預應力鋼筒混凝土管道結構計算書

PCCPDE2600/P0.5/H4預應力鋼筒混凝土管道結構計算書1、設計依據(jù)1）CECS140：2002給水排水工程埋地管芯纏絲預應力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管管道結構設計規(guī)程2）GB50332-2002給水排水工程管道結構設計規(guī)范3）GB/T19685-2005預應力鋼筒混凝土管2、設計條件1）地基為天津地區(qū)淤泥質土，不計地下水作用，地面開槽施工，土壤濕密度按18.5kN/m3計，管頂覆土厚度按4.0m計；2）基礎為砂石墊層，基礎包角按2α=90度計；3）管內工作壓力按0.5MPa計，設計壓力標準值按工作壓力的1.5倍計；4）瞬時內壓（水擊壓力）按工作壓力的0.5倍計；5）管體安裝后的現(xiàn)場試驗壓力值按設計壓力值計；6）地面活載標準值按雙輛汽-20主車或地面堆積荷載10kN/m2兩者在不利條件下作用較大者計；7）地震荷載按設計烈度7°設防；8）管體野外存放時間不大于270天，埋地后空置時間不超過90天。9）PCCP設計糙率為0.0115。3、計算過程1）設計參數(shù)

管徑：DN2600管芯厚度：200mm鋼筒厚度：1.5mm鋼絲直徑：7mm管芯混凝土：C502）抗浮穩(wěn)定驗算工作壓力：0.5MPa覆土深度：4m鋼筒外徑：2713mm鋼絲強度：1570MPa砂漿凈厚度：20mm因天津地區(qū)地基為淤泥質土，不計地下水作用，不需驗算3）管體強度驗算汽車載荷：q=5797N/mm2≤q=10000N/mm2取較大者vkmkNl=1305558.2N/mλy=0.9fpy=1110N/mm2Ml=109811562N·mm/md=92.1mmA=1500mm2/mscmax0f=215MPaAp≥1763.85mm2/mN=954436.9N/mpsM=74461818.3N·mm/mpmsA=234022.45mm2/mnω=1.0238cW=8588166.7mm2/mpK=1.52f=2.64tkσ=1012.424N/mm2peAp≥1247.7mm2/m4）控制開裂標準組合、準永久組合Nl=805096.32N/mMl=74461818.3N·mm/mpspmsσl=12.092ssα=5mNl=620316.94N/mMl=71387190.9N·mm/mplpmlσl=10.945ssα=4m

4、計算結果覆土管芯砼深度強度纏絲配筋率螺距工作壓力0.5MPa管芯壁厚鋼絲直徑層數(shù)（mm2/m）4mC50200mm7mm11763.8521.8mmPCCPDE2200/P0.5/H4預應力鋼筒混凝土管道結構計算書1、設計依據(jù)1）CECS140：2002給水排水工程埋地管芯纏絲預應力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管管道結構設計規(guī)程2）GB50332-2002給水排水工程管道結構設計規(guī)范3）GB/T19685-2005預應力鋼筒混凝土管2、設計條件1）地基為天津地區(qū)淤泥質土，不計地下水作用，地面開槽施工，土壤濕密度按18.5kN/m3計，管頂覆土厚度按4.0m計；2）基礎為砂石墊層，基礎包角按2α=90度計；3）管內工作壓力按0.5MPa計，設計壓力標準值按工作壓力的1.5倍計；4）瞬時內壓（水擊壓力）按工作壓力的0.5倍計；5）管體安裝后的現(xiàn)場試驗壓力值按設計壓力值計；6）地面活載標準值按雙輛汽-20主車或地面堆積荷載10kN/m2兩者在不利條件下作用較大者計；7）地震荷載按設計烈度7°設防；8）管體野外存放時間不大于270天，埋地后空置時間不超過90天。9）PCCP設計糙率為0.0115。3、計算過程1）設計參數(shù)

管徑：DN2200管芯厚度：160mm鋼筒厚度：1.5mm鋼絲直徑：7mm管芯混凝土：C502）抗浮穩(wěn)定驗算工作壓力：0.5MPa覆土深度：4m鋼筒外徑：2213mm鋼絲強度：1570MPa砂漿凈厚度：20mm因天津地區(qū)地基為淤泥質土，不計地下水作用，不需驗算3）管體強度驗算汽車載荷：q=5797N/mm2≤q=10000N/mm2取較大者vkmkNl=1108430.1N/mλy=0.9fpy=1110N/mm2Ml=76409558N·mm/md=64.73mmA=1500mm2/mmax0scf=215MPaAp≥1594.3mm2/mN=809665.92N/mpsM=51797081.4N·mm/mpmsA=193295.8mm2/mω=1.0218W=5828166.67mm2/mpncK=1.4f=2.64tkσ=1010.2N/mm2peAp≥915.66mm2/m4）控制開裂標準組合、準永久組合Nl=683797.32N/mMl=51797081.4N·mm/mpspmsσl=9.86ssα=5mNl=527012.14N/mMl=49598762.8N·mm/mplpmlσl=8.78ssα=4m

