頂管施工管道強度驗算

1、d2600mm管道結構強度驗算,d1800mm管道結構強度驗算,一、,已知條件,一、,已知條件,管道強度等級,III,級,管道強度等級,III,級,裂縫荷載,272.00 ,kN/m,裂縫荷載,183.00 ,kN/m,破壞荷載,407.00 ,kN/m,破壞荷載,274.00 ,kN/m,管徑d,2600,mm,管徑d,1800,mm,壁厚t,235,mm,壁厚t,180,mm,管道埋深H,17.34,m,管道埋深H,17.34,m,管頂至原狀地面埋置深度Hs,14.51 ,m,管頂至原狀地面埋置深度Hs,15.36 ,m,主動土壓力系數(shù)Ka=,0.48 ,主動土壓力系數(shù)Ka=,0.48 ,

2、管側土的重力密度s=,18.90 ,kN/m3,管側土的重力密度s=,18.90 ,kN/m3,內摩擦角=,20.4,內摩擦角=,20.4,主動土壓力系數(shù)與內摩擦系數(shù)乘積Ka=,0.13,主動土壓力系數(shù)與內摩擦系數(shù)乘積Ka=,0.13,土的粘聚力C,30,kN/m2,土的粘聚力C,30,kN/m2,二、,承載力極限狀態(tài)驗算,二、,承載力極限狀態(tài)驗算, 根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）4.2.2條之規(guī)定，管道結構的強度計算應采用下列極限狀態(tài)表達式：, 根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）4.2.2條之規(guī)定，管道結構的強度計算應采用下列極限狀

3、態(tài)表達式：,0S,R,0S,R,污水管道重要性系數(shù)0,=,1,污水管道重要性系數(shù)0,=,1,1、,管頂豎向土壓力計算,1、,管頂豎向土壓力計算,按照給水排水工程頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）計算公式6.2.2-35：,按照給水排水工程頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）計算公式6.2.2-35：,管道外徑 D1=,3.07,m,管道外徑 D1=,2.16,m,管頂上部土層壓力傳遞至管頂處的影響寬度,管頂上部土層壓力傳遞至管頂處的影響寬度,Bt=,5.20 ,m,Bt=,3.66 ,m,不開槽施工土壓力系數(shù),不開槽施工土壓力系數(shù),Cj=,1.98 ,Cj=,2.55 ,計算覆土

4、高度 HS=CjBt=,10.32 ,m,計算覆土高度 HS=CjBt=,9.35 ,m,管頂豎向土壓力標準值,管頂豎向土壓力標準值,FSV,K3=,Cj(siBt-2C)Dt,FSV,K3=,Cj(siBt-2C)Dt,=,233.45 ,kN/m,=,50.74 ,kN/m,2、,管側土壓力計算,2、,管側土壓力計算,根據(jù)地勘報告，管道側向土壓力按位于地下水位以上計算。,根據(jù)地勘報告，管道側向土壓力按位于地下水位以上計算。,管側土壓力計算公式根據(jù)給水排水工程頂管技術規(guī)程CECS 246:2008計算公式6.2.3計算：,管側土壓力計算公式根據(jù)給水排水工程頂管技術規(guī)程CECS 246:200

5、8計算公式6.2.3計算：,管側土壓力：,管側土壓力：,Fh,k=,27.77 ,kN/m,Fh,k=,-44.27 ,kN/m,3、,管道自重,3、,管道自重,根據(jù)給水排水工程頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）6.2.1條，管道結構自重標準值計算公式如下：,根據(jù)給水排水工程頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）6.2.1條，管道結構自重標準值計算公式如下：,鋼筋混凝土管重度 =,26,kN/m3,鋼筋混凝土管重度 =,26,kN/m3,鋼筋混凝土管內壁直徑 D0=,2.84 ,m,鋼筋混凝土管內壁直徑 D0=,1.98 ,m,管道自重 G1k=,54.42 ,kN/m,管道自重

6、G1k=,29.11 ,kN/m,4、,管道內水重,4、,管道內水重,管道內水重量按滿管時最不利條件計算，計算公式如下：,管道內水重量按滿管時最不利條件計算，計算公式如下：,管道內污水重度 w=,10,kN/m3,管道內污水重度 w=,10,kN/m3,管道內水重 Fw,k=,53.09 ,kN/m,管道內水重 Fw,k=,25.45 ,kN/m,5、,地面堆積荷載標準值,5、,地面堆積荷載標準值,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）6.3.3條，地面堆積荷載傳遞到管頂處豎向壓力標準值：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）6.3.3條，地面堆積荷載傳遞到管

