d2600mm管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算,,,,,,d1800mm管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算,,,,,

一、,已知條件,,,,,一、,已知條件,,,,

,管道強(qiáng)度等級,III,級,,,,管道強(qiáng)度等級,III,級,,

,裂縫荷載,272.00,kN/m,,,,裂縫荷載,183.00,kN/m,,

,破壞荷載,407.00,kN/m,,,,破壞荷載,274.00,kN/m,,

,管徑d,2600,mm,,,,管徑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,,

,管頂至原狀地面埋置深度Hs,14.51,m,,,,管頂至原狀地面埋置深度Hs,15.36,m,,

,主動土壓力系數(shù)Ka=,0.48,,,,,主動土壓力系數(shù)Ka=,0.48,,,

,管側(cè)土的重力密度γs=,18.90,kN/m3,,,,管側(cè)土的重力密度γs=,18.90,kN/m3,,

,內(nèi)摩擦角φ=,20.4,°,,,,內(nèi)摩擦角φ=,20.4,°,,

,主動土壓力系數(shù)與內(nèi)摩擦系數(shù)乘積Kaμ=,0.13,,,,,主動土壓力系數(shù)與內(nèi)摩擦系數(shù)乘積Kaμ=,0.13,,,

,土的粘聚力C,30,kN/m2,,,,土的粘聚力C,30,kN/m2,,

二、,承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算,,,,,二、,承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算,,,,

根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）4.2.2條之規(guī)定，管道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用下列極限狀態(tài)表達(dá)式：,,,,,,根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）4.2.2條之規(guī)定，管道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)采用下列極限狀態(tài)表達(dá)式：,,,,,

,γ0S,≤,R,,,,γ0S,≤,R,,

,污水管道重要性系數(shù)γ0,=,1,,,,污水管道重要性系數(shù)γ0,=,1,,

1、,管頂豎向土壓力計(jì)算,,,,,1、,管頂豎向土壓力計(jì)算,,,,

,按照《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）計(jì)算公式6.2.2-3～5：,,,,,,按照《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）計(jì)算公式6.2.2-3～5：,,,,

,管道外徑D1=,3.07,m,,,,管道外徑D1=,2.16,m,,

,管頂上部土層壓力傳遞至管頂處的影響寬度,,,,,,管頂上部土層壓力傳遞至管頂處的影響寬度,,,,

,Bt=,5.20,m,,,,Bt=,3.66,m,,

,不開槽施工土壓力系數(shù),,,,,,不開槽施工土壓力系數(shù),,,,

,Cj=,1.98,,,,,Cj=,2.55,,,

,計(jì)算覆土高度HS=CjBt=,10.32,m,,,,計(jì)算覆土高度HS=CjBt=,9.35,m,,

,管頂豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值,,,,,,管頂豎向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值,,,,

,"FSV,K3=",Cj(γsiBt-2C)Dt,,,,,"FSV,K3=",Cj(γsiBt-2C)Dt,,,

,=,233.45,kN/m,,,,=,50.74,kN/m,,

2、,管側(cè)土壓力計(jì)算,,,,,2、,管側(cè)土壓力計(jì)算,,,,

,根據(jù)地勘報(bào)告，管道側(cè)向土壓力按位于地下水位以上計(jì)算。,,,,,,根據(jù)地勘報(bào)告，管道側(cè)向土壓力按位于地下水位以上計(jì)算。,,,,

,管側(cè)土壓力計(jì)算公式根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》CECS246:2008計(jì)算公式6.2.3計(jì)算：,,,,,,管側(cè)土壓力計(jì)算公式根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》CECS246:2008計(jì)算公式6.2.3計(jì)算：,,,,

,管側(cè)土壓力：,,,,,,管側(cè)土壓力：,,,,

,"Fh,k=",27.77,kN/m,,,,"Fh,k=",-44.27,kN/m,,

3、,管道自重,,,,,3、,管道自重,,,,

,根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）6.2.1條，管道結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式如下：,,,,,,根據(jù)《給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）6.2.1條，管道結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式如下：,,,,

