GB 50332-2002 给水排水工程管道结构设计规范.pdf
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1、中华人民共和国国家标准给水排水工程管道结构设计规范发布实施中华人民共和国建设部国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准给水排水工程管道结构设计规范批准部门中华人民共和国建设部施行日期年月日中华人民共和国建设部公告第号建设部关于发布国家标准给水排水工程管道结构设计规范的公告现批准给水排水工程管道结构设计规范为国家标准编号为自年月日起实施其中第条为强制性条文必须严格执行原给水排水工程结构设计规范中的相应内容同时废止本规范由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行中华人民共和国建设部二二年十一月二十六日前言本规范根据建设部建标字第号文的要求对原规范给水排水工程结构设计规范作了
2、修订由北京市规划委员会为主编部门北京市市政工程设计研究总院为主编单位会同有关设计单位共同完成原规范颁布实施至今已年在工程实践中效果良好这次修订主要是由于下列两方面的原因一结构设计理论模式和方法有重要改进属于通用设计规范各类结构混凝土砌体等的截面设计均应遵循本规范的要求我国于年发布建筑结构设计统一标准修订版为建筑结构可靠度设计统一标准后年又颁发了工程结构可靠度设计统一标准在这两本标准中规定了结构设计均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法替代原规范采用的单一安全系数极限状态设计方法据此有关结构设计的各种标准规范均作了修订例如混凝土结构设计规范砌体结构设计规范等因此给水排水工程结构设计规范也必须进
3、行修订以与相关的标准规范协调一致二原规范内容过于综合不利于促进技术进步原规范为了适应当时的急需在内容上力求能概括给水排水工程的各种结构不仅列入了水池沉井水塔等构筑物还包括各种不同材料的管道结构这样处理虽然满足了当时的工程应用但从长远来看不利于发展不利于促进技术进步我国实行改革开放以来通过交流和引进国外先进技术在科学技术领域有了长足进步这就需要对原标准规范不断进行修订或增补由于原规范的内容过于综合往往造成不能及时将行之有效的先进技术反映进去从而降低了它应有的指导作用在这次修订时原则上是尽量减少综合性以利于及时更新和完善为此将原规范分割为以下两部分共本标准国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范给水
4、排水工程管道结构设计规范中国工程建设标准化协会标准给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程给水排水工程水塔结构设计规程给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程给水排水工程埋地矩形管管道结构设计规程本规范主要是针对给水排水工程各类管道结构设计中的一些共性要求作出规定包括适用范围主要符号材料性能要求各种作用的标准值作用的分项系数和组合系数承载能力和正常使用极限状态以及构造要求等这些共性规定将在协会标准中得到遵
5、循贯彻实施本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释由北京市市政工程设计研究总院负责对具体技术内容的解释请各单位在执行本规范过程中注意总结经验和积累资料随时将发现的问题和意见寄交北京市市政工程设计研究总院以供今后修订时参考本规范编制单位和主要起草人名单主编单位北京市市政工程设计研究总院参编单位中国市政工程中南设计研究院中国市政工程西北设计研究院中国市政工程西南设计研究院中国市政工程东北设计研究院上海市政工程设计研究院天津市市政工程设计研究院湖南大学主要起草人沈世杰刘雨生以下按姓氏笔画排列王文贤王憬山冯龙度刘健行苏发怀陈世江沈宜强钟启承郭天木葛春辉翟荣申潘家多目次总则主要符号管道结构上的作用作用
