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10。4.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10。4.3，對管道較長。水頭較大的倒虹吸管，按不同水頭分段計(jì)算荷載時(shí),通常對50m以下水頭的管段。用10m一級進(jìn)行計(jì)算,對50m以上水頭的管段。用5m一級進(jìn)行計(jì)算 10。4、4。10,4，5,關(guān)于現(xiàn)澆鋼筋混凝土管說明如下，1，現(xiàn)澆鋼筋混凝土管、包括圓形和矩形 具有耐久,價(jià)廉.變形小。節(jié)約鋼材。制造簡便。糙率變化小.抗震性能好等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用非常廣泛、按其過水?dāng)嗝嫘螤畈煌?常用的有鋼筋混凝土圓形管與鋼筋混凝土矩，箱,形管兩大類 2、鋼筋混凝土圓形管由于其受力條件和水力條件均較好,在一般倒虹吸管設(shè)計(jì)中是優(yōu)先考慮采用的結(jié)構(gòu)形式.但由于受施工條件限制 一般其管徑不宜大于4m 否則施工難度增大、因此過水流量受到一定限制,另外因其抗裂性能較差,所以能夠承受的水頭.內(nèi)水壓力。也受到了一定限制 因此當(dāng)水頭H、50m 60m時(shí)。一般要采用抗裂性能和防滲性能均較好的其他材料管道。如預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，鋼管等。鋼筋混凝土圓形管管身內(nèi)力計(jì)算是彈性理論空間問題 計(jì)算復(fù)雜.適用于特殊重要管道。對于常規(guī)管道宜簡化為縱,橫向兩個(gè)平面問題分別計(jì)算，即橫向按封閉的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)計(jì)算，縱向按截面為圓環(huán)形的梁計(jì)算.橫向內(nèi)力計(jì)算。通常取1m管長作為計(jì)算單元。按管壁厚度δ和平均半徑rc的比值δ,rc先判別屬于薄壁管還是厚壁管 然后進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算 薄壁管內(nèi)力計(jì)算.按一個(gè)三次靜定的圓環(huán)形結(jié)構(gòu)計(jì)算。當(dāng)作用在管道上的荷載及其相應(yīng)的管座反力確定后、即可按結(jié)構(gòu)力學(xué)的彈性中心法求解內(nèi)力、宜分別計(jì)算在各項(xiàng)荷載作用下的管道內(nèi)力。然后疊加求出管道在設(shè)計(jì)荷載組合作用下的截面最大內(nèi)力,M,N，厚壁管內(nèi)力計(jì)算.在理論上應(yīng)按彈性力學(xué)平面問題求解內(nèi)力。由于計(jì)算工作量大、故除均勻內(nèi)，外.水壓力作用下所引起內(nèi)力。應(yīng)力、按此方法計(jì)算外.其他荷載所引起內(nèi)力宜按薄壁管的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，縱向內(nèi)力計(jì)算。圓形鋼筋混凝土管的縱向管座形式 分為連續(xù)式管座與間斷式管座兩大類。其縱向的結(jié)構(gòu)計(jì)算也相應(yīng)分為兩大類、連續(xù)式剛性管座上管身的縱向內(nèi)力計(jì)算.宜按彈性地基梁計(jì)算 由于管座是剛性結(jié)構(gòu)、其弧形支承面上都鋪設(shè)有便于管身隨溫度變化而自由滑動(dòng)伸縮的材料 如瀝青油氈等 管身每節(jié)長度均控制在一定的防裂范圍之內(nèi)。因此采用這類管座形式的管身縱向內(nèi)力通常不是設(shè)計(jì)控制條件、可不進(jìn)行計(jì)算 在管壁內(nèi)按抗裂的構(gòu)造要求布置縱向鋼筋即可.間斷式管座上管身的縱向內(nèi)力計(jì)算、宜按橫斷面為圓環(huán)形的梁式管計(jì)算、其應(yīng)力狀態(tài)與管道跨長L和管身內(nèi)徑D。寬度。的比值有關(guān),當(dāng),3時(shí),按長殼近似用梁理論計(jì)算,當(dāng)、3時(shí)。按圓柱形中長殼的彎曲理論或半彎曲理論計(jì)算。當(dāng) 時(shí)、按短殼的彎曲理論或半彎曲理論計(jì)算.