止推设计0.docx
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止推设计0
大伙房水库输水(二期)工程
DSS2GLC-14标段
(161+625.00~180+770.70)
DN2400PCCP止推设计计算汇总
辽宁华腾华毅管业有限公司
二〇〇六年二月
说明
1.本止推设计方法主要根据AWWAM9第9章“止推装置的设计”进行。
2.工作压力及试验压力下钢筒钢材许用拉应力限制参照山西万家寨引黄联接段PCCP止推设计原则进行,工作压力下钢材许用拉应力为钢材屈服极限的40%、试验压力下钢材许用拉应力为钢材屈服极限的67%。
3.管线地下水位标高取自大伙房水库输水
(二)期工程招标阶段管线段工程地质剖面图,图中标示的是2005年4月中下旬某天的地下水位,我们没有该标段常年最高地下水位资料,因此土荷载和浮力的计算可能会有出入。
4.抗滑稳定性抗力系数Ks=1.5为CECS140:
2002《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管道结构设计规范》第5.2.5条规定。
选用此系数主要是出于管线运行安全考虑。
2006.2.17
1.G132止推设计计算
G132止推设计计算
桩号161+625.00
(水平转弯13°)(0.8MPa/1.695m)
一、几何参数:
公称内径:
Di=2400mm
承插口直径:
Dj=2513mm
管外径:
Bc=2770mm
钢筒内径:
Dyi=2510mm
最大钢筒厚度:
Ty=2.2mm
弯管钢筒内径:
Dywi=2450mm
弯管钢筒厚度:
tyw=16mm
砂浆衬砌层总厚度:
tc=50mm
弯管承端长度:
Lb=1m
弯管插端长度:
Ls=1m
水平转角:
Δ=13°
二、力学指标:
钢筋砼容重:
γc=24kN/m^3
砂浆容重:
γm=22kN/m^3
钢材比重:
γs=78.5kN/m^3
水的比重:
γf=10kN/m^3
钢筒屈服极限:
fsy=235MPa
工作压力下钢材许用拉应力:
fsw=40%*fsy=94MPa
试验压力下钢材许用拉应力:
fst=67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力:
Pw=0.8MPa
管线试验压力:
Pt=1.1MPa
设计地面标高:
Hdm=7.2米
设计管内底标高:
Hgd=2.92米
地下水位标高:
Hsh=6米
实际覆土高度:
H=1.695米
土壤容重:
ω=18.9kN/m^3
地下水位埋深:
Hf=Hdm-Hsh=1.2米
土壤浮容重:
ωf=ω*(1-1/2.7)=11.9kN/m^3
管道--土壤摩擦系数:
f=0.3
抗滑稳定性抗力系数:
Ks=1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2-Di^2)/4000000*π*γc
=(2770^2-2400^2)/4000000*3.14*24
=36.06kN/m
弯管自重
Wpw=Dywi*π*(tyw*γs+tc*γm)/1000000
=2450*π*(16*78.5+50*22)/1000000
=18.13kN/m
管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000*3.14*10
=45.24kN/m
管子浮力
Wpf=Bc*Bc/4000000*π*γf
=2770*2770/4000000*3.14*10
=60.26kN/m
管上方土体重量
We=(ω*Bc*Hf+ωf*Bc*(H-Hf))/1000
=(18.9*2770*1.2+11.9*2770*(1.695-1.2))/1000
=79.14kN/m
接口横截面面积
A=Dj^2/4*π
=2513^2/4*3.14
=4959922mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T=2*Pt*A*Sin(Δ/2)
=2*1.1*4959922*Sin(13/2)
=1235.3kN
管道要求抗侧滑力计算
Tgd=Ks*T
=1.5*1235.3
=1852.5kN
侧向止推长度计算
承端止推长度
Lzb=(Tgd/2-Lb*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(1852.5/2-1*0.3*(2*79.14+18.13+45.24-60.26))
/(0.3*(2*79.14+36.06+45.24-60.26))
=16.3m(不含弯管承端长度)
承端共需抗轴力管3节
插端止推长度
Lzs=(Tgd/2-Ls*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(1852.5/2-1*0.3*(2*79.14+18.13+45.24-60.26))
/(0.3*(2*79.14+36.06+45.24-60.26))
=16.3m(不含弯管插端长度)
插端共需抗轴力管3节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw=(Pw*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(0.8*4959922)*(5.43*13+0.063*13^2)/1000000
