玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管管道结构设计

2010年第2期3月第28卷玻璃纤维增强塑料夹砂管俗称玻璃钢管是一种以玻璃纤维及其制品为增强材料以热固性树脂为基体材料以石英砂为填充材料采用定长缠绕工艺离心浇筑工艺连续缠绕工艺等制成的管道玻璃钢管有着良好的水力特性从20世纪90年代起随着玻璃钢原材料的发展和技术的成熟国内涌现出大批玻璃钢管生产厂家玻璃钢管产量大幅增加目前己在城市市政给排水管道工程中得到大量运用作为一种新兴的化学复合管材玻璃钢管拥有质量轻强度高维修方便等特点伴随着城市管网工程中顶管施工工艺的发展利用玻璃钢管进行顶管的工程也日益增多大量的工程实践丰富了玻璃钢管的适用范围也使玻璃钢管顶管技术的应用日臻成熟因为玻璃钢管的力学性能可设计性强故在设计阶段当工艺设计人员选择了玻璃钢管并核算其水力条件满足设计要求后结构设计人员对管材性能的选择和要求就显得尤为重要选择合适的玻璃钢管参数对确保工程安全和控制工程投资都有直接的关系下面结合深圳某截污干管工程顶管段工程设计实例论述玻璃钢管顶管管道结构设计的要点1工程概述1・1管道条件深圳市宝安区某截污干管工程标顶管段长2.8管道采用玻璃纤维增强塑料夹砂管管顶覆土5.37.3管径1900管道设计工作压力0.25双型橡胶圈承插接口管节长度3采用土压泥水式平衡顶管机顶管1.2场地地形条件场地为现状市政道路道路周边建筑物均已形成管线埋置在道路绿化带下1.3场地地质情况根据钻探揭露场地内的地层自上而下为人工填土第四系海积层第四系冲洪积层残积层震旦系混合岩各层物理力学指标如表1所示玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管管道结构设计王亮中国市政工程屮南设计研究院广东深圳518133摘要结合深圳地区某玻璃钢夹砂管顶管工程设计实例针对管材木身特性及顶管管道受力特点选择合适的管材性能参数提出管道结构设计计算要点关键词玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管结构计算174文献标志码10097767201002013504岩土层平均层厚/承载力特征值/压缩模量/变形模量/凝聚力/内磨擦角/层序号名称121231杂填土淤泥中砂黏土淤泥中粗砂砂质黏性土强风化混合岩5.018.58.0不均匀40110145401601805001.54.55.01.87.06.01.58.010.01.514.016.06208252151522520表1岩土层承载力特征值及有关强度指标建议值工程材料与设备1352010N.2M..28管道结构设计管材性能指标计算1根据文献1规定取管材刚度等级为200002玻璃纤维增强塑料夹砂管具有刚度设计性强的优点根据管材性能及工程经验取管道弹性模量203管道壁厚玻璃钢管壁厚和刚度弹性模量之间的关系为31203106故在确定玻璃钢管刚度和弹性模量后可算出管道壁厚44.4设计取为454管道计算直径01945管道外壁直径1219905管道设计内水压力标准值根据文献2可得1.50.375取0.46管材初始失效压力0根据文献3062.47管材环向等效折算抗拉强度标准值根据文献3按无相关管材的长期性能试验数据条件计算00617.38管材环向等效折算抗拉强度设计值环向抗拉强度分项系数取1.40故12.39管材环向等效折算抗弯强度标准值根据文献3按无相关管材的长期性能试验数据条件计算49.500210673.510管材环向等效折算抗弯强度设计值环向抗拉强度分项系数取1・20故61.211管道受压强度设计值当玻璃钢管作为顶管管材时管道受压强度设计值决定了管道本身承受顶力的最大限值根据文献4提供的顶力计算公式与文献1提供的顶管顶力计算公式确定在管道允许最大顶力5500顶力安全系数为3.5的条件下玻璃钢受压强度设计值不小于72.3对缠绕管管体取受压设计强度不小于75管端受压设计强度不小于105管道性能控制指标见表2管道性能设计计算指标见表3管道荷载分析管道承受的荷载有管的重力管内水的重力管内水压力管内真空压力管顶竖向土压力地下水浮托力地而车辆荷载堆积荷载人群荷载等1管的重力玻璃钢管壁厚较薄重度按18/311-算得每延米管重力为5其值较小设计中可忽略不计2管内水的重力管内的水可按满水计算相对作用在管道上的土压力和管道的设计内水压力管内水的质量产生的内力很小故一般情况下设计中可管道典型纵断面局部如图1所示图1管道典型纵断面局部图管径/壁厚/刚度等级/弹性模量/设计内水压力/管体受压强度设计值/19004520000200.475表2管道性能控制性指标管材环向等效折算抗拉...

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