钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算

　重力加速度…………………………………………………………………g=9.81m/s0.10　水平向地震系数…………………………………………………………KH=　填料与管壁摩擦系数……………………………………………………fk=　管壁与支墩接触面的摩擦系数…………………………………………f0=0.000.00　管道内径…………………………………………………………………D0=　闸阀内径…………………………………………………………………DF=　管轴线下段立面倾角……………………………………………………α2=　管道和水的摩擦系数……………………………………………………fH=　伸缩节填料宽度…………………………………………………………bK=0.130.00m　伸缩接头外管内径………………………………………………………D1=20.00°2.000m0.000m0.00°　水管直径变化时的最大内径……………………………………………D01=　水管直径变化时的最小内径……………………………………………D02=9.81kN/m³2.000m2.000m　管轴线上段立面倾角……………………………………………………α1=⑵参考资料：《水泵和水泵站》山西机械学院栾鸿儒主编水利电力出版社高等学校教材《泵站》取水输水建筑物丛书丘传忻编著中国水利水电出版社2设计输入数据　伸缩接头内管内径………………………………………………………D2=2.000m2.000m　管道断面中心计算水头…………………………………………………Hp=　水的容重…………………………………………………………………γ=40.000m压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算1设计依据和参考资料⑴设计依据：《泵站设计规范》GB/T50265—971997年6月2日发布1997年9月1日实施《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332—2002水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000mD0trcrsqcqs20.01878.59.818.95830.810⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。单位管长钢管自重qc和单位管长管内水重qs计算表单位管长管内水重其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A1；⑵弯管上的内水压力A2；⑶作用在闸阀上的水压力A3；⑷管道直径变化段的水压力A4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A5；3荷载计算根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑹水流与管壁之间的摩擦力A6；⑺温度变化时伸缩接缝填料的摩擦力A7；⑻温度变化时管道沿支墩的摩擦力A8（本工程无该项作用力）；⑼管道转弯处水流的离心力A9。其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Qc；⑵钢管水重分力Qs；3.1单位管长钢管自重qc和单位管长管内水得qs计算　管道中流量…………………………………………………………………Q=　地震加速度分布系数……………………………………………………ai=0.25　综合影响系数……………………………………………………………CZ=　计算管长（上段）………………………………………………………L1=　计算管长（下段）………………………………………………………L2=2.0m2.0m1.00596.57KN3.819m³/s　管道中水的平均流速………………………………………………………V=1.216m/s　集中在i点的重量…………………………………………………………Wi=　管壁厚度…………………………………………………………………δ=18.0mm计算公式：单位管长钢管自重ccttDq)(0ssDq2025.0温升温降16.1286.12821232.3841232.384340.0000.00050.0000.00064.0984.09870.0000.00080.0000.00094.6424.6421116.83616.8361257.90357.9031374.73974.7391414.91414.914温度变化时管道沿支墩的摩擦力钢管自重分力弯管上的内水压力作用在闸阀上的水压力管道直径变化段的水压力3.2镇墩轴线上段钢管对镇墩作用力计算镇墩上段钢管对镇墩作用力计算表在伸缩接头边缝处的内水压力水流与管壁之间的摩擦力作用力名称计算公式上段钢管对镇墩作用力序号作用力方向钢管中水重分力钢管自重分力镇墩上段垂直管轴方向合力ΣQ1垂直管轴方向管道转弯处水流的离心力温度变化时伸缩接缝填料的摩擦力水平地震惯性力管轴方向111sinLqAcpHDA2024pHDDA)(42022014pHDDA)(422215HfDA2064pKKHfbDA171108cos)(LqqfAscgVDA2209411cosLqQcc11cosLqQssscQQQ1iizHiWCKp温升温降10.0000.0002-1232.384-1232.38430.0000.00040.0000.00050.0000.00064.0984.09870.0000.00080.0000.0009-4.642-4.6421117.91617.9161261.61961.6191379.53579.5351414.91414.914水平地震惯性力管轴向作用力方向：（+为钢管下行方向，-为钢管上行方向）垂直管轴方向钢管自重分力钢管中水重分力镇墩下段垂直管轴方向合力ΣQ2水流与管壁之间的摩擦力温度变化时伸缩接缝填料的摩擦力温度变化时管道沿支墩的摩擦力管道转弯处水流的离心力作用在闸阀上的水压力管道直径变化段的水压力在伸缩接头边缝处的内水压力序号作用力方向作用力名称计算