壓力鋼管鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定及地基應力計算

1、 壓力鋼管鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定及地基應力計算1 設計依據(jù)和參考資料 設計依據(jù)：泵站設計規(guī)范GB/T 5026597 1997年6月2日發(fā)布 1997年9月1日實施 給水排水工程管道結構設計規(guī)范GB 503322002 參考資料：水泵和水泵站 山西機械學院 欒鴻儒 主編 水利電力出版社 高等學校教材 泵站 取水輸水建筑物叢書 丘傳忻編著 中國水利水電出版社2 設計輸入數(shù)據(jù)管軸線上段立面傾角1=20.00 管軸線下段立面傾角2=0.00 管道內(nèi)徑 D0=2.000 m閘閥內(nèi)徑 DF=0.000 m管道斷面中心計算水頭 Hp=40.000 m水錘壓力增量H=0.000 m水的容重 =9.81kN/m水管直徑

2、變化時的最大內(nèi)徑 D01=2.000 m水管直徑變化時的最小內(nèi)徑 D02=2.000 m伸縮接頭外管內(nèi)徑 D1=2.000 m伸縮接頭內(nèi)管內(nèi)徑 D2=2.000 m管道和水的摩擦系數(shù) fH=0.13伸縮節(jié)填料寬度 bK=0.00 m填料與管壁摩擦系數(shù) fk=0.00管壁與支墩接觸面的摩擦系數(shù) f0=0.00重力加速度g=9.81 m/s水平向地震系數(shù) KH=0.10綜合影響系數(shù) CZ=0.25地震加速度分布系數(shù) ai=1.00集中在i點的重量Wi=596.57 KN管道中流量Q=3.819 m/s管道中水的平均流速V=1.216 m/s計算管長（上段） L1=2.0 m計算管長（下段） L2=

3、2.0 m管壁厚度 =18.0 mm3 荷載計算 根據(jù)規(guī)范C.0.1條，作用于鎮(zhèn)墩上的荷載包括：鎮(zhèn)墩自重G；鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力；鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力。 其中鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力包括：鋼管自重分力A1；彎管上的內(nèi)水壓力A2；作用在閘閥上的水壓力A3；管道直徑變化段的水壓力A4（本工程無該項作用力）；在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力A5；水流與管壁之間的摩擦力A6；溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力A7；溫度變化時管道沿支墩的摩擦力A8（本工程無該項作用力）；管道轉彎處水流的離心力A9。 其中鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力包括：鋼管自重分力Qc；鋼管水重分力Qs；3.1 單位管長鋼管自重qc

4、和單位管長管內(nèi)水得qs計算 計算公式：單位管長鋼管自重單位管長管內(nèi)水重單位管長鋼管自重qc和單位管長管內(nèi)水重qs計算表D0trcrsqcqs20.01878.59.818.95830.810ccttDqgp+=)(0ssDqgp=2025.03.2 鎮(zhèn)墩軸線上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫降1管軸方向鋼管自重分力6.1286.1282彎管上的內(nèi)水壓力1232.3841232.3843作用在閘閥上的水壓力4管道直徑變化段的水壓力0.0000.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦

5、力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力0.0000.0008溫度變化時管道沿支墩的摩擦力0.0000.0009管道轉彎處水流的離心力4.6424.64211垂直管軸方向鋼管自重分力16.83616.83612鋼管中水重分力57.90357.90313鎮(zhèn)墩上段垂直管軸方向合力Q174.73974.73914水平地震慣性力14.91414.914111sinaLqAc=gppHDA2024=gppHDDA)(42022014-=gppHDDA)(422215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1108cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=11cosa

6、LqQcc=11cosaLqQss=scQQQ+=1iizHiWCKpa=3.3 鎮(zhèn)墩軸線下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫降1管軸方向鋼管自重分力0.0000.0002彎管上的內(nèi)水壓力-1232.384-1232.3843作用在閘閥上的水壓力0.0000.0004管道直徑變化段的水壓力0.0000.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力0.0000.0008溫度變化時管道沿支墩的摩擦力0.0000.0009管道轉彎處水流的離