6、分类和作用代表值永久作用标准值可变作用标准值准永久值系数基本设计规定一般规定承载能力极限状态计算规定正常使用极限状态验算规定基本构造要求附录管侧回填土的综合变形模量附录管顶竖向土压力标准值的确定附录地面车辆荷载对管道作用标准值的计算方法附录钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心受拉压状态时的最大裂缝宽度计算附录本规范用词说明总则为了在给水排水工程管道结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策达到技术先进经济合理安全适用确保质量特制定本规范本规范适用于城镇公用设施和工业企业中的一般给水排水工程管道的结构设计不适用于工业企业中具有特殊要求的给水排水工程管道的结构设计本规范系根据我国建筑结构可靠度设计统一标准
7、和工程结构可靠度设计统一标准规定的原则进行制定的按本规范设计时有关构件截面计算和地基基础设计等应按相应的国家标准的规定执行对于建造在地震区湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程管道结构设计尚应符合我国现行的有关标准的规定主要符号管道上的作用管道内的真空压力标准值管壁截面失稳的临界压力标准值地面车辆轮压传递到管顶处的单位面积竖向压力标准值主动土压力标准值被动土压力标准值管道内工作压力标准值管道的设计内水压力标准值地面车辆的个车轮所承担的单个轮压标准值作用效应组合设计值每延长米管道上管顶的竖向土压力标准值几何参数管道计算截面的换算截面面积单个车轮的着地分布长度矩形管道的外缘宽度单个车轮的着地分布宽
8、度圆形管道的计算直径圆形管道的外径相邻两个车轮间的净距纵向力对截面重心的偏心距管顶至设计地面的覆土高度钢筋混凝土计算截面的有效高度管道纵向承受轮压影响的有效长度轮压传递至管顶处沿管道纵向的影响长度圆形管道的计算半径管壁厚度受拉钢筋截面的总周长管道换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩管道的最大竖向变形钢筋混凝土计算截面的最大裂缝宽度计算系数填埋式土压力系数开槽施工土压力系数不开槽施工土压力系数永久作用的作用效应系数可变作用的作用效应系数变形滞后效应系数管材弹性模量管侧土的综合变形模量主动土压力系数管道变形系数被动土压力系数设计稳定性抗力系数混凝土拉应力限制系数管道结构与管周土体的刚度比受拉区混凝土的塑性
9、影响系数永久作用分项系数管道的重要性系数可变作用分项系数动力系数管材的泊桑比钢筋混凝土管道计算截面处钢筋的配筋率钢筋混凝土管道计算裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数可变作用的组合值系数可变作用的准永久值系数管道结构上的作用作用分类和作用代表值管道结构上的作用按其性质可分为永久作用和可变作用两类永久作用应包括结构自重土压力竖向和侧向预加应力管道内的水重地基的不均匀沉降可变作用应包括地面人群荷载地面堆积荷载地面车辆荷载温度变化压力管道内的静水压运行工作压力或设计内水压力管道运行时可能出现的真空压力地表水或地下水的作用结构设计时对不同的作用应采用不同的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
10、设计要求采用标准值组合值或准永久值作为代表值可变作用组合值应为可变作用标准值乘以作用组合系数可变作用准永久值应为可变作用标准值乘以作用的准永久值系数当管道结构承受两种或两种以上可变作用时承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应的标准组合设计可变作用应采用标准值和组合值作为代表值正常使用极限状态考虑长期效应按准永久组合设计可变作用应采用准永久值作为代表值永久作用标准值结构自重可按结构构件的设计尺寸与相应的材料单位体积的自重计算确定对常用材料及其制作件其自重可按现行国家标准建筑结构荷载规范的规定采用作用在地下管道上的竖向土压力其标准值应根据管道埋设方式及条件按附录确定作用在地下管道上的侧向
11、土压力其标准值应按下列公式确定侧向土压力应按主动土压力计算侧向土压力沿圆形管道管侧的分布可视作均匀分布其计算值可按管道中心处确定对埋设在地下水位以上的管道其侧向土压力可按下式计算式中管侧土压力标准值主动土压力系数应根据土的抗剪强度确定当缺乏试验数据时对砂类土或粉土可取对粘性土可取管侧土的重力密度一般可取自地面至计算截面处的深度对圆形管道可取自地面至管中心处的深度对于埋置在地下水位以下的管道管体上的侧向压力应为主动土压力与地下水静水压力之和此时侧向土压力可按下式计算式中地下水位以下管侧土的有效重度可按采用自地面至地下水位的距离管道中的水重标准值可按水的重力密度为计算预应力混凝土管道结构上的预加应
