盧文申

摘要： 通過對(duì)《給水排水工程埋地預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS 140）的深入理解，結(jié)合工程施工實(shí)際情況，以《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管》（GB/T 19685）、《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（ANSI/AWWA C304）兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，通過對(duì)管材基本數(shù)據(jù)的各項(xiàng)運(yùn)算，對(duì)PCCP管抗裂內(nèi)、外壓檢驗(yàn)荷載計(jì)算進(jìn)行了解析，簡單、直接，方便運(yùn)用。

Abstract： Based on the deep understanding of Code for Structural Design of Buried Prestressed Concrete Pipes and Prestressed Concrete Cylinder Concrete Pipes for Water Supply and Drainage Works （CECS 140） and on the basis of the actual construction conditions， the "Prestressed Concrete Cylinder Pipe" （GB / T 19685） and Design Criteria for Prestressed Concrete Cylinder Pipe （ANSI / AWWA C304）， and through calculation of the basic data of pipe， the internal and external pressure test load calculation of PCCP pipe cracking is analyzed， which is simple， direct and easy to use.

關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管；抗裂外壓；抗裂內(nèi)壓；計(jì)算

Key words： prestressed concrete filled steel tube；anti-cracking external pressure；anti-cracking internal pressure；calculation

中圖分類號(hào)：TV332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）36-0169-02

0 引言

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡稱 PCCP）在我國水利工程、市政管網(wǎng)、城市給排水等建設(shè)工程中已廣泛應(yīng)用。正確計(jì)算其抗裂內(nèi)、外壓檢驗(yàn)荷載，對(duì)于管材的優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低制作成本，安全運(yùn)行等都有非常重要的意義?？沽褍?nèi)、外壓檢驗(yàn)也是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中必不可少的質(zhì)量檢驗(yàn)環(huán)節(jié)。本文對(duì)PCCP管抗裂內(nèi)、外壓檢驗(yàn)荷載計(jì)算進(jìn)行了解析，以方便PCCP管抗裂內(nèi)、外壓檢驗(yàn)荷載計(jì)算在生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 抗裂外壓檢驗(yàn)荷載Pc（kN/m）計(jì)算公式

Pc=1.834*[ωt2c /（D0+tc）]*（Apσpe/An+αftk）

2 抗裂檢驗(yàn)內(nèi)壓Pt（MPa）計(jì)算公式

Pt=（Ap*σpe+α*ftk*An）/（b*r0）

3 以上兩個(gè)計(jì)算公式符號(hào)說明與計(jì)算

B—管子軸向計(jì)算長度（取1000mm）；

r0—管子內(nèi)半徑（mm）；

D0—管子內(nèi)徑（mm）；

tc—管芯厚度（mm）；

ω—管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩折算系數(shù)（按CECS140附錄D選用）；

Ap—每米管子長度環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絲面積（mm2）；

An—每米管子長度管壁截面管芯混凝土、鋼筒、鋼絲及砂漿保護(hù)層折算面積（mm2）；

σpe—環(huán)向鋼絲最終有效預(yù)加應(yīng)力（N/mm2）；

ftk—管芯混凝土抗拉強(qiáng)度值（N/mm2）；

α— 控制砂漿開裂系數(shù)，對(duì)PCCPE為1.06；對(duì)PCCPL為0.65。

3.1 管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩折算系數(shù)：

ωC=WC /WP

式中：WC—管壁截面對(duì)管壁內(nèi)側(cè)截面受拉邊緣彈性抵抗矩；

WP—管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩。

3.2 管壁截面對(duì)管壁內(nèi)側(cè)截面受拉邊緣彈性抵抗矩：

WC=I/y0

式中：I—管壁折算后截面的慣性矩；

y0—折算后截面形心軸至管壁內(nèi)表面距離（mm）。

3.3 管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩：WP=BT2/6

式中：B—計(jì)算截面寬度，取1000mm；T—管壁厚度。

3.4 折算后截面形心軸至管壁內(nèi)表面距離：y0=Sn/An（mm）

式中：Sn——管芯混凝土、砂漿、鋼筒及鋼絲對(duì)管壁內(nèi)表面的折算面積矩（mm3/m），Sn=Bt2/2+（nY-1）BtY（DY-D0-tY）/2+（ns-nm）*（Ap1+Ap2）*[t+（n-1）*（d+td）+d/2]+Bnm*（T-t）*[（T-t）/2+t]

式中：t—管芯混凝土厚度（含鋼筒厚度）（mm）；

DY— 鋼筒直徑（mm）；

nY—鋼筒鋼板與混凝土的彈性模量比；

ns—鋼絲與混凝土的彈性模量比；

nm—砂漿與混凝土的彈性模量比；

Ap1—第1層鋼絲用量（mm2/m）；

Ap2—第2層鋼絲用量（mm2/m）

n—鋼絲層數(shù)著；

d—鋼絲直徑（mm）

td—鋼絲層間砂漿厚度（mm）。

3.5 管芯混凝土、砂漿、鋼筒及鋼絲的折算面積An（mm2/m）

An=Bt+（nY-1）BtY+（ns-nm）*（Ap1+Ap2）+nmB（T-t）

3.6 管芯混凝土對(duì)折算后的截面形心軸y0慣性矩：

IC=Bt3/12+Bt（t/2-y0）2

3.7 鋼筒對(duì)折算后的截面形心軸y0慣性矩：

IY=[（nY-1）*BtY3]/12+（nY-1）*BtY*[（DY-D0-tY）/2-y0]2

3.8 鋼絲對(duì)折算后的截面形心軸y0慣性矩：

Is={[（ns-nm）*Ap1*d2]/16+（ns-nm）Ap1*[d/2+t+（j-1）*（d+td）-y0]2}+{[（ns-nm）*Ap2*d2]/16+（ns-nm）Ap2*[d/2+t+（j-1）*（d+td）-y0]2}

3.9 砂漿對(duì)折算后的截面形心軸y0慣性矩：

Im=nm*B（T-t）3/12+nmB（T-t）*[（T-t）/2+t-y0]2

3.10 管壁對(duì)折算后的截面形心軸y0慣性矩：

I=IC+IY+Is+Im

掌握管材運(yùn)行基本條件及管材制作設(shè)計(jì)資料，通過以上運(yùn)算即可計(jì)算PCCP管抗裂內(nèi)、外壓檢驗(yàn)荷載，在實(shí)際生產(chǎn)中非常實(shí)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]]GB/T 19685，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管[S].

[2]ANSI/AWWA C304，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]CECS 140，給水排水工程埋地預(yù)應(yīng)力混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].endprint