7、心力-4.642-4.64211垂直管軸方向鋼管自重分力17.91617.91612鋼管中水重分力61.61961.61913鎮(zhèn)墩下段垂直管軸方向合力Q279.53579.53514水平地震慣性力14.91414.914管軸向作用力方向：（+為鋼管下行方向，-為鋼管上行方向）221s i naLqAc=gppHDA2024=gppFHDA234=gppHDDA)(42022014-=gppHDDA)(422215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1208cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=22cosaLqQcc=22cosaLqQss=scQQQ+=2iiz

8、HiWCKpa=3.4 鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算3.4.1 基本荷載組合 正常運行情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs 鎮(zhèn)墩上段管軸方向合力A1=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=1247.252（溫升）1247.252（溫降） 鎮(zhèn)墩下段管軸方向合力A2=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=-1232.929（溫升）-1232.929（溫降） 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升1247.252-1232.92974.73979.53520.00 0.00 -35.333576

9、.352溫降1247.252-1232.92974.73979.53520.00 0.00 -35.333576.3523.4.2 特殊荷載組合 地震情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升1247.252-1232.92974.73979.53520.00 0.00 -50.248576.352溫降1247.252-1232.92974.73979.53520.00 0.00 -50.248576.352221121sinsinco s2co s1aaaa+=QQAAX22112

10、1coscossin2sin1aaaa+=QQAAYiPQQAAX+=221121sinsincos2cos1aaaa221121coscossin2sin1aaaa+=QQAAY 管道水壓試驗情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs 查給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范，鋼管水壓試驗壓力P=P+0.5且不小于0.9MPa，P為鋼管工作壓力。 計算表：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升2787.732-2773.40974.73979.53520.00 0.00 -128.2361103.227溫降2787.732-2773.40974

11、.73979.53520.00 0.00 -128.2361103.2273.5 鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩基底摩擦系數(shù)f=0.35 鎮(zhèn)墩重量G=596.57 kN 初擬鎮(zhèn)墩尺寸:鎮(zhèn)墩尺寸(m)底面積A體積M重量底長a頂長b下邊高c上邊高d寬emmkN3.042.003.891.043.209.7224.86596.57 側向土壓力計算： 被動土壓力標準值計算公式： 主動土壓力標準值計算公式： 式中： 土的容重 1=18.00 kN/m 土的內(nèi)摩擦角=30.00 地面至計算截面處的深度 z1=0.00 m 地面至計算截面處的深度 z2=3.89 m 鎮(zhèn)墩頂側被動土壓力 Fpk1

12、=0.00 kPa 鎮(zhèn)墩底側被動土壓力 Fpk2=209.99 kPaccKXGYfK+=)(+=245021jgtgzFpk-=245021jgtgzFak 鎮(zhèn)墩側向被動土壓力合力 Ppk=1587.68 kPa 鎮(zhèn)墩頂側主動土壓力 Fak1=0.00 kPa 鎮(zhèn)墩底側主動土壓力 Fak2=23.33 kPa 鎮(zhèn)墩側向主動土壓力合力 Pak=176.41 kPa3.5.1 基本荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算表工況實際被動土壓力P=|X|+Pak-(Y+G)*f|X|YGfKKc結果溫升0.00035.333576.352596.570.3511.6191.3滿足規(guī)范溫降0.00035.33

13、3576.352596.570.3511.6191.3滿足規(guī)范3.5.2 特殊荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算表工況實際被動土壓力P=|X|+Pak-(Y+G)*f|X|YGfKKc結果溫升0.000128.2361103.227596.570.354.6391.1滿足規(guī)范溫降0.000128.2361103.227596.570.354.6391.1滿足規(guī)范3.6 鎮(zhèn)墩抗傾覆穩(wěn)定計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩上垂直合力作用點距傾覆原點的距離y0= 1.52 m 鎮(zhèn)墩上水平合力作用點距傾覆原點的距離x0= 1.50 m3.5.1 基本荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗傾穩(wěn)定計算表工況|X|YGy0 x0K

