CECS 16-1990 预应力混凝土输水管结构设计规范.pdf

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1、建标中国工程建设标准化协会标准预应力混凝土输水管结构设计规范震动挤压工艺中国工程建设标准化协会标准预应力混凝土输水管结构设计规范震动挤压工艺主编单位 北京市市政工程研究所批准单位 中国工程建设标准化协会批准日期 年 月 日北京前言预应力混凝土输水管 震动挤压工艺 在我国给水输水工程中已大量使用 积累了丰富的工程实践经验和可靠的科研成果 本规范以总结我国成功经验为基础 并参考了相应的国外有关文献 在过去试验研究基础上又进一步开展了对震动挤压工艺预应力混凝土管的预应力损失值的实测试验研究 取得了设计实用数据 对管子纵向计算做了对比分析 并提供了合理计算方法 本规范在编制过程中 曾反复征求有关专家和

2、单位意见 最后经全国管道结构标准技术委员会审查定稿现批准 预应力混凝土输水管结构设计规范 震动挤压工艺并推荐给各工程建设有关单位使用 在使用过程中 请将意见及有关资料寄交北京月坛南街乙二号全国管道结构标准技术委员会 邮政编号中国工程建设标准化协会年 月 日目录主要符号第一章 总 则第二章 材 料第一节混凝土第二节 钢 筋第三章 荷 载第四章 管体计算第一节 基本规定第二节 环向计算第三节 纵向计算第五章 构 造附录 本规范用词说明附加说明主要符号荷载和内力管自重管道上的竖向土压力胸腔土的竖向土压力管内水重地面车辆产生的竖向压力回填土对管道产生的侧向压力地面车辆对管道产生的侧向压力组合荷载作用下

3、 管壁截面上的最大弯矩设计内水压力作用下 管壁截面上的轴向力车辆的单个轮压管道的工作压力管道的设计内水压力管子内压检验时的抗裂压力管自重及管内水重的折算内压力应力管壁混凝土相应阶段的预压应力环向预应力钢筋的张拉控制应力纵向预应力钢筋的张拉控制应力预应力钢筋在相应阶段的预应力损失纵向弯曲拉应力预应力钢筋在相应阶段的有效应力泊松应力材料指标钢筋的弹性模量混凝土的弹性模量混凝土的轴心抗压设计强度混凝土的抗裂设计强度混凝土的抗拉设计强度混凝土的弯曲抗压设计强度钢筋的标准强度混凝土的泊松比几何特征环向计算时 管壁计算截面面积管体环截面面积每米管长的环向预应力钢筋截面积纵向预应力钢筋截面积单个车轮着地长度

4、单个车轮着地宽度管子外径作用于管顶的轮压分布计算宽度地面相邻两轮的净距管顶覆土高度管壁厚度锚具之间的距离半径管壁截面的弹性抵抗矩计算系数弯曲拉应力作用系数抗裂设计安全系数生产条件调整系数竖向土压力系数矩形截面抵抗矩的塑性系数车辆荷载的动力系数环向预应力钢筋配筋率纵向预应力钢筋配筋率第一章总则第条为了在预应力混凝土输水管 震动挤压工艺 结构设计中做到技术先进 经济合理 安全适用 确保质量 特制订本规范第条本规范适用于 震动挤压 俗称一阶段 工艺 制造的公称直径为 管道内水工作压力的承插式双向预应力混凝土柔性接口输水管的结构设计第条本规范适用于采用素土平基 人工砂基础或土弧基础以及混凝土基础等管道

5、敷设方法 对地震区 湿陷性黄土或膨胀土等地区的管道设计及管子质量要求 尚应符合相应的现行有关国家标准 规范的规定第二章材料第一节混凝土第条制管用水泥 应采用硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥 其标号不宜低于 号 并应符合 硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 的规定或 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥中有关矿渣硅酸盐水泥的规定第条砂子应符合 普通混凝土用砂质量标准及检验方法 的规定 其中含泥量不宜大于第条碎石或卵石 应符合 普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法 的规定 其中最大粒径不得大于 或环筋净距 且不应大于管壁厚度的第条制管用混凝土不得采用氯盐作为防冻 早强的掺合料

6、 采用其它掺合料应根据试验鉴定 确定其适用性能及相应的掺含量 若需掺加减水剂时 必须采用无毒减水剂第条管体混凝土立方抗压强度不得低于第条混凝土设计强度应按表 采用混凝土的设计强度表项次 强度种类混凝土标号 相应的强度等级号号号号号轴心抗压弯曲抗压抗拉抗裂第条混凝土受压或受拉时的弹性模量应按表采用混凝土的弹性模量表项 次 混凝土标号 相应的强度等级 弹性模量号号号第条混凝土的泊松比 可采用第二节钢筋第条制管用的环向和纵向预应力钢筋 宜选用光面或刻痕碳素钢丝 对小口径和工作压力较低的管子可选用标准强度不小于 的冷拔低碳钢丝 对大口径和工作压力较高的管子 环向钢丝可选用钢绞线第条钢筋的标准强度应按表