擬定架空梁式管道的跨度時(shí) 應(yīng)盡量使其、3，滿足長殼條件,以便采用比較簡單的梁理論進(jìn)行計(jì)算、按圓環(huán)形截面的簡支梁,雙懸臂梁 連續(xù)梁等 3,鋼筋混凝土矩形箱式管施工方便.適用于過水流量較大。地基條件較差的倒虹吸管 若管頂填土壓力較大時(shí)，則需將其頂?shù)撞扛某蓤A弧形,以改善其受力條件、減少工程量和工程造價(jià)。鋼筋混凝土矩形倒虹吸管按規(guī)模大小其各部位壁厚可設(shè)計(jì)為等截面或變截面 按布置方式可分為單孔管和多孔管，矩形管的橫向內(nèi)力計(jì)算的計(jì)算簡圖應(yīng)按布置取為單孔或多孔閉合剛架.各個(gè)桿件的計(jì)算長度為桿件形心軸之間的距離,即水平桿件的計(jì)算長度為豎直桿件形心軸軸線間的距離.豎直桿件的計(jì)算長度為頂?shù)装逍涡妮S軸線間的距離,矩形管內(nèi)角加腋的作用顯著。但加腋邊長β，0。1L、L為孔跨.時(shí)應(yīng)不考慮其影響，按等截面計(jì)算.單孔或等跨多孔等截面矩形倒虹吸管的橫向內(nèi)力計(jì)算應(yīng)沿水流方向截取一米長管段、按閉合剛架計(jì)算其內(nèi)力,根據(jù)各項(xiàng)不同外荷載分別采用相應(yīng)公式計(jì)算出各桿內(nèi)力 然后按荷載組合將其疊加求得最終的各項(xiàng)內(nèi)力 不等截面或不等跨矩形倒虹吸管的橫向內(nèi)力計(jì)算宜用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。特大型矩形倒虹吸管宜采用有限元方法進(jìn)行應(yīng)力分析 10,4.6。關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管說明如下 1 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管由于抗裂和抗?jié)B性能均比普通鋼筋混凝土管好、而且比同直徑、同水頭條件下的普通鋼筋混凝土管省20.30.鋼筋,比鋼管省60,以上的鋼材、因此在我國應(yīng)用比較廣泛,但預(yù)應(yīng)力混凝土管壁薄。性脆，抗外壓能力低，施工技術(shù)比較復(fù)雜、遠(yuǎn)程運(yùn)輸后預(yù)應(yīng)力可能會(huì)有一定損失等。所以在推廣使用上受到一定限制.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管按其施加預(yù)應(yīng)力方法不同 分為三階段工藝法.一階段工藝法和自應(yīng)力制管工藝法三種 其中自應(yīng)力制管工藝法 限用于管徑D 600mm及承受水頭較低的中小型管道的制作.三階段法具有工藝較簡單，設(shè)備投資少。鋼筋預(yù)應(yīng)力值容易控制。承接口光滑等優(yōu)點(diǎn).但其質(zhì)量不如一階段法好。加之車間衛(wèi)生條件差,耗用水泥多等缺點(diǎn),現(xiàn)很少采用,目前、一般工廠或現(xiàn)場生產(chǎn)多采用一階段法生產(chǎn)、其質(zhì)量好.水泥省，如湖南大圳灌區(qū)新安鋪倒虹吸管、管徑D，2 0m，設(shè)計(jì)水頭H、140m，管壁厚3。130mm,就是采用一階段法生產(chǎn)的.10。4,7，關(guān)于鋼管說明如下。1.鋼制倒虹吸管由于管壁材料具有很高強(qiáng)度和不透水性。并具有管節(jié)可以較長。伸縮節(jié)之間間距可達(dá)70m 80m.接頭少.表面光滑，糙率系數(shù)小 水頭損失小等特性，故可用于一般水頭較高。H，50m。管徑較大的倒虹吸管工程 其缺點(diǎn)是剛度較小、承受外荷的能力較小 不宜用于回填土較大的情況.而且其制造技術(shù)要求較高 防銹與維護(hù)費(fèi)用也高.其耐久性不及鋼筋混凝土管.故在倒虹吸管中采用較少、常被預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管所取代。只在橋式倒虹吸等有特殊要求地方采用.如引大入秦灌溉工程總干渠上的先明峽倒虹吸管。設(shè)計(jì)水頭167m,設(shè)計(jì)流量32m3，s、采用2根管徑為2.65m鋼管.2 鋼制倒虹吸管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)質(zhì)就是壓力鋼管設(shè)計(jì)問題。其具體計(jì)算要求,理論公式及方法與水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)基本一樣 因此在本條中。