14、0K0結果 0000)(KXxGYyK+=溫升35.333576.352596.571.521.50033.61.5滿足規(guī)范溫降35.333576.352596.571.521.50033.61.5滿足規(guī)范3.5.2 特殊荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗傾穩(wěn)定計算表工況|X|YGy0 x0K0K0結果溫升128.2361103.227596.571.521.50013.41.2滿足規(guī)范溫降128.2361103.227596.571.521.50013.41.2滿足規(guī)范3.7 鎮(zhèn)墩基底應力計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩沿管軸方向的底面寬度 B=3.04 m 鎮(zhèn)墩垂直管軸方向的底面長度 L=3.20 m

15、合力作用點對鎮(zhèn)墩底面形心的偏心距 e 地基的允許承載力 R=150.00 kPa3.7.1 基本荷載組合情況下： 偏心距計算表工況傾覆力矩M1=|X|*x0 抗傾力矩M2= (Y+G)*y0 偏心距e0a/2-（抗傾力矩M2-傾覆力矩M1）/（y+G）溫升53.0001781.8900.045溫降53.0001781.8900.045地基應力計算成果表工況YGPmaxPminR結果溫升576.352596.57131.40109.87150.0滿足規(guī)范溫降576.352596.57131.40109.87150.0滿足規(guī)范3.7.2 特殊荷載組合情況下： RBeBLGYP+=61maxmin

16、偏心距計算表工況傾覆力矩M1=|X|*x0 抗傾力矩M2= (Y+G)*y0 偏心距e0a/2-（抗傾力矩M2-傾覆力矩M1）/（y+G）溫升192.3532582.3120.113溫降192.3532582.3120.113地基應力計算成果表工況YGPmaxPminR結果溫升1103.227596.57213.89135.76150.0(63.9)溫降1103.227596.57213.89135.76150.0(63.9)3.7.3 鎮(zhèn)墩基礎處理：采用換填碎石砂墊層處理方法墊層高(m)底加寬(m)坡角B(m)L(m)0.60.6604.334.49處理后地基應力計算成果表工況YGPmaxP

17、minR結果溫升1103.227596.57101.0573.66150.0滿足規(guī)范溫降1103.227596.57101.0573.66150.0滿足規(guī)范XYA9A6A2OadcbYXOA2A1A6A9L2L1a1A2A1Q1Q2G 壓力鋼管鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定及地基應力計算1 設計依據(jù)和參考資料 設計依據(jù)：泵站設計規(guī)范GB/T 5026597 1997年6月2日發(fā)布 1997年9月1日實施 給水排水工程管道結構設計規(guī)范GB 503322002 參考資料：水泵和水泵站 山西機械學院 欒鴻儒 主編 水利電力出版社 高等學校教材 泵站 取水輸水建筑物叢書 丘傳忻編著 中國水利水電出版社2 設計輸入數(shù)據(jù)管

18、軸線上段立面傾角1=0.00 管軸線下段立面傾角2=20.00 管道內(nèi)徑 D0=2.000 m閘閥內(nèi)徑 DF=0.000 m管道斷面中心計算水頭 Hp=40.000 m水錘壓力增量H=0.000 m水的容重 =9.81kN/m水管直徑變化時的最大內(nèi)徑 D01=2.000 m水管直徑變化時的最小內(nèi)徑 D02=2.000 m伸縮接頭外管內(nèi)徑 D1=2.000 m伸縮接頭內(nèi)管內(nèi)徑 D2=2.000 m管道和水的摩擦系數(shù) fH=0.13伸縮節(jié)填料寬度 bK=0.00 m填料與管壁摩擦系數(shù) fk=0.00管壁與支墩接觸面的摩擦系數(shù) f0=0.00重力加速度g=9.81 m/s水平向地震系數(shù) KH=0.1