=322kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt=(Pt*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(1.1*4959922)*(5.43*13+0.063*13^2)/1000000
=443kN
因此,抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax=Max(Fyw/fsw,Fyt/fst)
=Max(322/94,443/157.5)
=3426mm^2
折合钢筒厚度为0.43mm
采用AWWA-M9Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积
Ay=Fy/fs*(L-l)/L=Aymax*(L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ayb=Aymax*(Lzb-l)/Lzb
=3426*(16.3-0)/16.3
=3426mm^2
所以与弯管承端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为3426mm^2,折合钢筒厚度为0.43mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管承端需抗轴力管3节,钢筒壁厚第1节至第3均为1.5mm。
同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l=0m,计算与弯管插端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ays=Aymax*(Lzs-l)/Lzs
=3426*(16.3-0)/16.3
=3426mm^2
所以与弯管插端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为3426mm^2,折合钢筒厚度为0.43mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管插端需抗轴力管3节,钢筒壁厚第1节至第3均为1.5mm。
五、结论
1.编号:
4标G132
2.工作压力:
0.8MPa
3.试验压力:
1.1MPa
4.总止推力:
水平推力1235.3kN
5.管道止推能力:
1852.5kN
6.承端限制长度:
16.3m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第3均为1.5mm。
8.插端限制长度:
16.3m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第3均为1.5mm。
2.G133止推设计计算
G133止推设计计算
桩号166+99.54
(水平转弯5°)(0.8MPa/1.315m)
一、几何参数:
公称内径:
Di=2400mm
承插口直径:
Dj=2513mm
管外径:
Bc=2770mm
钢筒内径:
Dyi=2510mm
最大钢筒厚度:
Ty=2.2mm
弯管钢筒内径:
Dywi=2450mm
弯管钢筒厚度:
tyw=16mm
砂浆衬砌层总厚度:
tc=50mm
弯管承端长度:
Lb=1m
弯管插端长度:
Ls=1m
水平转角:
Δ=5°
二、力学指标:
钢筋砼容重:
γc=24kN/m^3
砂浆容重:
γm=22kN/m^3
钢材比重:
γs=78.5kN/m^3
水的比重:
γf=10kN/m^3
钢筒屈服极限:
fsy=235MPa
工作压力下钢材许用拉应力:
fsw=40%*fsy=94MPa
试验压力下钢材许用拉应力:
fst=67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力:
Pw=0.8MPa
管线试验压力:
Pt=1.1MPa
设计地面标高:
Hdm=6.44米
设计管内底标高:
Hgd=2.54米
地下水位标高:
Hsh=5米
实际覆土高度:
H=1.315米
土壤容重:
ω=18.9kN/m^3
地下水位埋深:
Hf=Hdm-Hsh=1.44米
土壤浮容重:
ωf=ω*(1-1/2.7)=11.9kN/m^3
管道--土壤摩擦系数:
f=0.3
抗滑稳定性抗力系数:
Ks=1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2-Di^2)/4000000*π*γc
=(2770^2-2400^2)/4000000*3.14*24
=36.06kN/m
弯管自重
Wpw=Dywi*π*(tyw*γs+tc*γm)/1000000
=2450*π*(16*78.5+50*22)/1000000
=18.13kN/m
管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000*3.14*10
=45.24kN/m
管子浮力
地下水位位于管内底标高以上2.46m,
经计算,位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf=58kN/m
管上方土体重量
We=ω*Bc/1000*H
=18.9*2770/1000*1.315
=68.8kN/m
接口横截面面积
A=Dj^2/4*π
=2513^2/4*3.14
=4959922mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T=2*Pt*A*Sin(Δ/2)
