末、聚烯烃胶黏带等方式。防腐层及厚度要求见表+于表+。表。C环氧树脂玻璃钢外防腐层构造加强级构 造厚度／埋埋）底层树脂）面层树脂）玻璃布）面层树脂）玻璃布）面层树脂）面层树脂“+表。*三层结构聚乙烯外防腐层构造钢管直径／埋埋构 造）环氧粉末涂层／／埋）胶黏剂层／／埋）聚乙烯层普通级加强级OOO8⁵OO(O²／OO⁵²OO(O+板表。。熔结环氧粉末外防腐层构造类型构造厚度／／埋普通级加强级单层—OO双层底层OO面层OO表。4聚烯烃胶黏带防腐层构造类型构造总厚度／埋埋普通级加强级特加强级聚丙烯胶黏带）底漆）厚胶型聚丙烯胶黏带(O聚乙烯胶黏带）底漆）防腐黏胶带内带））保护黏胶带外带）4回填管内壁除可采用压力钢管涂装方式外，其他常用防腐层构造及厚度见表板于表板。表4C钢管水泥砂浆内防腐层厚度要求管径／埋埋厚度／埋埋机械喷涂手工涂抹O8—OO—O²钢板O钢板钢能O⁵(O钢能8O8O5腐蚀严重地区或重要的回填管宜采用牺牲阳极阴极保护与涂装联合保护，牺牲阳极阴极保护系统的设计按照⁵执行。⁵表4*钢管液体环氧涂料内防腐层厚度要求内防腐层等级干膜厚度埋普通级O加强级O特加强级O表4。钢管熔结环氧粉末内防腐层厚度要求内防腐层等级厚度／／埋普通级O加强级O能0 水压试验C明管和回填管宜作全长整体水压试验。管道较长、内压变化较大的钢管可做分段或分节水压试验。*在未经明确论证和严格过程质量控制的情况下，下列结构应做水压试验：C岔管。岔管宜在工厂内进行水压试验。新型构件，如新型伸缩节和人孔。。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。。水压试验压力不应小于⁵倍正常运行情况最高内水压力，也不应小于特殊工作情况最高内水压力并应符合下列规定：C考虑围岩分担内水压力的岔管水压试验的压力值应根据地下埋藏式岔管体形、试验条件以及水压试验工况允许应力，通过计算确定。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。加、减压速度宜不大于。。岔管水压试验宜进行两个完整的压力循环过程。4岔管等重要结构试验模型可在水压试验和测量应力、应变后，续作破坏试验。实测整体屈服压力安全系数折算为原型后）不得低于。实测破坏压力安全系数不得低于。5水压试验宜符合运行状态，排除闷头等对钢管的影响。评价钢管的安全度应考虑试验状态与运行状态的差别。g钢管现场水压试验时，应监测镇墩变位和混凝土裂缝。水压试验过程中应做好安全防范工作。对重要的岔管进行水压试验时，应做应力应变和变形监测。(7回填管进行水压试验前，应符合下列规定：C非隐蔽管道的固定设施已按设计要求安装合格。管道附属设备已按要求紧固、锚固合格。。管道的镇墩、锚固设施混凝土强度已达到设计强度；未设置镇墩、锚固设施的管道，应采取加固措施并检查合格。试验管段所有敞口应封堵，不得有渗水现象。试验管段不得采用闸阀做堵板不得有消火栓、水锤消除器、安全阀等附件。g 于。7管道顶部回填土宜留出接口位置以便检查渗漏处。8回填管试验管段灌满水后，宜在不大于设计压力的条件下充分浸泡后再进行试压，浸泡时间应符合下列规定：C无水泥砂浆衬里的回填管，浸泡不少于。有水泥砂浆衬里的回填管，浸泡不少于。9回填管水压试验合格后，应及时回填沟槽其余部分。8C 安全监测C凡属于下列情况之一者应做安全监测设计：C²级压力钢管。²的+级压力钢管。。重要的输水管道。4采用新结构、新材料、新工艺、新设计理论和方法的压力钢管。*安全监测设计应遵循下列原则：C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。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。。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。。