19、0綜合影響系數(shù) CZ=0.25地震加速度分布系數(shù) ai=1.00集中在i點的重量Wi=0.00 KN管道中流量Q=3.819 m/s管道中水的平均流速V=1.216 m/s計算管長（上段） L1=2.0 m計算管長（下段） L2=2.0 m管壁厚度 =18.0 mm3 荷載計算 根據(jù)規(guī)范C.0.1條，作用于鎮(zhèn)墩上的荷載包括：鎮(zhèn)墩自重G；鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力；鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力。 其中鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力包括：鋼管自重分力A1；彎管上的內(nèi)水壓力A2；作用在閘閥上的水壓力A3；管道直徑變化段的水壓力A4（本工程無該項作用力）；在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力A5；水流與管壁之間的摩擦力

20、A6；溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力A7；溫度變化時管道沿支墩的摩擦力A8（本工程無該項作用力）；管道轉彎處水流的離心力A9。 其中鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力包括：鋼管自重分力Qc；鋼管水重分力Qs；3.1 單位管長鋼管自重qc和單位管長管內(nèi)水得qs計算 計算公式：單位管長鋼管自重單位管長管內(nèi)水重單位管長鋼管自重qc和單位管長管內(nèi)水重qs計算表D0trcrsqcqs20.01878.59.818.95830.810ccttDqgp+=)(0ssDqgp=2025.03.2 鎮(zhèn)墩軸線上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫

21、降1管軸方向鋼管自重分力0.0000.0002彎管上的內(nèi)水壓力1232.3841232.3843作用在閘閥上的水壓力4管道直徑變化段的水壓力0.0000.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力0.0000.0008溫度變化時管道沿支墩的摩擦力0.0000.0009管道轉彎處水流的離心力4.6424.64211垂直管軸方向鋼管自重分力17.91617.91612鋼管中水重分力61.61961.61913鎮(zhèn)墩上段垂直管軸方向合力Q179.53579.53514水平地震慣性力0.0000.000111sina

22、LqAc=gppHDA2024=gppHDDA)(42022014-=gppHDDA)(422215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1108cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=11cosaLqQcc=11cosaLqQss=scQQQ+=1iizHiWCKpa=3.3 鎮(zhèn)墩軸線下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫降1管軸方向鋼管自重分力6.1286.1282彎管上的內(nèi)水壓力-1232.384-1232.3843作用在閘閥上的水壓力0.0000.0004管道直徑變化段的水壓力0.00

23、00.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力0.0000.0008溫度變化時管道沿支墩的摩擦力0.0000.0009管道轉彎處水流的離心力-4.642-4.64211垂直管軸方向鋼管自重分力16.83616.83612鋼管中水重分力57.90357.90313鎮(zhèn)墩下段垂直管軸方向合力Q274.73974.73914水平地震慣性力0.0000.000管軸向作用力方向：（+為鋼管下行方向，-為鋼管上行方向）221s i naLqAc=gppHDA2024=gppFHDA234=gppHDDA)(420220

24、14-=gppHDDA)(422215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1208cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=22cosaLqQcc=22cosaLqQss=scQQQ+=2iizHiWCKpa=3.4 鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算3.4.1 基本荷載組合 正常運行情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs 鎮(zhèn)墩上段管軸方向合力A1=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=1241.124（溫升）1241.124（溫降） 鎮(zhèn)墩下段管軸方向合力A2=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=-1226.8

25、01（溫升）-1226.801（溫降） 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升1241.124-1226.80179.53574.7390.00 20.00 62.746-269.824溫降1241.124-1226.80179.53574.7390.00 20.00 62.746-269.8243.4.2 特殊荷載組合 地震情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升1241.124-1226.80179.53574.7390.00 20.

