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给水管道之支墩(三)

 退休管道工程师 2021-12-03

1. 更正

1)前述的内摩擦角名称有误,应该为土壤等效内摩擦角。土壤等效内摩擦角考虑了土的粘聚力。粘性土如不考虑粘聚力,则支墩尺寸会相对增大较多,而粘性土又是敷设管道时经常遇到的土质,不考虑粘性土的粘聚力会造成较大浪费。如地勘报告中经常会看到下表这样的数据,如果不考虑土的粘聚力,而直接按内摩擦角选用图集支墩,甚至不看岩土工程勘察报告,直接按图集中给出的最小等效内摩擦角选用支墩,则支墩往往比实际需要大很多,造成了不必要的浪费。

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式中:ψd为考虑了粘聚力的土壤等效内摩擦角,°ψ为各层土的加权平均内摩擦角,°;c为各层土的加权平均粘聚力;γ为各层土加权平均天然重度,kN/m3h为管道支墩底的埋深,m利用上表数据及前述支墩埋深2.48m数据可以得出等效内摩擦角为32.7°,前面按20°考虑过于保守了,可按28°考虑(摩擦系数0.30),又选大了不是。地勘还是要看的,还是要稍微算一下的。

2)上一部分结尾时候介绍唯一与内摩擦角有关的就是被动土压力,其实内摩擦角不同,混凝土支墩底部与土的摩擦系数也不同,进而影响到摩擦力大小,也即摩擦力其实也间接与内摩擦角有关。当等效内摩擦角为20°时,土与混凝土支墩底部的摩擦系数取0.25;当等效内摩擦角为28°时,摩擦系数取取0.30;当等效内摩擦角为35°时,摩擦系数取0.35

2. 图集

以下内容均源于图集,相当于自己打一遍加深一下印象:

1)适用于市政及一般民用与工业建筑工程中无地下水(即地下水位低于支墩底面)及有地下水条件下(地下水位低于设计地面以下0.5m)的室外柔性接口埋地给水管道常用支墩,特殊工程的支墩需另行设计。

2)适用管材:铸铁管(球墨铸铁管、未经退火处理的球态铸铁管等)、混凝土管(钢筋混凝土管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管)、化学管材管(包括硬聚氯乙烯圆管(UPVC)、聚乙烯圆管(PE)、玻璃纤维增强塑料管(GRPFRP)等)。当给水管的接口内径小于相应规格的铸铁管接口设计内径dn1时,其支墩尺寸可按相应规格的铸铁管选用;当给水管的接口内径大于相应规格的铸铁管接口设计内径dnl,并且不大于相应规格的混凝土管接口设计内径dn2时,其支墩尺寸应按相应规格的混凝土管选用。注意这里是接口内径,可不是管道内径。如图集D400铸铁管接口内径457.2mmD400混凝土管接口内径524mm,实际接口内径<457.2mm时,按铸铁管考虑;介于457.2-524mm之间时,按混凝土管考虑。

3)适用的管径:D=100-2000mm实际管径介于两档之间时,应按管径较大的选用。比如图集有200mm300mm的管径,实际管径250mm,那就按300mm考虑。

4)适用设计内水压力:0.8-1.1MPa这里的内水压力相当于试验压力大小,实际设计内水压力小于0.8MPa时,按0.8MPa考虑;介于0.8-1.1MPa时,按1.1MPa考虑。

5)适用于给水管道采用橡胶圈作为止水件的承插式接口和套管式柔性接口。钢管道敷设方向改变处的附近有阀门和柔性接头时,可参照相应规格的铸铁管选用支墩。

6)适用于一般性土壤地区,对于设置在淤泥、湿陷性黄土、多年冻土、膨胀土地区的支墩需另行设计,软土地区支墩的沉降问题应特殊考虑。支墩下持力层的地基承载力特征值fak不应小于80kPa,否则应另行设计。

7)适用的土壤等效内摩擦角:20-35°。等效内摩擦角小于20°的土质很差,此类土质中不宜采用柔性接口。实际土壤等效内摩擦角介于两档之间时,应按土壤等效内摩擦角较小的值选用。

8)适用的管顶覆土深度:当管径为100-500mm时,管顶覆土为0.7-2.0m;当管径为600-2000mm时,管顶覆土为1.0-2.5m实际覆土深度介于两档之间时,应按覆土深度较小的值选用。在管埋深较深的情况下,管自身应满足承载力极限状态和正常使用极限状态。

9)适用于非抗震设防区和抗震设防烈度小于或等于9度的地区。

10)关于地下水:地下水位高于支墩底面时,支墩在地下水浮力作用下,支墩滑动面上的摩擦力随水位上升而逐步减小,致使抗推力减小;被动土压力与主动土压力计算时,地下水以下土取有效重度计算,被动土压力与主动土压力的差值也随水位上升而逐步减小,致使抗推力减小,而支墩所受外推力不变,这必然需要增大支墩的体积才能满足支墩的抗滑要求。自己在计算地下水高于支墩底部受力时其实没算正确,不知道什么地方出错了,先这样吧,不再深究了。

3. 其它

1)结构计算上那些公式,尤其是主、被动土压力计算(有、无地下水),着实搞不明白,也不去深究了。

2)《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010修订版中:素混凝土结构的混凝土强度等级由“不应低于C15”改为“不应低于C20”,钢筋混凝土结构的混凝土强度等级由“不应低于C20”改为“不应低于C25”。《产业结构调整指导目录(2019年本)》中落后淘汰产品:热轧钢筋HRB335HPB235

参考文献:

1. 柔性接口给水管道支墩(10S505.

2. 赵彤等. 柔性接口给水管道支墩(10S505国标图集)简介.

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