1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上HDPE雙壁波紋管道環(huán)剛度設(shè)計計算探討HDPE雙壁波紋管具有抗外壓能力強、程造價低、施工方便、摩阻系數(shù)小，流量大、良好的耐低溫，抗沖擊性能、化學穩(wěn)定性佳、使用壽命長、優(yōu)異的耐磨性能等特點，已越來越多地被應用于排水管道工程，國產(chǎn)產(chǎn)品標準中管材環(huán)剛度有2、4、（6.3）、8、（12.5）、16等六個等級，而HDPE雙壁波紋管環(huán)剛度的選用及管道埋深、溝槽的開挖與回填土要求之間的關(guān)系無疑是設(shè)計的重點，筆者根在總結(jié)設(shè)計及及施工的基礎(chǔ)上探討了環(huán)剛度的選用與管道埋深及溝槽開挖回填之間關(guān)系，供相關(guān)人員參考。1、 管材環(huán)剛度計算（1）環(huán)剛度需滿足公式埋地塑料排水管道按“管土共同作用”機

2、理承受外壓荷載的作用，通常用控制埋設(shè)管道的變形率來選擇所需的環(huán)剛度。根據(jù)埋地塑料排水管道工程技術(shù)規(guī)程CJJ143-2010中規(guī)定，在外壓荷載作用下，塑料排水管道豎向直徑變形率不應大于管道允許變形率的5%，即應滿足下列公式： （1） （2）考慮到管道設(shè)計安全系數(shù)1.5，則本次論文設(shè)計中按考慮。式中：-管道在組合荷載作用下的最大豎向變形(m)；該值不超過0.05，本次按0.033設(shè)計；-變形滯后效應系數(shù)，取1.5計算；-管道變形系數(shù)，按管道基礎(chǔ)中心角時，取0.1計算；-每延米長度管道管頂?shù)呢Q向土壓力標準值（KN/m）；-地面荷載（車輛荷載或堆積荷載）對管道的作用，其準永久值系數(shù)，=0.5；-車輪荷

3、載傳遞到管頂處的豎向力標準值（kN/）；-管道計算直徑（m）；-管材的環(huán)剛度（KN/）；-管側(cè)土的綜合變形模量（KN/）。（2）不同管頂覆土厚度下延米管道管頂?shù)呢Q向壓力標準值可按下式計算： （KN/m） （3）-每延米管道上管頂?shù)呢Q向土壓力標準值（KN/m）；-回填土的重力密度，取18KN/m；-管頂至設(shè)計地面的覆土厚度（m）；-管道外徑（m）。（3）作用在管道上的可變作用（地面車輛荷載或地面堆積荷載）標準值根據(jù)國標，設(shè)計車輛荷載按城市橋梁設(shè)計荷載標準CJJ77-98中城A-A級和城-B級取值，地面堆積荷載按10kN/計。兩者取較大值計算。變作用（地面車輛荷載或地面堆積荷載）標準值計算結(jié)果：

4、作用在管道上的可變作用標準值 表-1（m）城-A級城-B級地面堆載136.7425.52101.522.417.810215.813.62102.511.8611.781039.288.76103.5-104-104.5-105-105.5-106-106.5-107-107.5-108-10 注：-車輪荷載傳遞到管頂處的豎向壓力標準值（KN/）；（4）管側(cè)土的綜合變形模量可按下式計算： （4） （5）式中：-管側(cè)回填土在要求的壓實密度時相應的變形模量（MPa），應根據(jù)實驗確定，當缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可參照表-4采用，根據(jù)給排水管道工程施工驗收規(guī)范中要求，管側(cè)回填土壓實度不小于95%，所采用的回填

5、土為40mm的碎石，綜上分析，可按10考慮；-基槽兩側(cè)原狀土的變形模量（MPa），應根據(jù)實驗確定，當缺乏實驗數(shù)據(jù)時，可參照表1采用；-與（管中心槽寬）和（管外徑）的比值有關(guān)的計算參數(shù)；，-與（管中心槽寬）和（管外徑）的比值有關(guān)的計算參數(shù)； 參數(shù) 選用表 表-2 / / 1.522.53450.13.062.041.631.41.171.050.22.51.831.521.341.151.040.41.81.521.351.241.111.030.61.431.291.211.151.0710.81.81.131.091.071.031.0111111111.50.730.780.820.860

6、.930.9820.570.640.70.760.860.952.50.470.540.610.680.810.9330.40.470.540.610.760.940.30.370.440.510.670.8750.250.30.370.430.610.83參數(shù)及 表-31.522.53450.2520.4350.5720.680.8380.9480.7480.5650.4280.320.1620.052管側(cè)回填土和槽側(cè)原狀土的變形模量（MPa） 表-4 回填土壓實系數(shù)（%）原狀土標準貫入錘擊數(shù)N63.5土的類別8590951004N1414N2424N5050礫石、碎石571020砂礫、砂卵

