CECS141-2002 给水排水工程 埋地钢管管道结构设计规程.docx

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1、中国工程建设标准化协会标准给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程SpecificationforstructuraldesignofburiedsteelpipelineofwatersupplyandsewerageengineeringCECS141：2002主编单位，北京市市政工程设计研究总院批准单位：中国工程建设标准化协会施行日期：2003年3月1日本规程的内容原属于给水排水工程结构设计规范GBJ69一84中第七章.为了逐步与国际接轨，方便工程应用和今后修订,现按照中国工程建设标准化协会（94）建标协字第11号关于下达推荐性标准编制计划的函的要求进行修订。并独立成本O本规程系根据国家标准

2、建筑结构可靠度设计统一标准GB50068和工程结构可卸度设计统一标准GB50153规定的原则，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法编制，并与有关的结构专业设计规范协调一致。本规程在修订过程中，总结了近十多年来原给水排水工程结构设计规范GBJ69-84的工程实践经验，吸取了国外相关标准的内容，并经中国工程标准化协会管道结构委员会多次讨论，使内容有了充实和完善。根据国家计委标口98611649号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知的要求，现批准协会标准给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程,编号为CECSl41:2002,推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。

3、本规程第3.1.1.3.2.1.5.1.5、52.2、52.4,5.2.5.5.3.3、8.0.&。0.7,8.0.9.8.0.10条建议列入工程建设标准强制性条文.本规程由中国工程建设标准化协会管道结构委员会CECS/TCI7（北京西城区月坛南街乙二号北京市市政工程设计研究精.加组.1nncdq口r1B1tw.U-fW三在他用中力给用桑要修改或补充之处，请将意见和资料径寄解释单位。主编单位：北京市市政工程设计研究总院主要起草人：刘雨生沈世杰潘家多钟启承中国工程建设标准化协会2002年12月25日目次1总则12主要符号23材料54钢管管道结构上的作用65基本设计规定106承载能力极限状态计算3

4、77刚度验算418构造规定42附录A钢管管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系数43附录B管侧土的综合变形模量44本规程用词说明24附：条文说明25.o.为了在给水排水工程埋地钢管管道结构设计中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制订本规程。1.0.2本规程适用于城、镇公用设施和工业企业中一般给水排水工程埋地焊接钢管管道结构设计,其埋设条件为素土平基或人工土孤基础。本规程不适用于工业企业中具有特殊要求的埋地钢管管道结构设计.1.0.3本规程是根据现行国家标准给水排水工程管道结构设计规范GB50332规定的原则编制的。1.0.4对于建设在地震区、湿陷

5、性黄土或膨胀土等特殊条件地区的给水排水工程埋地钢管管道结构,其设计尚应符合国家现行有关标准的规定。1.0,5钢管管道施工时，尚应遵守现行国家标准给水排水管道工程施工及验收规范GB50268的规定。2主要符号2.0.1管道上的作用和作用效应Fvk管内真空压力标准值；Ffw.k浮托力标准值；EVj管道单位长度上管顶转向土压力标准值；FWk管道的工作压力标准值；FHj管道的设计内水压力标准值，Ftk温度作用标准值；Glk-钢管管道结构自重标准值；GWfc管道内水重标准值；地面车辆轮压产生的管顶处的单位面积上竖向压力标准值；qz地面堆积荷载产生的竖向压力标准值，Wio.,-管道的最大竖向变形。2.0.

6、2材料性能耳钢管管材弹性模量，Ee管便I向填土的变形模量；e基槽两侧原状土的变形模量，Ed管侧土的综合变形模量；/钢管管材或焊缝的强度设计值，钢管管材的线膨胀系数；y.回填土重度；Vp钢管管材的泊桑比；%回填土的泊桑比。单个车轮着地分布长度，b单个车轮着地分布宽度；bo管壁计算宽度；D1管道外壁直径JDo管道的计算宜径；H.管顶至设计地面的覆土高度，管的计算半径；H管的外壁半径；台管壁设计厚度；4管壁计算厚度。2.0.4计算系数Cci钢管管道结构的自重效应系数；CGm竖向土压力效应系数；J管道内水重效应系数；CQI、Cj、C加、CQ.、分别为设计内水压力、地面车辆荷教、地面堆积荷载、温度作用和

7、地基不均匀沉降的效应系数；Dl-变形滞后效应系数；分别为钢管管道结构自重、竖向土压力和管内水重作用下柔性管管壁截面的最大弯矩系数；A竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数；K,抗滑稳定性抗力系数；Km管壁截面的设计稳定性抗力系数；Ki抗浮稳定性抗力系数；加、几.“、人、九一分别为管道结构自重、竖向土压力、管内水重和地基不均匀沉降的分项系数，/Q设计内水压力、地面车辆荷载、堆积荷载和温度作用的分项系数；叽可变作用的组合系数；A可变作用的准永久值系数.3.1 材质标准3.1.1 钢管的管材强度等级不应低于Q235,其质量应符合现行国家标准碳素结构钢GB/T700的要求。3.1.2 钢管的焊接材料应符合

8、下列要求：1手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准碳钢焊条GB/T5U7的要求。选用的焊条型号应与钢管管材力学性能相适应。2自动焊或半自动焊应采用与钢管管材力学性能相适应的焊丝和爆剂。焊丝应符合现行国家标准燃化焊用钢丝GB/T14957的要求。3.2计算指标3 .2.1钢管管材和焊缱的强度设计值，应根据现行国家标准钢结构设计规范GB50017的规定采用。4 .2.2钢材的物理性能指标应按表3.2.2采用。3.2.2铜材的物理性能指标律性模量E,(Nmm2)重度加(kNm,)线膨胀系数(以每C计)泊桑比2.06XIO578.51210*i0.34钢管管道结构上的作用4.1 作用分类和作用代表值4.

