埋地塑料排水管道结构设计探讨刘敏(中国市政工程华北设计研究院，天津300074)摘要：针对埋地塑料排水管道的设计，介绍了竖向变形计算方法(特别是综合变形模量的计算)，并提供了城市车辆荷载作用下的竖向压力值。矢键词：塑料排水管；变形模量；环刚度；荷载中图分类号：1U992文献标识码：C文章编号：1000・4602(2004)03・0067・03塑料排水管材包括硬聚氯乙烯(PVC-U)管材、增强聚丙烯(ERPP)管材、高密度聚乙烯(HDPE)管材等。埋地塑料排水管道的主要设计依据是《给处排水工程管道结构设计规范》(CB50332T002)、《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程》(CECS122:2001)及即将出版的《埋地聚乙烯排水管道工程技术规程》等，并参照上海市工程建设规范《埋地塑料排水管道工程技术规程》(DGU08-308T002J10185T002)。由于塑料管道的壁厚很小，所以其结构刚度与管周土体刚度的比值v1.0,属于柔性管道。埋地塑料排水管道的结构设计包括：①管壁截而的强度计算；②塑设在地表水或地下水以下的管道的抗浮计算；③管壁截而的环向稳定性计算；④管道的竖向变形计算。对于有抗震设防要求的地区的非柔性连接管道,还应按《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》进行抗震验算。1塑料排水管道的竖向变形计算1.1荷载取值作用在管道上的荷载有管道上的竖向土压力地面上的车辆荷载(按《城市桥梁设计荷载标准》取值，准永久系数取0.50)地面上的堆载(取10kN/准永久系数取0.50)。设计时取车辆荷载或地面堆载的大值。1.2管侧回填土的综合变形模量埋地塑料排水管道主要为变形控制，所以在此只介绍按管道变形选用管道，荷载效应按准永久组合作用计算。埠加奉料排水管道设计的牛要难点是管侧回填土的综合变形模量的确定。管侧回填土的综合变形模量与场地原状土的变形模量和管侧回填土的变形模量有关，一般地质勘察报告里只提供土的压缩機量，具体工程设计时只能根据•土的压缩模暈来求得土的变形模量。由于土不是理想的弹性体以及在取土样的过程中土的天然结构可能被破坏，所以计算结果会有一定的误差，工程中应根据实际情况进行调整。有试验条件时应由试验确定土的变形模暈，当无试验数据时提供下列计算方法供参考。土的变形模量£n与土的压缩模量E,的关系式如下：忌』「託I瓦(1)根据资料查得土的泊松比〃及计算所得仏/民值见表1O表I土的泊松比“及氏/E值土的类别卩耳/氏碎石土0.15-0.200.947-0.9()砂土0.20-0.250.90-0.833粉土0.250.833粘性土粉质粘土坚硬状态0.250.833可塑状态0.300.743软塑或流动状态0.350.623粘土坚硬状态0.250.833可塑状态0.350.623软塑或流动状态0.420.392管侧回填土的综合变形模量公式为：Ed二毅(2)Enanax式中Ed一侧土的综合变形模量，血Et一侧回填土在要求压实密度时相应的变形模量,MPaEn一槽两侧原状土的变形模量,MPaf—^合修正系数56一管中心处槽宽Br和管外径Di的比值有关的计算参数例如当管道外径Di=1000mm、管中心处槽宽Br=l700mm、回填土为粗砂、回填土压实系数为0.94、场地原状土为粘土(可塑状态)、压缩模量Es=5MB时，査规范中的表A.0.2-1得艮=4.6MPa,仏=0.623>6=3.115MPao查规范中的表A.0.2-2得q=0.325必=0.675，经计算后0.757,丘=3.48MP^o1.3管道竖向变形和环刚度在组合荷载作用下，柔性管道变形计算公式为:_心用(F、、上+纫*\“dmax-1昭+0.061耳斥甩水7比卩(5)式中一道在组合荷载作用下的最大变形，规范规定不应超过0.05Do管道变形系数(与基础形式有关)，当基础为土弧基础且中心角=90时心=0.096Di—形滞后系数，取1.5时一延米管道上管顶的竖向土压力标准值,kN/mV——填土的重力密度，取18kN/m3一顶至设计地面的覆土厚度处一也而荷载，取车辆荷载或地而堆载(10kN/n?)的大值，一般覆土厚度>3m时取10kN/n?①一道半径，如2Do—道计算直径式(4)分母中的前项与管材的刚度有关,后项与土壤的刚度有关。一般在塑料管材的产品说明中提供管材的环刚度，管子的环刚度与管材的材料性质、管子壁厚和管壁断而的儿何尺寸有关，其定义为S二g,将其代入式(4)得:屉(Fs\・k一十2妮鸟)85+0.061Ed当Di=1.5NAj=0.096、％=0.5时，S二0.36FwL-----—+1.25q吐-0.007625Ed。选择管道的环刚度大于计算所得...