,鋼筋混凝土管重度γ=,26,kN/m3,,,,鋼筋混凝土管重度γ=,26,kN/m3,,

,鋼筋混凝土管內(nèi)壁直徑D0=,2.84,m,,,,鋼筋混凝土管內(nèi)壁直徑D0=,1.98,m,,

,管道自重G1k=,54.42,kN/m,,,,管道自重G1k=,29.11,kN/m,,

4、,管道內(nèi)水重,,,,,4、,管道內(nèi)水重,,,,

,管道內(nèi)水重量按滿管時(shí)最不利條件計(jì)算，計(jì)算公式如下：,,,,,,管道內(nèi)水重量按滿管時(shí)最不利條件計(jì)算，計(jì)算公式如下：,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,管道內(nèi)污水重度γw=,10,kN/m3,,,,管道內(nèi)污水重度γw=,10,kN/m3,,

,"管道內(nèi)水重Fw,k=",53.09,kN/m,,,,"管道內(nèi)水重Fw,k=",25.45,kN/m,,

5、,地面堆積荷載標(biāo)準(zhǔn)值,,,,,5、,地面堆積荷載標(biāo)準(zhǔn)值,,,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）6.3.3條，地面堆積荷載傳遞到管頂處豎向壓力標(biāo)準(zhǔn)值：,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）6.3.3條，地面堆積荷載傳遞到管頂處豎向壓力標(biāo)準(zhǔn)值：,,,,

,qmk=,10.00,kN/m2,,,,qmk=,10.00,kN/m2,,

,準(zhǔn)永久值系數(shù)φc=,0.50,,,,,準(zhǔn)永久值系數(shù)φc=,0.50,,,

,可變荷載組合系數(shù)ψC=,1.00,,,,,可變荷載組合系數(shù)ψC=,1.00,,,

,則，作用到管道上的地面堆積荷載Qvk=,30.70,kN/m,,,,則，作用到管道上的地面堆積荷載Qvk=,21.60,kN/m,,

6、,作用效應(yīng)的組合標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,,,,,6、,作用效應(yīng)的組合標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算,,,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）7.2.3條，作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值，應(yīng)按下式確定：,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）7.2.3條，作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值，應(yīng)按下式確定：,,,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008））附錄B.0.2，各作用力的內(nèi)力系數(shù)如下：,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008））附錄B.0.2，各作用力的內(nèi)力系數(shù)如下：,,,,

,頂管施工135°土弧基礎(chǔ)（計(jì)算支承角2α=120°）,,,,,,頂管施工135°土弧基礎(chǔ)（計(jì)算支承角2α=120°）,,,,

,豎向土均衡荷載時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),0.154,,,,,豎向土均衡荷載時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),0.154,,,

,管側(cè)土壓時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),-0.125,,,,,管側(cè)土壓時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),-0.125,,,

,管道自重時(shí)管底內(nèi)力系數(shù),0.100,,,,,管道自重時(shí)管底內(nèi)力系數(shù),0.100,,,

,管內(nèi)水重時(shí)管底內(nèi)力系數(shù),0.100,,,,,管內(nèi)水重時(shí)管底內(nèi)力系數(shù),0.100,,,

,地面堆積荷載時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),0.154,,,,,地面堆積荷載時(shí)管底的內(nèi)力系數(shù),0.154,,,

,各永久作用的分項(xiàng)系數(shù)：,,,,,,各永久作用的分項(xiàng)系數(shù)：,,,,

,管頂豎向土壓力,1.27,,,,,管頂豎向土壓力,1.27,,,

,管內(nèi)水重,1.27,,,,,管內(nèi)水重,1.27,,,

,管道自重,1.20,,,,,管道自重,1.20,,,

,管側(cè)土壓力,1.00,,,,,管側(cè)土壓力,1.00,,,

,地面堆積荷載,1.40,,,,,地面堆積荷載,1.40,,,

,則，各作用力作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值：,,,,,,則，各作用力作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值：,,,,

,S=,62.08,kN/m,,,,S=,21.31,kN/m,,

,γ0S=,62.08,kN/m,,,,γ0S=,21.31,kN/m,,

7、,管道結(jié)構(gòu)的抗力設(shè)計(jì)值R的計(jì)算,,,,,7、,管道結(jié)構(gòu)的抗力設(shè)計(jì)值R的計(jì)算,,,,

,根據(jù)《給水排水工程埋地預(yù)制混凝土圓形管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS143:2002）,,,,,,根據(jù)《給水排水工程埋地預(yù)制混凝土圓形管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS143:2002）,,,,

,試驗(yàn)時(shí)管道受集中荷載產(chǎn)生的彎矩系數(shù),0.318,,,,,試驗(yàn)時(shí)管道受集中荷載產(chǎn)生的彎矩系數(shù),0.318,,,