安全监测项目应根据钢管的级别、结构特点和地质条件，从下列各项中选定：C主要受力构件应力。钢筋应力。。外包混凝土应力。温度水温、气温、管温、混凝土温和地温。内水压力。g外水压力地下埋管、坝内埋管。位移明管镇墩、支墩位移、伸缩节室处分缝沉降和伸缩节位移以及钢管附近边坡位移。钢管振动振型、频率和振幅。地下水排水流量。／0渗漏水流量钢管始端阻水环后的排水管、伸缩节、进人孔等处。C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。*混凝土裂缝。。其他。4施工期和运行期安全监测设备应采取有效的保护措施。重要的安全监测设备损坏后应及时补设或改设其他监测设备。应设置必要的交通、平台、照明等。5监测仪器设置后，即应开始监测，并应及时整理分析资料。O附录A 明管结构分析方法C荷载计算及结构分析C分段式钢管和镇墩、支墩荷载计算公式可按表钢选用。表C分段式钢管和镇墩、支墩荷载计算公式序号力作用力名称计算公式作用力符号结构受力部位上段下段管壁支墩镇墩温度升降升降钢管轴方向钢管自重力钢=力¹；应应应应压压²关闭的阀门及闷头上的力²A²=板P力力力力压压+弯管上的内水压力²A+=板P应应——压压板渐缩管的内水压力¬A= ²²P板板 钢 ²应应应应压压⁵弯管中水的离心力的分力²O板 的应应——压压能套筒式伸缩节端部的内水压力¬A= ²²P⁵板 钢 ²应应——压压(温度变化时套筒伸缩节止水填料的摩擦力A能=¬D钢4钢ß钢P应——应压压8温度变化时支座对钢管的摩擦力(=力¹；应——应压压压能钢表C续）序号力作用力名称计算公式作用力符号结构受力部位上段下段管壁支墩镇墩温度升降升降／垂直管轴方向钢管自重分力；压压压O钢管中水自重分力Qw；压压压径向内水压力P=H"w压压注钢：管轴向作用力符号：应为钢管下行方向；—为钢管上行方向。注：上段指镇墩以上，下段指镇墩以下。注设有波纹管的伸缩节应计入波纹各向变位所产生的作用力取值由厂家提供。表钢中钢管计算截面的轴向力钢8；管道轴线倾角，；¹支承环间距，；单位管长钢管自重；P内水压力²；D钢管内径，；钢²渐缩管最大、最小内径，；钢²套管式伸缩节内套管外径和内径，；钢伸缩节止水盘根沿管轴向长度，；钢伸缩节止水填料与钢管的摩擦系数；支座对管壁的摩擦系数；O钢管内满负荷时水的流速，；w"水的重度+；ww单位管长管内水重；²H内水压力，算至计算截面管道中心，以水柱高度计，；单位管长的钢管自重³与水重w之和；w每跨管内水重；每跨钢管自重。*钢管管壁和加劲环、支承环应力分析，可采用结构力学和弹性力学两种方法计算。其四个基本部位见图）为：C跨中图²上©。支承环旁膜应力区边缘图²上上。。加劲环及其旁管壁图²上③。4支承环及其旁管壁图²上*。）θ@) ) 7ƒ）θ443 1²0.78）。图*应力分析的基本部位。采用结构力学法计算，应符合下列规定：C管壁和加劲环、支承环应力计算公式，见图+钢和表+，计算点应选在相当应力之大值处。rrτxθ。θσxτθrτθxτxrσθ图。C微元应力能+表。C管壁、加劲环、支承环应力计算公式结构力学法）断面应力计算公式跨中支承环旁膜应力区边缘加劲环及其旁管壁支承环及其旁管壁纵断面钢钢——r r钢=’H)——²²e r)²=’ 9———+—Re；+=¹———板VR<Re；板=JR———¹TR*R=Ja支承环腹板)R——~~；横断面e~钢e~钢e~钢e~钢力Ae~钢=’²²²²钢²= V)’——+++=，管壁内缘应，外缘可—；；；钢= )’注表中的荷载包括管内水重、管自重、内水压力及地震力。A包括沿管轴方向并引起管壁~的各项轴力，以拉力为应，见表。应力位置见图。注：计算点应选在相当应力之大值处。注：因¹较小，可忽略不计。注：在支承环和加劲环旁管壁中面，因其值较小，故¹可不计。注VR—RTR计算见附录²表+钢各式中：；e环