=2*1.1*4959922*Sin(5/2)
=476kN
管道要求抗侧滑力计算
Tgd=Ks*T
=1.5*476
=714kN
侧向止推长度计算
承端止推长度
Lzb=(Tgd/2-Lb*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(714/2-1*0.3*(2*68.8+18.13+45.24-58))
/(0.3*(2*68.8+36.06+45.24-58))
=6.5m(不含弯管承端长度)
承端共需抗轴力管2节
插端止推长度
Lzs=(Tgd/2-Ls*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(714/2-1*0.3*(2*68.8+18.13+45.24-58))
/(0.3*(2*68.8+36.06+45.24-58))
=6.5m(不含弯管插端长度)
插端共需抗轴力管2节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw=(Pw*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(0.8*4959922)*(5.43*5+0.063*5^2)/1000000
=114kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt=(Pt*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(1.1*4959922)*(5.43*5+0.063*5^2)/1000000
=157kN
因此,抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax=Max(Fyw/fsw,Fyt/fst)
=Max(114/94,157/157.5)
=1213mm^2
折合钢筒厚度为0.15mm
采用AWWA-M9Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积
Ay=Fy/fs*(L-l)/L=Aymax*(L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ayb=Aymax*(Lzb-l)/Lzb
=1213*(6.5-0)/6.5
=1213mm^2
所以与弯管承端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为1213mm^2,折合钢筒厚度为0.15mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管承端需抗轴力管2节,钢筒壁厚第1节至第2均为1.5mm。
同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l=0m,计算与弯管插端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ays=Aymax*(Lzs-l)/Lzs
=1213*(6.5-0)/6.5
=1213mm^2
所以与弯管插端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为1213mm^2,折合钢筒厚度为0.15mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的2节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管插端需抗轴力管2节,钢筒壁厚第1节至第2均为1.5mm。
五、结论
1.编号:
4标G133
2.工作压力:
0.8MPa
3.试验压力:
1.1MPa
4.总止推力:
水平推力476.0kN
5.管道止推能力:
714kN
6.承端限制长度:
6.5m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第2均为1.5mm。
8.插端限制长度:
6.5m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第2均为1.5mm。
3.G134止推设计计算
G134止推设计计算
桩号167+113.91
(水平转弯15°)(0.8MPa/1.545m)
一、几何参数:
公称内径:
Di=2400mm
承插口直径:
Dj=2513mm
管外径:
Bc=2770mm
钢筒内径:
Dyi=2510mm
最大钢筒厚度:
Ty=2.2mm
弯管钢筒内径:
Dywi=2450mm
弯管钢筒厚度:
tyw=16mm
砂浆衬砌层总厚度:
tc=50mm
弯管承端长度:
Lb=1m
弯管插端长度:
Ls=1m
水平转角:
Δ=15°
二、力学指标:
钢筋砼容重:
γc=24kN/m^3
砂浆容重:
γm=22kN/m^3
钢材比重:
γs=78.5kN/m^3
水的比重:
γf=10kN/m^3
钢筒屈服极限:
fsy=235MPa
工作压力下钢材许用拉应力:
fsw=40%*fsy=94MPa
试验压力下钢材许用拉应力:
fst=67%*fsy=157.5MPa
三、工作条件
管线工作压力:
Pw=0.8MPa
管线试验压力:
Pt=1.1MPa
设计地面标高:
Hdm=7.42米
设计管内底标高:
Hgd=3.29米
地下水位标高:
Hsh=4.9米
实际覆土高度:
H=1.545米
土壤容重:
ω=18.9kN/m^3
地下水位埋深:
Hf=Hdm-Hsh=2.52米
土壤浮容重:
ωf=ω*(1-1/2.7)=11.9kN/m^3
管道--土壤摩擦系数:
f=0.3
抗滑稳定性抗力系数:
Ks=1.5
四、止推计算
抗轴力管自重
Wp=(Bc^2-Di^2)/4000000*π*γc
=(2770^2-2400^2)/4000000*3.14*24
=36.06kN/m
弯管自重
Wpw=Dywi*π*(tyw*γs+tc*γm)/1000000
=2450*π*(16*78.5+50*22)/1000000
=18.13kN/m
管内水重
Ww=Di^2/4000000*π*γf
=2400*2400/4000000*3.14*10
=45.24kN/m
管子浮力
地下水位位于管内底标高以上1.61m,
经计算,位于地下水位线以下部分的管子浮力Wpf=40kN/m
管上方土体重量
We=ω*Bc/1000*H
=18.9*2770/1000*1.545
=80.9kN/m
接口横截面面积
A=Dj^2/4*π
=2513^2/4*3.14
=4959922mm^2
试验压力下侧向不平衡推力计算
T=2*Pt*A*Sin(Δ/2)
=2*1.1*4959922*Sin(15/2)
=1424.3kN
管道要求抗侧滑力计算
Tgd=Ks*T
=1.5*1424.3
=2136kN
侧向止推长度计算
承端止推长度
Lzb=(Tgd/2-Lb*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(2136/2-1*0.3*(2*80.9+18.13+45.24-40))
/(0.3*(2*80.9+36.06+45.24-40))
=16.6m(不含弯管承端长度)
承端共需抗轴力管3节
插端止推长度
Lzs=(Tgd/2-Ls*f*(2*We+Wpw+Ww-Wpf))
/(f*(2*We+Wp+Ww-Wpf))
=(2136/2-1*0.3*(2*80.9+18.13+45.24-40))
/(0.3*(2*80.9+36.06+45.24-40))
=16.6m(不含弯管插端长度)
插端共需抗轴力管3节
工作压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyw=(Pw*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(0.8*4959922)*(5.43*15+0.063*15^2)/1000000
=379kN
试验压力下钢筒内的最大纵向拉力为
Fyt=(Pt*A)*(5.43*Δ+0.063*Δ^2)/1000000
=(1.1*4959922)*(5.43*15+0.063*15^2)/1000000
=522kN
因此,抗轴力管钢筒所需最大面积为
Aymax=Max(Fyw/fsw,Fyt/fst)
=Max(379/94,522/157.5)
=4032mm^2
折合钢筒厚度为0.51mm
采用AWWA-M9Eq9-12计算弯管承端钢筒纵向面积
Ay=Fy/fs*(L-l)/L=Aymax*(L-l)/L
令l=0m,计算与弯管承端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ayb=Aymax*(Lzb-l)/Lzb
=4032*(16.6-0)/16.6
=4032mm^2
所以与弯管承端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为4032mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管承端需抗轴力管3节,钢筒壁厚第1节至第3均为1.5mm。
同样方法计算与弯管插端相接的抗轴力管所需纵向钢筒面积
令l=0m,计算与弯管插端相接的第1节抗轴力管所需纵向钢筒面积
Ays=Aymax*(Lzs-l)/Lzs
=4032*(16.6-0)/16.6
=4032mm^2
所以与弯管插端相接的第1节抗轴力管的钢筒横截面积至少应为4032mm^2,折合钢筒厚度为0.51mm,拟采用钢筒厚度为1.5mm。
从此处开始往后的3节抗轴力管钢筒厚度均采用1.5mm。
因此,此处弯管插端需抗轴力管3节,钢筒壁厚第1节至第3均为1.5mm。
五、结论
1.编号:
4标G1342.工作压力:
0.8MPa
3.试验压力:
1.1MPa
4.总止推力:
水平推力1424.3kN
5.管道止推能力:
2136kN
6.承端限制长度:
16.6m(不含弯管承端长度)
7.承端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第3均为1.5mm。
8.插端限制长度:
16.6m(不含弯管插端长度)
9.插端抗轴力管钢筒壁厚:
第1节至第3均为1.5mm。
4.G135止推设计计算
G134止推设计计算
桩号167+948.67
(水平转弯15°)(0.8MPa/5.115m)
一、几何参数:
公称内径:
Di=2400mm
承插口直径:
Dj=2513mm
管外径:
Bc=2770mm
钢筒内径:
Dyi=2510mm
最大钢筒厚度:
Ty=2.2mm
弯管钢筒内径:
Dywi=2450mm
弯管钢筒厚度:
tyw=16mm
砂浆衬砌层总厚度:
tc=50mm
弯管承端长度:
Lb=1m
弯管插端长度:
Ls=1m
水平转角:
Δ=15°
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