公式下段钢管对镇墩作用力管轴方向钢管自重分力弯管上的内水压力镇墩下段钢管对镇墩作用力计算表3.3镇墩轴线下段钢管对镇墩作用力计算221sinLqAcpHDA2024pFHDA234pHDDA)(42022014pHDDA)(422215HfDA2064pKKHfbDA171208cos)(LqqfAscgVDA2209422cosLqQcc22cosLqQssscQQQ2iizHiWCKp1247.252（温升）1247.252（温降）-1232.929（温升）-1232.929（温降）工况ΣΑ1ΣΑ2ΣQ1ΣQ2α1α2ΣXΣY温升1247.252-1232.92974.73979.53520.00°0.00°-35.333576.352温降1247.252-1232.92974.73979.53520.00°0.00°-35.333576.352工况ΣΑ1ΣΑ2ΣQ1ΣQ2α1α2ΣXΣY温升1247.252-1232.92974.73979.53520.00°0.00°-50.248576.352温降1247.252-1232.92974.73979.53520.00°0.00°-50.248576.352钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表3.4.2特殊荷载组合钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表地震情况：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs+Pi计算公式：3.4钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算3.4.1基本荷载组合正常运行情况：A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs镇墩上段管轴方向合力ΣA1=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=计算公式：镇墩下段管轴方向合力ΣA2=A1+A2+A4+A5+A6+A7+A8+A9=221121sinsincos2cos1QQAAX221121coscossin2sin1QQAAYiPQQAAX221121sinsincos2cos1221121coscossin2sin1QQAAY工况ΣΑ1'ΣΑ2'ΣQ1ΣQ2α1α2ΣXΣY温升2787.732-2773.40974.73979.53520.00°0.00°-128.2361103.227温降2787.732-2773.40974.73979.53520.00°0.00°-128.2361103.227底面积A体积M重量底长a顶长b下边高c上边高d宽em²m³kN3.042.003.891.043.209.7224.86596.5730.00°地面至计算截面处的深度……………………………………………………z1=0.00m管道水压试验情况：A1+A2'+A4'+A5'+A6+A7+A8+A9+Qc+Qs式中：18.00kN/m³土的内摩擦角……………………………………………………………………ψ=镇墩重量……………………………………………………………………………G=596.57kN式中：镇墩基底摩擦系数…………………………………………………………………f=0.35计算表：钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表查《给水排水管道工程施工及验收规范》，钢管水压试验压力P'=P+0.5且不小于0.9MPa，P为钢管工作压力。计算公式：3.5镇墩抗滑稳定计算侧向土压力计算：土的容重………………………………………………………………………γ1=被动土压力标准值计算公式：初拟镇墩尺寸:镇墩尺寸(m)主动土压力标准值计算公式：ccKXGYfK)(245021tgzFpk245021tgzFak工况实际被动土压力P'=|ΣX|+Pak-(ΣY+G)*f|ΣX|ΣYGfK[Kc]结果温升0.00035.333576.352596.570.3511.6191.3满足规范温降0.00035.333576.352596.570.3511.6191.3满足规范工况实际被动土压力P'=|ΣX|+Pak-(ΣY+G)*f|ΣX|ΣYGfK[Kc]结果温升0.000128.2361103.227596.570.354.6391.1满足规范温降0.000128.2361103.227596.570.354.6391.1满足规范3.5.2特殊荷载组合情况下：镇墩抗滑稳定计算表镇墩顶侧被动土压力…………………………………………………………Fpk1=0.00kPa镇墩侧向主动土压力合力……………………………………………………Pak=176.41kPa镇墩顶侧主动土压力…………………………………………………………Fak1=0.00kPa镇墩底侧主动土压力…………………………………………………………Fak2=23.33kPa镇墩底侧被动土压力…………………………………………………………Fpk2=3.6镇墩抗倾覆稳定计算209.99kPa镇墩侧向被动土压力合力……………………………………………………Ppk=1587.68kPa镇墩抗滑稳定计算表3.5.1基本荷载组合情况下：计算公式：式中：地面至计算截面处的深度……………………………………………………z2=3.89m0000)(KXxGYyK工况|ΣX|ΣYGy0x0K0[K0]结果温升35.333576.352596.571.521.50033.61.5满足规范温降35.333576.352596.571.521.50033.61.5满足规范镇墩抗倾稳定计算表镇墩上垂直合力作用点距倾覆原点的距离………………………………………y0=1.52m镇墩上水平合力作用点距倾覆原点的距离………………………………………x0=1.50m3.5.1基本荷载组合情况下：工况|ΣX|ΣYGy0x0K0[K0]结果温升128.2361103.227596.571.521.50013.41.2满足规范温降128.2361103.2275