26、00 62.746-269.824溫降1241.124-1226.80179.53574.7390.00 20.00 62.746-269.824221121sinsincos2cos1aaaa-+=QQAAX221121coscossin2sin1aaaa+=QQAAY221121sinsincos2cos1aaaa-+=QQAAX221121coscossin2sin1aaaa+=QQAAY 管道水壓試驗情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi 查給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范，鋼管水壓試驗壓力P=P+0.5且不小于0.9MPa，P為鋼管工作壓力。 計算表：鋼

27、管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升2781.604-2767.28179.53574.7390.00 20.00 155.648-796.699溫降2781.604-2767.28179.53574.7390.00 20.00 155.648-796.6993.5 鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩基底摩擦系數(shù)f= 0.35 鎮(zhèn)墩重量G= 1448.29 kN 初擬鎮(zhèn)墩尺寸:鎮(zhèn)墩尺寸(m)底面積A體積M重量長a高b寬cmmkN6.003.503.8022.8060.351448.29 側向土壓力計算： 被動土壓力標準值計算公式： 主動土壓力標準值計算

28、公式： 式中： 土的容重 1=18.00 kN/m 土的內(nèi)摩擦角=30.00 地面至計算截面處的深度 z1=0.00 m 地面至計算截面處的深度 z2=3.50 m 鎮(zhèn)墩頂側被動土壓力 Fpk1=0.00 kPa 鎮(zhèn)墩底側被動土壓力 Fpk2=189.00 kPaccKXGYfK+=)(+=245021jgtgzFpk-=245021jgtgzFak 鎮(zhèn)墩側向被動土壓力合力 Ppk=1984.50 kPa 鎮(zhèn)墩頂側主動土壓力 Fak1=0.00 kPa 鎮(zhèn)墩底側主動土壓力 Fak2=21.00 kPa 鎮(zhèn)墩側向主動土壓力合力 Pak=220.50 kPa3.5.1 基本荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗滑

29、穩(wěn)定計算表工況實際被動土壓力P=|X|+Pak-(Y+G)*f|X|YGfKKc結果溫升0.00062.746-269.8241448.290.356.5741.3滿足規(guī)范溫降0.00062.746-269.8241448.290.356.5741.3滿足規(guī)范3.5.2 特殊荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算表工況實際被動土壓力P=|X|+Pak-(Y+G)*f|X|+Pak-PpkYGfKKc結果溫升148.090-1608.352-796.6991448.290.35-0.1421.1滿足規(guī)范溫降148.090-1608.352-796.6991448.290.35-0.1421.1滿足規(guī)范

30、（如果X+Fak-P為負值，說明被動土壓力大大超過水平推力，鎮(zhèn)墩不會滑動）3.6 鎮(zhèn)墩抗傾覆穩(wěn)定計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩上垂直合力作用點距傾覆原點的距離y0= 3.00 m 鎮(zhèn)墩上水平合力作用點距傾覆原點的距離x0= 1.75 m3.5.1 基本荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗傾穩(wěn)定計算表工況|X|YGy0 x0K0K0結果 0000)(KXxGYyK+=溫升62.746-269.8241448.293.001.75032.21.5滿足規(guī)范溫降62.746-269.8241448.293.001.75032.21.5滿足規(guī)范3.5.2 特殊荷載組合情況下：鎮(zhèn)墩抗傾穩(wěn)定計算表工況|X|YGy0 x0

31、K0K0結果溫升155.648-796.6991448.293.001.7507.21.2滿足規(guī)范溫降155.648-796.6991448.293.001.7507.21.2滿足規(guī)范3.7 鎮(zhèn)墩基底應力計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩沿管軸方向的底面寬度 B=6.00 m 鎮(zhèn)墩垂直管軸方向的底面長度 L=3.80 m 合力作用點對鎮(zhèn)墩底面形心的偏心距 e 地基的允許承載力 R=150.00 kPa3.7.1 基本荷載組合情況下： 偏心距計算表工況傾覆力矩M1=|X|*x0 抗傾力矩M2= (Y+G)*y0 偏心距e0a/2-（抗傾力矩M2-傾覆力矩M1）/（y+G）溫升109.8063535.