12、力标准值应为预应图作用在管道上的侧向土压力圆形管道无地下水矩形管道无地下水管道埋设在地下水位以下力钢筋的张拉控制应力值扣除相应张拉工艺的各项应力损失张拉控制应力值应按现行国家标准混凝土结构设计规范的有关规定确定对敷设在地基土有显著变化段的管道需计算地基不均匀沉降其标准值应按现行国家标准建筑地基基础设计规范的有关规定计算确定可变作用标准值准永久值系数地面人群荷载标准值可取计算其准永久值系数可取地面堆积荷载标准值可取计算其准永久值系数可取地面车辆荷载对地下管道的影响作用其标准值可按附录确定其准永久值系数应取压力管道内的静水压力标准值应取设计内水压力计算其标准值应根据管道材质及运行工作内水压力按表的
13、规定采用相应准永久值系数可取但不得小于工作内水压力表压力管道内的设计内水压力标准值管道类别工作压力设计内水压力钢管铸铁管混凝土管化学管材注工业企业中低压运行的管道其设计内水压力可取工作压力的倍但不得小于混凝土管包括钢筋混凝土管预应力混凝土管预应力钢筒混凝土管化学管材管道包括硬聚氯乙烯圆管聚乙烯圆管玻璃纤维增强塑料管等铸铁管包括普通灰口铸铁管球墨铸铁管未经退火处理的球态铸铁管等当管线上没有可靠的调压装置时设计内水压力可按具体情况确定埋设在地表水或地下水以下的管道应计算作用在管道上的静水压力包括浮托力相应的设计水位应根据勘察部门和水文部门提供的数据采用其标准值及准永久值系数的确定应符合下列规定地表
14、水的静水压力水位宜按设计频率采用相应准永久值系数当按最高洪水位计算时可取常年洪水位与最高洪水位的比值地下水的静水压力水位应综合考虑近期内变化的统计数据及对设计基准期内发展趋势的变化综合分析确定其可能出现的最高及最低水位应根据对结构的作用效应选用最高或最低水位相应的准永久值系数当采用最高水位时可取平均水位与最高水位的比值当采用最低水位时应取计算地表水或地下水的重度标准值可取计算压力管道在运行过程中可能出现的真空压力其标准值可取计算相应的准永久值系数可取对埋地管道采用焊接粘接或熔接连接时其闭合温度作用的标准值可按温差采用相应的准永久值系数可取计算对架空管道当采用焊接粘接或熔接连接时其闭合温度作用的
15、标准值可按具体工况条件确定相应的准永久值系数可取计算露天架空管道上的风荷载和雪荷载其标准值及准永久值系数应按现行国家标准建筑结构荷载规范的有关规定确定基本设计规定一般规定本规范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量结构构件的可靠度除对管道验算整体稳定外均采用含分项系数的设计表达式进行设计管道结构设计应计算下列两种极限状态承载能力极限状态对应于管道结构达到最大承载能力管体或连接构件因材料强度被超过而破坏管道结构因过量变形而不能继续承载或丧失稳定如横截面压屈等管道结构作为刚体失去平衡横向滑移上浮等正常使用极限状态对应于管道结构符合正常使用或耐久性能的某项规定限值影响正常使用的变形量限
16、值影响耐久性能的控制开裂或局部裂缝宽度限值等管道结构的计算分析模型应按下列原则确定对于埋设于地下的矩形或拱形管道结构均应属刚性管道当其净宽大于时应按管道结构与地基土共同作用的模型进行静力计算对于埋设于地下的圆形管道结构应根据管道结构刚度与管周土体刚度的比值判别为刚性管道或柔性管道以此确定管道结构的计算分析模型当时应按刚性管道计算当时应按柔性管道计算圆形管道结构与管周土体刚度的比值可按下式确定式中管材的弹性模量管侧土的变形综合模量应由试验确定如无试验数据时可按附录采用圆管的管壁厚圆管结构的计算半径即自管中心至管壁中线的距离对管道的结构设计应包括管体管座管道基础及连接构造对埋设于地下的管道尚应包括
17、管周各部位回填土的密实度设计要求对管道结构的内力分析均应按弹性体系计算不考虑由非弹性变形所引起的塑性内力重分布对管道结构应根据环境条件和输送介质的性能设置内外防腐构造用于给水工程输送饮用水的管道其内防腐材料必须符合有关卫生标准的要求确保对人体健康无害承载能力极限状态计算规定管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时应采用作用效应的基本组合结构上的各项作用均应采用作用设计值作用设计值应为作用代表值与作用分项系数的乘积管道结构的强度计算应采用下列极限状态计算表达式式中管道的重要性系数应根据表的规定采用作用效应组合的设计值管道结构的抗力强度设计值表管道的重要性系数管道类别重要性系数给水管道排水管道输水
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