,管道放置在地上時(shí)產(chǎn)生的彎矩系數(shù),0.239,,,,,管道放置在地上時(shí)產(chǎn)生的彎矩系數(shù),0.239,,,

,R=,99.50,kN/m,,,,R=,65.15,kN/m,,

,γ0S,<,R,,,,γ0S,<,R,,

,故，根據(jù)GB50332-2002承載能力極限狀態(tài)計(jì)算規(guī)定4.2.2條，管道強(qiáng)度在極限狀態(tài)下滿足強(qiáng)度要求。,,,,,,故，根據(jù)GB50332-2002承載能力極限狀態(tài)計(jì)算規(guī)定4.2.2條，管道強(qiáng)度在極限狀態(tài)下滿足強(qiáng)度要求。,,,,

三、,正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算,,,,,三、,正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算,,,,

1、,作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算值,,,,,1、,作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算值,,,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）7.3.2條規(guī)定，當(dāng)驗(yàn)算構(gòu)件截面的最大裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算。,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）7.3.2條規(guī)定，當(dāng)驗(yàn)算構(gòu)件截面的最大裂縫寬度時(shí)，應(yīng)按準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算。,,,,

,作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值計(jì)算公式如下：,,,,,,作用效應(yīng)的組合設(shè)計(jì)值計(jì)算公式如下：,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,準(zhǔn)永久作用組合設(shè)計(jì)值S=,45.60,kN/m,,,,準(zhǔn)永久作用組合設(shè)計(jì)值S=,20.47,kN/m,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）8.2.4條，混凝土管道在組合作用下，管道橫截面的環(huán)向內(nèi)力計(jì)算公式如下：,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）8.2.4條，混凝土管道在組合作用下，管道橫截面的環(huán)向內(nèi)力計(jì)算公式如下：,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）附錄B.0.2，管道內(nèi)力系數(shù)為：,,,,,,根據(jù)《給水排水頂管技術(shù)規(guī)程》（CECS246:2008）附錄B.0.2，管道內(nèi)力系數(shù)為：,,,,

,垂直均布荷載,kmA=,0.154,knA=,0.209,,垂直均布荷載,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

,管上腔內(nèi)土重,kmA=,0.131,knA=,0.258,,管上腔內(nèi)土重,kmA=,0.131,knA=,0.258

,管內(nèi)滿水重,kmA=,0.100,knA=,-0.240,,管內(nèi)滿水重,kmA=,0.100,knA=,-0.240

,側(cè)向主動土壓力,kmA=,-0.125,knA=,0.500,,側(cè)向主動土壓力,kmA=,-0.125,knA=,0.500

,管道的計(jì)算半徑r0=,1.3,m,,,,管道的計(jì)算半徑r0=,0.9,m,,

,管道橫截面的最大彎矩設(shè)計(jì)值M=,59.27,kN·m/m,,,,管道橫截面的最大彎矩設(shè)計(jì)值M=,18.42,kN·m/m,,

,管道橫截面的軸力設(shè)計(jì)值N=,65.99,kN/m,,,,管道橫截面的軸力設(shè)計(jì)值N=,-8.51,kN/m,,

2、,管道縱向受拉鋼筋應(yīng)力計(jì)算,,,,,2、,管道縱向受拉鋼筋應(yīng)力計(jì)算,,,,

,根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）D.0.1，受彎、大偏心受拉或受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度計(jì)算公式如下：,,,,,,根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）D.0.1，受彎、大偏心受拉或受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度計(jì)算公式如下：,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,鋼筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.8,%,,,,鋼筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.6,%,,

,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度C=,20,mm,,,,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度C=,20,mm,,

,縱向受拉鋼筋直徑d=,4,mm,,,,縱向受拉鋼筋直徑d=,4,mm,,

,受彎、大偏心受壓構(gòu)件，系數(shù)α1=,0,,,,,受彎、大偏心受壓構(gòu)件，系數(shù)α1=,0,,,

,受彎構(gòu)件，系數(shù)α2=,1.0,,,,,受彎構(gòu)件，系數(shù)α2=,1.0,,,

,鋼筋表面特征系數(shù)ν=,1.0,,,,,鋼筋表面特征系數(shù)ν=,1.0,,,

,混凝土強(qiáng)度等級,C40,,,,,混凝土強(qiáng)度等級,C40,,,

,混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值ftk=,2.39,N/mm2,,,,混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值ftk=,2.39,N/mm2,,