32、4100.093溫降109.8063535.4100.093地基應力計算成果表工況YGPmaxPminR結果溫升-269.8241448.2956.5046.87150.0滿足規(guī)范溫降-269.8241448.2956.5046.87150.0滿足規(guī)范3.7.2 特殊荷載組合情況下： RBeBLGYP+=61maxmin 偏心距計算表工況傾覆力矩M1=|X|*x0 抗傾力矩M2= (Y+G)*y0 偏心距e0a/2-（抗傾力矩M1-傾覆力矩M2）/（y+G）溫升272.3851954.7850.418溫降272.3851954.7850.418地基應力計算成果表工況YGPmaxPminR結果溫

33、升-796.6991448.2940.5316.63150.0滿足規(guī)范溫降-796.6991448.2940.5316.63150.0滿足規(guī)范3.7.3 鎮(zhèn)墩基礎處理：無需處理 壓力鋼管鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定及地基應力計算1 設計依據(jù)和參考資料 設計依據(jù)：泵站設計規(guī)范GB/T 5026597 1997年6月2日發(fā)布 1997年9月1日實施 給水排水工程管道結構設計規(guī)范GB 503322002 參考資料：水泵和水泵站 山西機械學院 欒鴻儒 主編 水利電力出版社 高等學校教材 泵站 取水輸水建筑物叢書 丘傳忻編著 中國水利水電出版社2 設計輸入數(shù)據(jù)管軸線立面轉角1=30.00 管軸線平面夾角2=60.00

34、管道內(nèi)徑 D0=2.000 m閘閥內(nèi)徑 DF=2.000 m管道斷面中心計算水頭 Hp=100.000 m水錘壓力增量H=0.000 m水的容重 =9.81kN/m水管直徑變化時的最大內(nèi)徑 D01=0.400 m水管直徑變化時的最小內(nèi)徑 D02=0.400 m伸縮接頭外管內(nèi)徑 D1=0.400 m伸縮接頭內(nèi)管內(nèi)徑 D2=0.400 m管道和水的摩擦系數(shù) fH=0.13伸縮節(jié)填料寬度 bK=0.10 m填料與管壁摩擦系數(shù) fk=0.15管壁與支墩接觸面的摩擦系數(shù) f0=0.60重力加速度g=9.81 m/s水平向地震系數(shù) KH=0.10綜合影響系數(shù) CZ=0.25地震加速度分布系數(shù) ai=1.0

35、0集中在i點的重量Wi=366.56 KN管道中流量Q=0.231 m/s管道中水的平均流速V=0.074 m/s計算管長（上段） L1=1.3 m計算管長（下段） L2=1.3 m管壁厚度 =12.0 mm3 荷載計算 根據(jù)規(guī)范C.0.1條，作用于鎮(zhèn)墩上的荷載包括：鎮(zhèn)墩自重G；鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力；鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力。 其中鎮(zhèn)墩上下游管軸方向作用力包括：鋼管自重分力A1；彎管上的內(nèi)水壓力A2；作用在閘閥上的水壓力A3；管道直徑變化段的水壓力A4（本工程無該項作用力）；在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力A5；水流與管壁之間的摩擦力A6；溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力A7；溫度變化時管道沿

36、支墩的摩擦力A8（本工程無該項作用力）；管道轉彎處水流的離心力A9。 其中鎮(zhèn)墩上下游垂直管軸方向作用力包括：鋼管自重分力Qc；鋼管水重分力Qs；3.1 單位管長鋼管自重qc和單位管長管內(nèi)水得qs計算 計算公式：單位管長鋼管自重單位管長管內(nèi)水重單位管長鋼管自重qc和單位管長管內(nèi)水重qs計算表D0trcrsqcqs20.01278.59.815.95430.810ccttDqgp+=)(0ssDqgp=2025.03.2 鎮(zhèn)墩軸線上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式上段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫降1管軸方向鋼管自重分力3.8703.8702彎管上的內(nèi)水

37、壓力3080.9603080.9603作用在閘閥上的水壓力4管道直徑變化段的水壓力0.0000.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力18.486-18.4868溫度變化時管道沿支墩的摩擦力24.834-24.8349管道轉彎處水流的離心力0.0170.01711垂直管軸方向鋼管自重分力6.7046.70412鋼管中水重分力34.68634.68613鎮(zhèn)墩上段垂直管軸方向合力Q141.39041.39014水平地震慣性力9.1649.164111sinaLqAc=gppHDA2024=gppHDDA)(