9、1.1 钢管管道结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类：1永久作用应包括管道结构自重、竖向土压力、管道内水重和地基的不均匀沉降。2可变作用应包括管道内的设计内水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、地下水浮力和温度变化作用.4.1.2 钢管管道结构设计时，对不同性质的作用应采用不同的代表值。作用标准值为作用的基本代表值。对永久作用,应采用标准值作为代表值。对可变作用,应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。作用的组合值或准永久值,应为作用的标准值乘以作用的组合系数或准永久值数。4.1.3 当钢管管道结构承受两种或两种以上可变作用，且按承载能力极限状态的作用效应基本组合

10、进行设计时，可变作用应采用组合值作为代表值.4.1.4 当按正常使用极限状态的作用效应准永久组合进行设计时，可变作用应采用准永久值作为代表值.4.2 永久作用标准值4. 2.1钢管管道结构自重标准值可按下式计算：G*=0.001tdE(4.2.1)式中G14-钢管管道结构自重标准值(kNm),D0钢管管道的计算直径，按圆心至管壁中线计算t管壁设计厚度(mm)；/钢管管材重度，按表3.2.2采用。4.2.2 作用在钢管管顶的竖向士压力其标准值应按下式计算：F.r.k=r.H.Oi(4.2.2)式中FM竖向士压力标准值(kN/m)；Z.回填土重度(kN)jH,管顶至设计地面的槿土高度(m),D1-

11、管外壁直径(m).4.2.3 钢管管道内水的重度标准值九可取IOkN/Z.4.2.4 2.4地基不均匀沉降的标准值，应按现行国家标准建筑地基基础设计规范KB50007的规定计算确定。4.3可变作用标准值、准永久值系数4.3.1 钢管管道设计内水压力的标准值,应按下列规定计算：1对给水工程，可按下式计算：FMII=Fn+0.54.3.1-1)式中FMIl钢管管道的设计内水压力标准值,取不小于0.9Fwk钢管管道的工作压力标准值(MPa)。2对排水工程,可按下式计算：Fwd,k=1.5Fwl,(4.3.1-2)4.3.2 钢管管道在运行过程中可能产生的真空压力，其标准值Ek可取0.05MPa,准永

12、久值系数可取q=0.4.3.3 地面堆积荷载产生的竖向压力标准值q111k可取IokN,准永久值系数可取自=05。4.3.4 地面车辆轮压产生的管顶处竖向压力标准值及其准永久值系数，可按下列规定确定：1单个轮压产生的管顶处竖向压力标准值，可按下式计算4.3.4-1),q*=(Qa：S(；+l,4z)(4.3.4-1)式中Qw车辆的单个轮压标准值(kN),Qvk地面车辆轮压产生的管顶处单位面积上竖向压力标准值(kNt112),a动力系数，按表4.3.4-1采用；单个车轮的着地分布长度(m)；b-单个车轮的着地分布宽度(m),z车行地面至管顶的距离(m).4.3.4-1动力系数人“)沿轮船着地宽度

13、的传逢(b)沿轮给着地长度的传递图4.3.4-1她面车辆单个轮压的传递分布2两个以上轮压产生的管顶处竖向压力标准值，可按下式计算(图4.3.4-2)：(4. 3. 4-2)WaQaR-I(1.4z)(116+d,l.4z)式中H一车轮总数量；d地面相邻两个轮压间的净距(m).3地面车辆运行荷载的准永久值系数,应取Wq=O.5.4.3.5温度作用标准值可按管道闭合温差士25C计算，准永久值系数可取人=L0。4.3.6地下水的浮托力标准值应按最高地下水位计算，地下水的重度标准值可取IOkN/nr?.GO沿轮的着地宽度的传递(b)沿轮胎着地长度的传递图4.3.4-2地面车辆两个以上轮压的传递分布5基

14、本设计规定5.1 一般规定5.1.1 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度贵管道结构的可靠度。除管道稳定验算外，均采用分项系数设计表达式进行设计。5.1.2 钢管管道结构应按下列两种极限状态进行设计：1承载能力极限状态：管道结构达到最大承载能力，管壁因材料强度被超过而破坏；管道结构作为刚体失去平衡而上浮或滑移；管壁截面丧失检定.2正常使用极限状态：管道的竖向变形超过正常使用的变形。5.1.3 在确定结构分析模型时，钢管管道按柔性管计算，并按弹性体系计算内力，不考虑非弹性变形引起的内力重分布。5.1.4 土弧基础设计和施工采用的土弧中心角度，应按下列规定确定：1应在结构计算采用的土弧中心角的基础上增加1520;2对素土平基敷设的管道，可按土弧中心角为20计算。5.1.5 埋地钢管管道，当其敷设方向改变处的一佛或两恻设有柔性接头时，应对敷设方向改变处进行抗滑稳定验算，抗滑稳定性抗力系数K,不应小于1.5o5.1.6 1.6当采用重力式支墩或桩基抗滑时,应按相应规范的规定验算，当采用钢管管道与土壤间的摩擦力抗滑时,所需要的管道长度应按本规程第6.2.4条的规定进行验算。5.2 承载能力极限状态计算规定5.2.1钢管管道结构按承教能力极限状态进行强度计算时，结构上的各种作用均应采用作用设计值。作用