玻璃钢夹砂管道DN400计算书

纤维缠绕玻璃钢夹砂管道结构计算书(按照GB/T21238-2007标准）一.基本设计参数1.设计条件及参数公称直径DN400mm计算压力等级Pc0.68MPa工作压力Pw0.63MPa波动压力Ps0.20MPa刚度等级SN5000Pa管内真空压力Pv0.05MPa管顶以上埋设深度H2m管顶以上水位高度hw0m地面移动载荷或堆土载荷WL10000Pa设计径向控制变形率δd/D5%内压力设计系数FSpr1.8弯曲安全系数FSb1.5屈曲安全系数FSa2.52.管材性能内压环向失效应力σ816KN/m强度层环向拉伸模量EH10786.00MPa管壁环向弯曲弹性模量E12595.00MPa管体长期环向弯曲强度Sb12‰静水压设计基准HDB6‰结构层厚度tc5.7mm内衬层厚度t11.3mm总壁厚t7mm管平均直径D408.3mm3.安装参数管区安装说明沟槽原状土描述初始回填土组描述管道起拱线处沟槽宽度2000mm形状系数Df5.50土壤反作用模量E'4000000Pa挠曲系数Kx0.1挠曲滞后系数DL1.5覆土载荷的单位重量γs19000N/m3用户已知用户已知工程名称：德州市陵城区2015年度高效节水灌溉试点县专项补助资金项目施工[覆土深度：2米]水的单位重量γw10000N/m3二.计算过程及计算结论1.内压计算经计算得:2.）工作压力校核经计算得:3.）波动压力校核经计算得:2.刚度校核计算式中：SN------管道刚度，PaE-------环向弯曲模量，MPat-------总壁厚mmD------管平均直径mm经计算得:3.根据环弯曲计算许用挠曲Δya由管的挠曲引起的最大环向弯曲应变不应大于设计系数折算的产品的长期弯曲强度同时管子的最大挠度不应大于5%D式中：εb------挠曲引起的最大环向弯曲应变。Df------形状系数（于管区回填土材料及压实程度有关）。ΔYa----管体最大许用长期垂直挠曲值,ΔYa≤0.05D。Sb------管体长期环向弯曲强度(应变基准）经推导公式得经计算得：依据环弯曲许用应变得ΔYa=34.64mm1.）计算压力等级校核0.68MPa≤1.00MPa设计压力能满足压力等级要求0.68MPa≥0.63MPa压力等级能满足工作压力要求5000Pa5289Pa设计刚度能满足刚度等级要求0.68MPa≥0.59MPa压力等级能满足工作压力与波动压力组合要求tDFSDSYafbb??D2?DtEFSHDBPcHprc2wcPP4.1swcPPP+3312DEtSNbafbFSSbDtDYD?????????D=e=DDya/8.48%4.确定外载荷WL和Wc1).管子上的活动载荷WL指地面车辆移动载荷或临时堆土载荷，若未知车辆类型，则为堆土载荷式中：WL--------管子上部活动载荷,paL1--------------与卡车行进方向平行的荷载宽度，L1=a+2tgαHL2-------------与卡车行进方向垂直的荷载宽度，L2=b+2tgαHH---------埋深，mP---------活载荷，NIf--------冲击因子，无量纲If=1.1（0.61mH0.91m)If=1.0（H≥0.91m)经计算得：L1=0.00mL2=0.00mIf=0.00WL=10000.00pa2.)作用在管子上的垂直土壤载荷垂直土壤线载荷=38000pa式中：Wc-------垂直土壤静载荷,pa--土壤单位载荷重量，paH--------埋深,m5.挠度校核计算埋设管道的安装方式应确保外载荷引起垂直截面尺寸的减少不超过步骤3规定的极限或5%，以两者较小值为准。即式中：ΔY-----预测管子的垂直挠曲值DL-------挠曲滞后系数Wc-------单位长度管子上承受的土载荷，paWL-------单位长度管子上承受的动载荷，paKx-------挠曲系数E'-------土的反作用模量,pa经计算得：6.外压屈曲校核计算公式（1）公式（2）管内无真空压力，0.61m≤H≤24m管内有真空压力且H1.2m时管内有真空压力，1.2m≤H≤24mΔY/D=2.34%≤δd/D≤ΔYa/D,外载荷引起管道挠曲变形小于安装许用挠曲变形,满足要求'3061.0)/8()(EDEIKWWDDYXLCL++=D213''321=DEIEBRFSqWaaHWcs=sDyDdDYa///D??Dd)21(LLIPWfL=yxxyaSNq=124=DDya/式中：qa-------许用屈曲压力，paFSa-------安全系数，Rw-------水的浮力系数Rw=1-0.33(hw/H)hw-------管顶以上水面高度,mH--------埋设深度,mB'-------弹性支撑经验系数经公式（1）计算得Rw=1B'=0.28qa=173160.93pa2.)标准安装条件时，屈曲要求如下经计算得：3.)考虑活载荷时，屈曲要求如下经计算得：17.校核组合载荷应变1.)按应变基准校核组合载荷方程(一):式中：εb--因最大允许挠曲产生的弯曲应变，mm/mmrc--回圆系数（无量纲）rc=1-Pw/3pw单位Mpaεpr---内压作用的工作应变HDB-----静压设计基准经计算得:εb＝2.21‰rc=0.79εpr=2.09‰2.)按应变基准校核组合载荷方程(二):1经计算得:088000Pa≤173161Pa标准安装条件许用屈曲压力大于外载荷,满足要求48000Pa≤173161Pa考虑活载荷条件下许用屈曲压力大于外载荷,满足要求0.3487≤0.475组合载荷方程（一）通过0.1453≤0.434组合载荷方程（二）通过HeB213.0411'+=qaPWRhvc++D=2DtyDafbecHwprtEDP2=eqaWWRhLc++prcbprFSSbrHDB)/1(eebprcbFSHDBSbr)/1(eeyxxyaSNq=124