7、頂處豎向壓力標準值：,qmk=,10.00 ,kN/m2,qmk=,10.00 ,kN/m2,準永久值系數(shù)c=,0.50 ,準永久值系數(shù)c=,0.50 ,可變荷載組合系數(shù)C=,1.00 ,可變荷載組合系數(shù)C=,1.00 ,則，作用到管道上的地面堆積荷載Qvk=,30.70 ,kN/m,則，作用到管道上的地面堆積荷載Qvk=,21.60 ,kN/m,6、,作用效應的組合標準值計算,6、,作用效應的組合標準值計算,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）7.2.3條，作用效應的組合設計值，應按下式確定：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）7.2.3條，作用效應的組

8、合設計值，應按下式確定：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）附錄B.0.2，各作用力的內力系數(shù)如下：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）附錄B.0.2，各作用力的內力系數(shù)如下：,頂管施工135土弧基礎（計算支承角2=120）,頂管施工135土弧基礎（計算支承角2=120）,豎向土均衡荷載時管底的內力系數(shù),0.154,豎向土均衡荷載時管底的內力系數(shù),0.154,管側土壓時管底的內力系數(shù),-0.125,管側土壓時管底的內力系數(shù),-0.125,管道自重時管底內力系數(shù),0.100 ,管道自重時管底內力系數(shù),0.100 ,管內水重時管底內力系數(shù),0.100 ,管內

9、水重時管底內力系數(shù),0.100 ,地面堆積荷載時管底的內力系數(shù),0.154 ,地面堆積荷載時管底的內力系數(shù),0.154 ,各永久作用的分項系數(shù)：,各永久作用的分項系數(shù)：,管頂豎向土壓力,1.27,管頂豎向土壓力,1.27,管內水重,1.27,管內水重,1.27,管道自重,1.20 ,管道自重,1.20 ,管側土壓力,1.00 ,管側土壓力,1.00 ,地面堆積荷載,1.40 ,地面堆積荷載,1.40 ,則，各作用力作用效應的組合設計值：,則，各作用力作用效應的組合設計值：,S=,62.08 ,kN/m,S=,21.31 ,kN/m,0S=,62.08 ,kN/m,0S=,21.31 ,kN/m

10、,7、,管道結構的抗力設計值R的計算,7、,管道結構的抗力設計值R的計算,根據(jù)給水排水工程埋地預制混凝土圓形管道結構設計規(guī)程（CECS 143:2002）,根據(jù)給水排水工程埋地預制混凝土圓形管道結構設計規(guī)程（CECS 143:2002）,試驗時管道受集中荷載產生的彎矩系數(shù),0.318,試驗時管道受集中荷載產生的彎矩系數(shù),0.318,管道放置在地上時產生的彎矩系數(shù),0.239,管道放置在地上時產生的彎矩系數(shù),0.239,R=,99.50 ,kN/m,R=,65.15 ,kN/m,0S,R,0S,R,故，根據(jù)GB 50332-2002承載能力極限狀態(tài)計算規(guī)定4.2.2條，管道強度在極限狀態(tài)下滿足強

11、度要求。,故，根據(jù)GB 50332-2002承載能力極限狀態(tài)計算規(guī)定4.2.2條，管道強度在極限狀態(tài)下滿足強度要求。,三、,正常使用極限狀態(tài)驗算,三、,正常使用極限狀態(tài)驗算,1、,作用效應的標準組合計算值,1、,作用效應的標準組合計算值,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）7.3.2條規(guī)定，當驗算構件截面的最大裂縫寬度時，應按準永久組合作用計算。,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）7.3.2條規(guī)定，當驗算構件截面的最大裂縫寬度時，應按準永久組合作用計算。,作用效應的組合設計值計算公式如下：,作用效應的組合設計值計算公式如下：,準永久作用組合設計值S=,45

12、.60 ,kN/m,準永久作用組合設計值S=,20.47 ,kN/m,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）8.2.4條，混凝土管道在組合作用下，管道橫截面的環(huán)向內力計算公式如下：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）8.2.4條，混凝土管道在組合作用下，管道橫截面的環(huán)向內力計算公式如下：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）附錄B.0.2，管道內力系數(shù)為：,根據(jù)給水排水頂管技術規(guī)程（CECS 246:2008）附錄B.0.2，管道內力系數(shù)為：,垂直均布荷載,kmA=,0.154,knA=,0.209,垂直均布荷載,kmA=,0.154,kn

13、A=,0.209,管道自重,kmA=,0.100 ,knA=,0.236,管道自重,kmA=,0.100 ,knA=,0.236,管上腔內土重,kmA=,0.131,knA=,0.258,管上腔內土重,kmA=,0.131,knA=,0.258,管內滿水重,kmA=,0.100 ,knA=,-0.240 ,管內滿水重,kmA=,0.100 ,knA=,-0.240 ,側向主動土壓力,kmA=,-0.125,knA=,0.500 ,側向主動土壓力,kmA=,-0.125,knA=,0.500 ,管道的計算半徑r0=,1.3,m,管道的計算半徑r0=,0.9,m,管道橫截面的最大彎矩設計值M=,5

