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    超深埋设钢带增强聚乙烯螺旋波纹 管道设计计算与施工

     
     
    摘要:钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管是一种新型塑料埋地排水管。该 产品使用连续钢带压成近似A型的螺旋钢肋缠绕在内、外两层热熔接的聚乙烯 层之间,把钢材的高刚度,高强度和聚乙烯的柔韧、耐腐、耐磨性能结合在一 起,可以使管材做到SN8,SN12.5,SN16,三个环刚度等级。弥补了较大直径 塑料埋地排水管只能达到SN8的限制,该产品的特点是强度高、重量轻。本篇 文章通过改进理论计算方法和施工管理,实现了超深埋设20米深,满足了工程 需要,保证了工程质量,并进一步证明了该产品的突出性能和优点。
     
    关键词:钢带增强、波纹管、设计计算、施工
     
    山西省从孝义市到汾阳市要修一条高等级快速路,这条高等级快速路要经 过许多山涧沟壑。为了加快快速路施工进度,便于快速道路两边排雨水,某一 处山涧的排水管道,决定采用环刚度10.0KN、DN800的钢带增强聚乙烯螺旋波 纹管,管道的顶部最大覆土深度为20m。为了科学设计、做到技术先进、安全 适用、经济合理、便于施工,确保工程质量,建设单位、设计院、管材生产厂 和施工公司决定进行系统设计验算和分析。
     
    根据实际情况,笔者进行了一系列计算。结果发现,按照传统的计算方法 进行计算,不能满足工程需要。笔者经过认真分析,查找有关资料,对管材静 荷载的计算进行了修正,对设计、施工提出了特殊要求。施工完毕后,又进行 了实施考察,结果发现,与计算基本符合,能够保证工程质量。现将计算过程 和结果整理出来,供参考。
    一、初步计算条件
     
    山西省孝义市快速路排水工程,采用环刚度10.0KN、DN800的钢带增强聚
    乙烯螺旋波纹管用于做雨水管,钢带增强螺旋波纹管的最大覆土深度为20m, 管道两侧回填材料为中粗砂,夯实到90%密实度,管道顶部用灰土回填,管道 结构设计验算如下:
     
    1、计算静荷载 Qsv,k = 7 s Hs 式中:
     
    q^k_单位面积上管顶竖向土压力标准值(kN/m2)
     
    ys—回填土的重力密度;灰土的密度按18kN/m3计算
     
    Hs_管顶覆土深度(m)。
     
    q„k =ys,Hs = 18x20=360 kN/m2
     
    2、计算动荷载
     
    a „ 眺
     
    {a+lAHslb+l.4Hs)
     
    式中:
     
    qvk—地面车辆荷载传至管顶单位面积上的竖向压力标准值(kN/m2); fid—车辆荷载的动力系数,可按表5.2.4选用;
     
    Qvk——车辆的单个轮压标准值(kN);
     
    a-单个车轮着地长度(m);
     
    b——单个车轮着地宽度(m);
     
    «—轮压数量;
     
    dj——相邻两个轮压间的净距(m)。
    …动力系数,按下表选取动力系数凡
    覆土厚度(m) <0,25 0.30 0.40 0.50 0.60 >0.70
    动力系数 1.30 1.25 1.20 1.15 1.05 1.00
     
    本工程应埋设深度较深,动荷载可以忽略不计。
    管道环截面其竖向直径的变形量可按下列公式计算:
     
    w =a W啊沿 ~&^+Q06e/
     
    式中:——管道在组合作用下最大竖向变形量(mm):
     
    Kd——管道变形系数,应根据管道的敷设基础中心角2ot按下表选用,本工 程取0.1 {
     
    q^k——管顶单位面积上的竖向土压力标准值CkN/m2); qvk——地面车辆荷载或地面堆积荷载传至管顶单位面积上的竖向压力标准 值(kN/m2);
     
    Dl——变形滞后效应系数,可根据管道胸腔回填密实度取1.201.50,本工 程取1.3;
     
    ——可变荷载的准永久值系数,取0.5;
     
    Sp——管环刚度(kN/m2);
     
    Ed—管侧土的综合变形模量(kN/m2),应由试验确定,本工程取13800 kN/m2
     
    D,—管道外径(mmX
    管道变形系数皮丨
    敷设基础 中心角2a 20° 45。 60° 90° 120° 150°
    变形系数 0,109 0,105 0,102 0.096 0.089 0.0853
     
    钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在外压荷载作用下,其竖向直径的变形率应不大 于管道直径允许变形率5%。
     
    w =D Id +¥qQ^Di 二 0.1xl.3 (360+0.5x0)
     
    ^ L 8^+0,061£rf (8x10+0.061x13800)
     
    =44.68mm
    44.68 =5.58%>5%
     

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