4、計算結果覆土管芯砼深度強度纏絲配筋率螺距工作壓力管芯壁厚鋼絲直徑層數(shù)（mm2/m）0.5MPa4mC50160mm7mm11594.324.1mmDN2600P0.5/H4轉換口管件計算書一主要設計依據(jù)：AWWAM9“ConcretePressurePipe”二設計條件管道公稱內徑：2600mm覆土深度：4m；保護層厚度：25mm；工作壓力：0.5MPa；鋼筒外徑：2620mm；管道埋置方式：上埋式；三鋼筒鋼板厚度設計鋼板厚度設計采用“環(huán)向應力公式”計算：TPD（1-1）w2fyirsP=0.5MPawD=2600mmyif=0.5×205MPa=102.5syi02.51026002.5=6.34mmTPDw2frs招標文件要求：短鋼管段壁厚為28mm，取T=28mm。r四最大外部承載能力計算D2或0.02Dx取其中小值4000外部載荷下配件的撓度可由Spangler’s公式確定，公式如下：xDk(W/12)r31EI0.061E'r3配件每英尺的容許外部載荷為：W12x）（EI0.061E'r3)kr3EI=[Ec(tl)3+EsIs+Ec(tc)3]/12對于不使用加強構件的鋼筒，I應等于鋼筒厚度（單位：in）的立方。stl=0mmtc=25mmt=tl+tc+T=53mmrD=2620-2×28mm=2564mmD2=2.547＞0.02D=2.019故取值2.019x4000r=0.5(D+t)=0.5(2564+53)=1308.5mmk=0.1E’=1000psiIs=T3=283mm3rEI=[Ec(tl)3+EsIs+Ec(tc)3]/12=[4×106×03+3×107×1.33+4×106×0.9843]/12=3.643×106in.-lb/in.最大外部承載能力：W12x）（EI0.061E'r3)kr3122.0193.6431060.061100051.5230.151.523=21233.4lb/linft五配件實際承受荷載計算根據(jù)Marston理論：WcCcwBc2（3-1）Kμ=0.19(當土壤特性指標不確定時)H=4mBc=2.67m20.1913.12/8.761=2.018Ccew=18.5KN/m3WcCcwBc2=18273lb/linftcecs140:2002汽超20，20.19外部活載荷：執(zhí)行nQ=5.797kN/m2qdvk2a2d1.4H(4bd2d1.4H)vkasvbS汽車載荷：W=qvkBc=5.797×2.67=15.478kN/mq臨時載荷：單位面積荷載W=10kN/m2L單位長度荷載W=WLBc=10×2.67=26.7kN/ml臨時載荷大于汽車載荷，故計算時取臨時載荷配件需要承受的總載荷：W+Wl=18273+1830=20103lb/linftc配件能承受的總載荷：W=21233.4lb/linft.由于Wc+Wl＜W所以選用Tr=28mm厚度的鋼板校核通過。計算結果匯總：管徑工作壓力覆土深度鋼管壁厚（mm）(MPa)(m)4(m)28DN26000.5MPaDN2200P0.5/H4轉換口管件計算書一主要設計依據(jù)：AWWAM9“ConcretePressurePipe”二設計條件管道公稱內徑：2200mm覆土深度：4m；保護層厚度：25mm；工作壓力：0.5MPa；鋼筒外徑：2220mm；管道埋置方式：上埋式；三鋼筒鋼板厚度設計鋼板厚度設計采用“環(huán)向應力公式”計算：TPD（1-1）w2fyirsP=0.5MPawD=2200mmyif=0.5×205MPa=102.5syi02.51022002.5=5.366mmTPDw2frs招標文件要求：短鋼管段壁厚為24~26mm，取T=24mm。r四最大外部承載能力計算D2或0.02Dx取其中小值4000外部載荷下配件的撓度可由Spangler’s公式確定，公式如下：xDk(W/12)r31EI0.061E'r3配件每英尺的容許外部載荷為：W12x）（EI0.061E'r3)kr3EI=[Ec(tl)3+EsIs+Ec(tc)3]/12對于不使用加強構件的鋼筒，I應等于鋼筒厚度（單位：in）的立方。stl=0mmtc=25mmt=tl+tc+T=49mmrD=2220-2×24mm=2172mmD2=1.828＞0.02D=1.71故取值1.71x4000r=0.5(D+t)=0.5(2172+49)=1110.5mmk=0.1E’=1000psiIs=T3=243mm3rEI=[Ec(tl)3+EsIs+Ec(tc)3]/12=[4×106×03+3×107×0.945+4×106×0.9843]/12=2.68×106in.-lb/in.最大外部承載能力：W12x）（EI0.061E'r3)kr3121.712.681060.061100043.7230.143.723=19097.9lb/linft五配件實際承受荷載計算根據(jù)Marston理論：WcCcwBc2（3-1）Kμ=0.19(當土壤特性指標不確定時)H=4mBc=2.27m20.1913.12/7.451=2.507Ccew=18.5KN/m3WcCcwBc2=16408lb/linftcecs140:2002汽超20，20.19外部活載荷：執(zhí)行nQ=5.797kN/m2qdvk2a2d1.4H(4bd2d1.4H)vkasvbS汽車載荷：W=qvkBc=5.797×2.27=1