7、石、細粒土含量12%35714砂礫、砂卵石、細粒土含量12%13510粘性土或粉土（WL50%），砂石粒含量25%13510粘性土或粉土（WL50%），砂石粒含量25%-14N2437注：1.表中數(shù)據(jù)適用于10m以內(nèi)覆土，覆土超過10m時，上表數(shù)值偏低；2.回填土的變形模量Ee可按要求的壓實系數(shù)采用；表中的壓實系數(shù)（%）系指設(shè)計要求回填土壓實后的干密度與該土在相同壓實能量下的最大干密度的比值；3.基槽兩側(cè)原狀土的變形模量En可按標準貫入試驗的錘擊數(shù)確定；4.Wl為粘土的液限；5.細粒土系指粒徑小于0.075mm的土；6.砂礫系指粒徑為0.0752.0mm的土。（5）環(huán)剛度公式簡化推導：將公式（

8、2）、（3）、（4）、（5）代入公式（1）得： （6）2、 設(shè)計參數(shù)分析從公式（6）可以看出，管道所采用的環(huán)剛度與管道管頂覆土厚度、管道溝槽開挖寬度、現(xiàn)狀土密實度及回填土材質(zhì)與壓實度密切相關(guān)，本次對這些參數(shù)做如下分析：（1）管頂覆土厚度對于重力排水管，管頂覆土厚度與項目區(qū)地質(zhì)條件、上游管道埋深等有關(guān)；對于已定項目區(qū)內(nèi)已設(shè)計排水管道，其值為定值。（2）A從上表可以看出，當管道覆土2.5m時，該值為變值，主要是以道路等級及管道覆土有關(guān)的參數(shù)，主要體現(xiàn)車輛荷載產(chǎn)生的影響；B當管道覆土2.5m時，該值為定值，主要體現(xiàn)地面堆積荷載所產(chǎn)生的影響。（3）從表中可以看出值主要隨與的變化而變化：1）=1時，=1

9、，即該值與溝槽開挖寬度與無關(guān)，為定值；當1時，在管道管徑已定的情況下，隨著溝槽開挖寬度的增大而增大，當1時，在管道管徑已定的情況下，隨著溝槽開挖寬度的增大而減??；2）當設(shè)計條件已定時，溝槽兩側(cè)原狀土的變形模量為定值，可由項目地質(zhì)勘察報告中查出。溝槽回填一般為中粗砂石回填，回填壓實密度為95%，因此管側(cè)回填土在要求達到壓實密度時，相應的變形模量為7.0MPa，大小只與溝槽開挖寬度B有關(guān)。從上面分析可知：溝槽兩側(cè)原狀土的變形模量En大于Ee時，溝槽開挖寬度越小對管材環(huán)剛度越有利，此時溝槽開挖寬度滿足規(guī)范要求即可；1時，溝槽開挖寬度越大對管材的環(huán)剛度越有利（在設(shè)計階段根據(jù)工程具體情況考慮是否增大溝槽

10、開挖寬度來減少管材的環(huán)剛度；在后期施工工程中如出現(xiàn)溝槽兩側(cè)原狀土的變形模量數(shù)據(jù)低于原地堪數(shù)據(jù)，導致原設(shè)計管道環(huán)剛度偏小時，可通過增加溝槽開挖寬度來解決）。3設(shè)計實例 管側(cè)回填土和槽側(cè)原狀土的變形模量（MPa） 表-3 回填土壓實系數(shù)（%）原狀土標準貫入錘擊數(shù)N63.5土的類別8590951004N1414N2424N5050礫石、碎石571020砂礫、砂卵石、細粒土含量12%35714砂礫、砂卵石、細粒土含量12%13510粘性土或粉土（WL50%），砂石粒含量25%13510粘性土或粉土（WL50%），砂石粒含量25%-14N2437注：1.表中數(shù)據(jù)適用于10m以內(nèi)覆土，覆土超過10m時，上

11、表數(shù)值偏低；2.回填土的變形模量Ee可按要求的壓實系數(shù)采用；表中的壓實系數(shù)（%）系指設(shè)計要求回填土壓實后的干密度與該土在相同壓實能量下的最大干密度的比值；3.基槽兩側(cè)原狀土的變形模量En可按標準貫入試驗的錘擊數(shù)確定；4.Wl為粘土的液限；5.細粒土系指粒徑小于0.075mm的土；6.砂礫系指粒徑為0.0752.0mm的土。 管頂最大覆厚度Hs的允許范圍（m）綜合變形模量Ed（MPa）環(huán)剛度（KN/）46.381.51.01.51.01.81.02.821.02.21.02.51.02.831.03.41.03.71.04.041.04.41.04.71.05.051.05.41.05.71.06.061.06.41.06.71.07.071.07.41.07.71.08.0溝槽底部的開挖寬度，應符合設(shè)計要求；設(shè)計無