给水管道之支墩（二）

       在进行计算时，无非就是把前述的各种水平、垂直方向的力计算出来，最终去判断支墩尺寸大小是否满足支墩抗推力稳定性、地基承载力、支墩垂直向稳定性（仅垂直下弯考虑）要求等。

《柔性给水管道支墩》（10S505）图集给出了有、无地下水的分类，在此基础上又进行了细分：不同设计内水压力、不同土壤等效内摩擦角、不同弯头角度、不同管顶覆土厚度下的各种数据表格。其中：水平弯管支墩受力有90°、45°、22.5°、11.25°四种弯管角度；水平三通和水平管堵就不说了；垂直向上和垂直向下弯管支墩受力有45°、22.5°、11.25°三种角度。

1. 水平支墩

       水平弯管支墩、水平三通支墩、水平管堵支墩，三者做法差不多，这里以水平弯管支墩为例进行介绍。其支墩断面像一个梯形棱台，见下图：

       1）支墩抗推力（水平力）稳定验算：

被动土压力（F_pk）+摩擦力（F_fk）-主动土压力（F_ap,k）≥抗力系数（1.5）×水压水平向推力（F_wp,k）

       2）地基承载力（垂直力）验算：

支墩重力（G）+支墩上方覆土重力（W）≤支墩底面积（A）×地基承载力特征值（f_a）

       3）其它：垂直力方向不考虑浮力影响，这样更为保守安全。

2. 垂直上弯支墩

       支墩断面为矩形断面，只不过随弯角拐弯上了个坡，见下图：

       1）支墩抗推力（水平力）稳定验算：

被动土压力（F_pk）+摩擦力（F_fk）-主动土压力（F_ap,k）≥抗力系数（1.5）×水压水平向推力（F_h）

       2）地基承载力（垂直力）验算：

支墩重力（G）+支墩上方覆土重力（W）+水压垂直向分力（N）≤支墩底面积（A）×地基承载力特征值（f_a）

       3）其它：垂直力方向不考虑浮力影响，这样更为保守安全。

3. 垂直下弯支墩

       支墩断面为矩形断面，方方正正的，见下图：

       1）支墩抗推力（水平力）稳定验算：

摩擦力（F_fk）≥抗力系数（1.5）×水压水平向推力（F_h）

       2）地基承载力（垂直力）验算：

支墩重力（G）+支墩上方覆土重力（W）≤支墩底面积（A）×地基承载力特征值（f_a）

       3）垂直向（垂直力）稳定验算：

支墩重力（G）+支墩上方覆土重力（W）≥抗力系数（1.1）×[浮力（F_fw,k）+水压垂直向上分力（N）]

       4）其它：支墩断面左右两侧的土压力相同，所以就抵消了，只能靠摩擦力来抵抗水压水平向推力了；不考虑浮力和水压垂直向上分力的影响，这样算出的承载力更为保守安全；虽说地基承载力不考虑垂直向上力的影响，但是垂直向稳定性需要考虑，这里有点像抗浮力影响，前面两种情况也有浮力，但是相对垂直下弯支墩而言，这里还有个水压上向分力，综合下来上向的力可能影响会有点大，所以这里需要考虑。

4. 计算

       整体看来：垂直下弯支墩好像最好算，方正，不管是算支墩体积还是支墩上方覆土体积，数据上都很容易算出，且又不考虑土压力；水平向支墩也还行，无非就是梯形棱台的体积计算；垂直上弯这个好像不好算，主要是这里有个弯度，弯曲空间的体积计算不是很明白。不过都不重要，图集已经给出了每一种情况的计算数据，无非按图选取就行。之所以自己算一遍不是为了验证图集正确不正确，而是想明白某些参数的变化会产生什么样的影响。这里就以水平支墩为例进行介绍，至于详细公式就不再一一列出了，详见下表：

5. 其它

       1）按前述内容，支墩受力也有工况，上述表格计算按回填前试压考虑，主动土压力和支墩上方覆土重量均为0。按照图集给的尺寸参数，对比了几种工况：回填前试压的水平合力33.9kN>0，说明满足；回填后正常压力考虑，水平合力增大，说明更满足；回填后试压，合力接近0，说明处于临界态了；当然了，计算时有个抗力系数，取值1.5，也算是安全系数了，以此数据进行分析更为安全。其实，在回填后管道正常运行过程中，也会出现压力陡增的情况，比如水锤工况。

       2）从计算公式上来看：管顶覆土增大，主、被动土压力增大，摩擦力亦增大，最终综合导致水平向合力增大，有利于稳定，也即在管顶覆土较大的情况下，可以选择较小的支墩尺寸，如适当降低长、宽、高；唯一与内摩擦角有关的就是被动土压力，摩擦角增大，被动土压力增大，有利于稳定；摩擦力与支墩重力、上方覆土重力、浮力有关，混凝土的密度大于土，更大于水，所以说支墩尺寸上大一些，其重量大一些，对应的摩擦力也会增大，有利于稳定。