38、42022014-=gppHDDA)(422215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1108cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=11cosaLqQcc=11cosaLqQss=scQQQ+=1iizHiWCKpa=3.3 鎮(zhèn)墩軸線下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算鎮(zhèn)墩下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力計算表序號作用力方向作用力名稱計算公式下段鋼管對鎮(zhèn)墩作用力溫升溫降1管軸方向鋼管自重分力3.8703.8702彎管上的內(nèi)水壓力-3080.960-3080.9603作用在閘閥上的水壓力3080.9603080.9604管道直徑變化段的水壓力0.0000.0005在伸縮接頭邊縫處的內(nèi)水壓

39、力0.0000.0006水流與管壁之間的摩擦力4.0984.0987溫度變化時伸縮接縫填料的摩擦力-18.48618.4868溫度變化時管道沿支墩的摩擦力-24.83424.8349管道轉彎處水流的離心力-0.017-0.01711垂直管軸方向鋼管自重分力6.7046.70412鋼管中水重分力34.68634.68613鎮(zhèn)墩下段垂直管軸方向合力Q241.39041.39014水平地震慣性力9.1649.164管軸向作用力方向：（+為鋼管下行方向，-為鋼管上行方向）121s i naLqAc=gppHDA2024=gppFHDA234=gppHDDA)(42022014-=gppHDDA)(42

40、2215-=gpHfDA2064=gppKKHfbDA17=1208cos)(aLqqfAsc+=gpgVDA22094=12cosaLqQcc=12cosaLqQss=scQQQ+=2iizHiWCKpa=3.4 鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算3.4.1 基本荷載組合 正常運行情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs 鎮(zhèn)墩上段管軸方向合力A1=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=3132.265（溫升）3045.625（溫降） 鎮(zhèn)墩下段管軸方向合力A2=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=-3116.329（溫升）-3029.689

41、（溫降） 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升3132.265-3116.32941.39041.39030.00 60.00 3124.32790.748溫降3045.625-3029.68941.39041.39030.00 60.00 3037.68990.7483.4.2 特殊荷載組合 地震情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi 計算公式：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力Y計算表工況12Q1Q212XY溫升3132.265-3116.32941.39041.39030.00 60.00 3124.3279

42、0.748溫降3045.625-3029.68941.39041.39030.00 60.00 3037.68990.748+=2111s i n2s i n1QQAAYaaiPQQAAX+=221121sinsincos2cos1aaaa221121coscossin2sin1aaaa+=QQAAY11222sincos)2()1(2)2()1(aa+=QAAAAX 管道水壓試驗情況：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs 查給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范，鋼管水壓試驗壓力P=P+0.5且不小于0.9MPa，P為鋼管工作壓力。 計算表：鋼管對鎮(zhèn)墩總的水平推力X、總的垂直力

43、Y計算表工況12Q1Q212XY溫升4672.745-4656.80941.39041.39030.00 60.00 4664.79790.748溫降4586.105-4570.16941.39041.39030.00 60.00 4578.15890.7483.5 鎮(zhèn)墩抗滑穩(wěn)定計算 計算公式： 式中： 鎮(zhèn)墩基底摩擦系數(shù)f=0.35 鎮(zhèn)墩重量G=906.46 kN 初擬鎮(zhèn)墩尺寸:鎮(zhèn)墩尺寸(m)底面積A體積M重量C值應大于4.84a(軸向長邊)b(軸向短邊)c(法向邊長)d(高度)mmkN不滿足2.505.003.503.5013.1337.77906.46不滿足 側向土壓力計算： 被動土壓力標準值計算公式： 主動土壓力標準值計算公式： 式中： 土的容重 1=18.00 kN/m 土的內(nèi)摩擦角=15.00 地面至計算截面處的深度 z1=3.00 m 地面至計算截面處的深度 z2=6.50 m 鎮(zhèn)墩頂側被動土壓力 Fpk1=91.71 kPaccKXGYfK+=)(+=245021jgtgzFpk-=245021jgtgzFak