14、9.27 ,kNm/m,管道橫截面的最大彎矩設計值M=,18.42 ,kNm/m,管道橫截面的軸力設計值N=,65.99 ,kN/m,管道橫截面的軸力設計值N=,-8.51 ,kN/m,2、,管道縱向受拉鋼筋應力計算,2、,管道縱向受拉鋼筋應力計算,根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）D.0.1，受彎、大偏心受拉或受壓構件的最大裂縫寬度計算公式如下：,根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）D.0.1，受彎、大偏心受拉或受壓構件的最大裂縫寬度計算公式如下：,鋼筋混凝土管道的配筋率 te=,0.8,%,鋼筋混凝土管道的配筋率 te=,0.6,%,縱

15、向受拉鋼筋的混凝土凈保護層厚度C=,20,mm,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護層厚度C=,20,mm,縱向受拉鋼筋直徑 d=,4,mm,縱向受拉鋼筋直徑 d=,4,mm,受彎、大偏心受壓構件，系數(shù) 1=,0,受彎、大偏心受壓構件，系數(shù) 1=,0,受彎構件，系數(shù) 2=,1.0 ,受彎構件，系數(shù) 2=,1.0 ,鋼筋表面特征系數(shù) =,1.0 ,鋼筋表面特征系數(shù) =,1.0 ,混凝土強度等級,C40,混凝土強度等級,C40,混凝土軸心抗拉標準值 ftk=,2.39,N/mm2,混凝土軸心抗拉標準值 ftk=,2.39,N/mm2,鋼筋的彈性模量 ES=,210000,N/mm2,鋼筋的彈性模量 ES=,

16、210000,N/mm2,混凝土的彈性模量 ES=,32500,N/mm2,混凝土的彈性模量 ES=,32500,N/mm2,計算截面的有效高度 h0=,215,mm,計算截面的有效高度 h0=,160,mm,受拉鋼筋的截面面積 AS=,0.5bh0te,=,860,mm2,受拉鋼筋的截面面積 AS=,0.5bh0te,=,480,mm2,按長期效應準永久組合作用計算的截面縱向受拉鋼筋應力,按長期效應準永久組合作用計算的截面縱向受拉鋼筋應力,sq=,368.48 ,N/mm2,sq=,275.68 ,N/mm2,裂縫間受拉鋼筋應變不均勻系數(shù),裂縫間受拉鋼筋應變不均勻系數(shù),=,0.573 ,=,

17、0.161 ,取值 =,0.573 ,取值 =,0.400 ,計算最大裂縫寬度 max=,0.154 ,mm,0.2mm,計算最大裂縫寬度 max=,0.098 ,mm,0.2mm,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,故管道裂縫寬度滿足安全要求。,3、,按大偏心受拉構件計算,3、,按大偏心受拉構件計算,根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）D.0.2，受彎、大偏心受拉或受壓構件的最大裂縫寬度計算公式如下：,根據(jù)給水排水工程管道結構設計規(guī)范（GB 50332-2002）D.0.2，受彎、大偏心受拉或受壓構件的最大裂縫寬度計算公式如下：,鋼筋混凝土管道的配筋率 te=,0.8,%

18、,鋼筋混凝土管道的配筋率 te=,0.6,%,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護層厚度C=,20,mm,縱向受拉鋼筋的混凝土凈保護層厚度C=,20,mm,縱向受拉鋼筋直徑 d=,4,mm,縱向受拉鋼筋直徑 d=,5,mm,縱向力對截面重心的偏心距 e0=,1417.5,mm,縱向力對截面重心的偏心距 e0=,990,mm,大偏心受拉構件，系數(shù) 1=,0.020 ,大偏心受拉構件，系數(shù) 1=,0.021 ,大偏心受拉構件，系數(shù) 2=,1.053 ,大偏心受拉構件，系數(shù) 2=,1.057 ,鋼筋表面特征系數(shù) =,1.0 ,鋼筋表面特征系數(shù) =,1.0 ,混凝土強度等級,C40,混凝土強度等級,C40,混凝土軸心抗拉標準值 ftk=,2.39,N/mm2,混凝土軸心抗拉標準值 ftk=,2.39,N/mm2,鋼筋的彈性模量 ES=,210000,N/mm2,鋼筋的彈性模量 ES=,210000,N/mm2,混凝土的彈性模量 ES=,32500,N/mm2,混凝土的彈性模量 ES=,32500,N/mm2,計算截面的有效高度 h0=,215,mm,計算截面的有效高度 h0=,160,mm,受拉鋼筋的截面面積 AS=,0.5bh0te,=,860,mm2,受拉鋼筋的截面面積 AS=,0.5bh0te,=,480,mm2,位于偏心力一