只列出了設(shè)計(jì)中對幾個(gè)主要問題、管壁厚度 允許應(yīng)力、應(yīng)力計(jì)算要求等。的要求,其詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算要求及計(jì)算公式參見現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。水電站壓力鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范。SL.281。10,4，8,關(guān)于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管說明如下、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管又稱PCCP管、Prestressed。Concrete，Cylinder.PiPe.在美國.加拿大等國的管網(wǎng)工程應(yīng)用比較普遍.我國于1987年,1988年引進(jìn)PCCP管生產(chǎn)技術(shù) 目前在我國的引水工程中,已有不少工程開始大量采用,因他可以工廠化.標(biāo)準(zhǔn)化、定型化 成批量生產(chǎn)、適用于高水頭,大流量，管徑較大,它比鋼管造價(jià)低，維修工作量小。是一種具有推廣價(jià)值的好管材.缺點(diǎn)是重量較大 運(yùn)輸和施工不便,現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、GB.T，19685對保證這種管材生產(chǎn)的質(zhì)量提供了必要的依據(jù)，10、4，9,關(guān)于玻璃鋼夾砂管說明如下、玻璃鋼夾砂管又稱GRP管。glass,reinforced plastics，通常是指玻璃纖維增強(qiáng)樹脂塑料管.屬熱固性塑料管，1.玻璃鋼夾砂管特點(diǎn).耐腐蝕性能好。在一般情況下。能夠長期保持管道的安全運(yùn)行 抗老化性能和耐熱性能好 玻璃鋼夾砂管可在40、70.溫度范圍內(nèi)長期使用。采用特殊的耐高溫樹脂還可在200。以上溫度下正常工作.也可長期用于露天使用的管道，其外表添加有紫外線對管道的輻射 可延緩玻璃鋼夾砂管的老化,抗凍性能好 可用于零下20、以下,管內(nèi)結(jié)冰后、不會(huì)發(fā)生凍裂。重量輕.強(qiáng)度高 運(yùn)輸方便,安全技術(shù)簡單,容易安裝各種分支管。水力條件好。內(nèi)壁光滑.不結(jié)垢 不生銹。水阻小。在陽光直接照射下易老化、不宜露天式布置,受力不均時(shí)管身容易變形，并導(dǎo)致接頭處漏水，2,玻璃鋼夾砂管管壁一般按其功能不同可分為三大層，即防腐防滲內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層,表面層。外保護(hù)層,防腐防滲內(nèi)襯層又分為內(nèi)表面層和次內(nèi)層。其中內(nèi)表面層的樹脂含量在90,以上,也稱作富樹脂層?？筛鶕?jù)介質(zhì)不同選用合適樹脂。內(nèi)表面層的作用主要是防腐蝕、防滲漏。次內(nèi)層含一定量的短切纖維，但樹脂含量仍高達(dá)70,80、其作用是防腐.防滲的第二道防線 內(nèi)襯層總厚度為1。5mm,5,0mm，結(jié)構(gòu)層的作用主要是承受荷載，抵抗變形.它是由連續(xù)纖維纏繞層和樹脂砂漿層組成,表面層由抗老化添加劑,如紫外光吸收劑，和樹脂配制而成 它主要是防老化，管外表面的巴氏硬度應(yīng)不小于40，3.玻璃鋼夾砂管在我國已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,定型化在工廠成批生產(chǎn)。其管道配套件齊全,設(shè)計(jì)工作可由生產(chǎn)廠家自主完成 在采購中只須明確管徑.管道長度?？v剖面布置、工作壓力、覆蓋土厚度、土壤類別以及地面荷載等技術(shù)參數(shù)和要求即可,4，目前我國有許多廠家生產(chǎn)玻璃鋼夾砂管 管徑300mm 3100mm 壓力等級0，1MPa 2,5MPa 管道剛度1250N，m2、10000N、m2 采用玻璃鋼夾砂管的工程也很多。如新疆某供水工程，全長400km.全部采用玻璃鋼夾砂管 其中小洼槽倒虹吸管全長13km。直徑為3100mm 剛度為7500N。m2、壓力為0。4MPa、總工程量達(dá)1.433萬t、是目前我國采用玻璃鋼夾砂管口徑最大,用量較多的工程實(shí)例.