,鋼筋的彈性模量ES=,210000,N/mm2,,,,鋼筋的彈性模量ES=,210000,N/mm2,,

,混凝土的彈性模量ES=,32500,N/mm2,,,,混凝土的彈性模量ES=,32500,N/mm2,,

,計(jì)算截面的有效高度h0=,215,mm,,,,計(jì)算截面的有效高度h0=,160,mm,,

,受拉鋼筋的截面面積AS=,0.5bh0ρte,=,860,mm2,,受拉鋼筋的截面面積AS=,0.5bh0ρte,=,480,mm2

,按長期效應(yīng)準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)力,,,,,,按長期效應(yīng)準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)力,,,,

,σsq=,368.48,N/mm2,,,,σsq=,275.68,N/mm2,,

,裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),,,,,,裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),,,,

,ψ=,0.573,,,,,ψ=,0.161,,,

,取值ψ=,0.573,,,,,取值ψ=,0.400,,,

,計(jì)算最大裂縫寬度ωmax=,0.154,mm,<,0.2mm,,計(jì)算最大裂縫寬度ωmax=,0.098,mm,<,0.2mm

,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,,,,,,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,,,,

3、,按大偏心受拉構(gòu)件計(jì)算,,,,,3、,按大偏心受拉構(gòu)件計(jì)算,,,,

,根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）D.0.2，受彎、大偏心受拉或受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度計(jì)算公式如下：,,,,,,根據(jù)《給水排水工程管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50332-2002）D.0.2，受彎、大偏心受拉或受壓構(gòu)件的最大裂縫寬度計(jì)算公式如下：,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,,,,,,,,,,,,

,鋼筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.8,%,,,,鋼筋混凝土管道的配筋率ρte=,0.6,%,,

,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度C=,20,mm,,,,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護(hù)層厚度C=,20,mm,,

,縱向受拉鋼筋直徑d=,4,mm,,,,縱向受拉鋼筋直徑d=,5,mm,,

,縱向力對截面重心的偏心距e0=,1417.5,mm,,,,縱向力對截面重心的偏心距e0=,990,mm,,

,大偏心受拉構(gòu)件，系數(shù)α1=,0.020,,,,,大偏心受拉構(gòu)件，系數(shù)α1=,0.021,,,

,大偏心受拉構(gòu)件，系數(shù)α2=,1.053,,,,,大偏心受拉構(gòu)件，系數(shù)α2=,1.057,,,

,鋼筋表面特征系數(shù)ν=,1.0,,,,,鋼筋表面特征系數(shù)ν=,1.0,,,

,混凝土強(qiáng)度等級,C40,,,,,混凝土強(qiáng)度等級,C40,,,

,混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值ftk=,2.39,N/mm2,,,,混凝土軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)值ftk=,2.39,N/mm2,,

,鋼筋的彈性模量ES=,210000,N/mm2,,,,鋼筋的彈性模量ES=,210000,N/mm2,,

,混凝土的彈性模量ES=,32500,N/mm2,,,,混凝土的彈性模量ES=,32500,N/mm2,,

,計(jì)算截面的有效高度h0=,215,mm,,,,計(jì)算截面的有效高度h0=,160,mm,,

,受拉鋼筋的截面面積AS=,0.5bh0ρte,=,860,mm2,,受拉鋼筋的截面面積AS=,0.5bh0ρte,=,480,mm2

,位于偏心力一側(cè)的鋼筋至截面近側(cè)邊緣的距離,a′=,20,,,,位于偏心力一側(cè)的鋼筋至截面近側(cè)邊緣的距離,a′=,20,,

,按長期效應(yīng)準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)力,,,,,,按長期效應(yīng)準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算的截面縱向受拉鋼筋應(yīng)力,,,,

,σsq=,391.82,N/mm2,,,,σsq=,265.24,N/mm2,,

,裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),,,,,,裂縫間受拉鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù),,,,

,ψ=,0.629,,,,,ψ=,0.176,,,

,取值ψ=,0.629,,,,,取值ψ=,0.400,,,

,計(jì)算最大裂縫寬度ωmax=,0.183,mm,<,0.2mm,,計(jì)算最大裂縫寬度ωmax=,0.113,mm,<,0.2mm

,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,,,,,,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,,,,

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