7、 采用钢筋标准强度表项 次 钢 筋 种 类 钢筋标准强度冷拨低碳钢丝甲级乙级组 组光面碳素钢丝续表刻痕碳素钢丝组 组钢绞线第条钢筋的弹性模量 应采用第三章荷载第条管道的设计荷载应包括覆土的竖向压力和侧向压力 管自重 管内水重 地面车辆或堆积荷载产生的竖向压力和侧向压力 地下水压力以及内水压力第条管道上的覆土竖向土压力应按下式计算式中 管道上的竖向土压力管外径回填土密度管顶覆土高度竖向土压力系数 按表 取值竖向土压力系数表施工 敷设条件 压力系数平地敷设 完全上埋式开槽敷设注 当平地敷设 管顶覆土高度小于管径时 值取 计算当开槽敷设 地基为紧密砂质土及硬塑性土时 值取 计算第条当管径大于 而管顶

8、覆土高度小于管径时 应考虑管上部胸腔土的竖向土压力 并应按下式计算式中 胸腔土的竖向土压力第条管自重应按下式计算式中 管自重管的平均半径管壁厚度管材密度第条管内水重应按下式计算式中 管内水重管的内半径水密度第条地面车辆产生的竖向压力应按下列规定确定一 单个轮压传递的竖向压力 见图 应按下式计算式中 地面车辆产生的竖向压力车辆荷载的动力系数 当 时车辆的单个轮压力单个车轮的着地长度单个车轮的着地宽度作用于管顶的竖向压力的分布计算宽度 当时 当 时二 两个以上轮压传递的竖向压力 见图 应按下式计算式中 车轮数量 个地面相邻两轮间的净距注 当 时 应按公式 计算 当 时 应按公式 计算0.7N 0.

9、7NNbpa0.7N 0.7NNapa0. 7Nbd1bd2bd3 0. 7NN N0. 7N 0. 7Napa pa pa pa pa当地面上有堆积荷载时 应按实际情况计算传递到管顶的竖向压力顺轮胎着地宽度的传递 顺轮胎着地长度的传递图 地面车辆单个轮压的传递分布图顺轮胎着地宽度的传递 顺轮胎着地长度的传递图 地面车辆两个以上轮压综合影响的传递分布图第条管道的侧向压力应按下列规定确定一 回填土对管道产生的侧向压力应按下式计算式中 回填土对管道产生的侧向压力二 地面车辆对管道产生的侧向压力应按下式计算式中 地面车辆对管道产生的侧向压力三 管道位于地下水位以下时 作用在管道上的压力应按下列规定确

10、定地下水位应取最低的稳定水位计算管顶以上地下水水头对圆管产生的压力 应按沿管周径向均匀分布的水压力计算齐管顶的地下水对圆管产生的压力 应视作与管内满水压力抵消 即两者均不计算对圆管内力的影响地下水位以下的土的侧压力 应按土的浮容重计算第条管道的设计内水压力 应根据管道工作压力取用当 时时第四章管体计算第一节基本规定第条预应力混凝土输水管管体计算 应进行环向计算和纵向计算 并应以满足抗裂度要求作为计算配筋量依据第条环向计算时 荷载组合应包括管自重 管内水重 竖向土压力 侧向土压力及设计内水压力 并应按实际工程情况计入地面活荷载或堆积荷载的传递压力第条纵向计算时 应考虑管子制造阶段环向预应力钢筋放

11、张而引起的管体纵向内力 纵向内力应包括弯曲拉应力及泊松应力第条环向预应力钢筋的张拉控制应力应取纵向预应力钢筋的张拉控制应力应取第条环向预应力钢筋的预应力损失 应按下列规定确定一 蒸养阶段预应力损失 包括钢筋应力松弛损失 应按下式计算式中 蒸养阶段预应力损失生产条件调整系数注 当实际的钢筋张拉应力达不到设计要求时 公式 中 应按实际取值二 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 应按下式计算式中 混凝土弹性压缩引起的预应力损失钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值环向预应力钢筋圆环半径管壁混凝土在相应阶段的环向预压应力环向钢筋配筋率三 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 可按表 取值混凝土收缩徐变引起的预应力

12、损失表注 为施加预应力时 混凝土的抗压强度第条纵向预应力钢筋的预应力损失 应按下列规定确定一 张拉端锚具变形引起的预应力损失 应按下式计算式中 锚具变形引起的预应力损失锚具变形值 应根据试验确定 无试验资料时 可取锚具之间的距离二 钢筋的应力松弛损失 应按下式计算式中 钢筋的应力松弛损失三 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 应按下式计算式中 混凝土弹性压缩引起的预应力损失管壁混凝土在相应阶段的纵向预压应力纵向预应力钢筋的配筋率第二节环向计算第条在组合荷载作用下 管壁截面内力应按下列公式计算式中 组合荷载作用下 管壁截面上最大弯矩设计内水压力作用下 管壁截面上的轴向力弯矩系数 应根据管道敷设条件按

13、表 取值管道设计内水压力 当 时 应取 当 时 应取管道工作内水压力管子的计算长度弯矩系数表表荷载类别 系数素土平基或 土弧基础砂基础或土弧基础混凝土基础包角回填土及车辆产生的竖向压力管底管顶管侧续表荷载类别 系数素土平基或 土弧基础砂基础或土弧基础混凝土基础包角回填土及车辆产生的侧向压力管底管顶管侧管内水重管底管顶管侧管自重管底管顶管侧胸腔的竖向压国管底管顶管侧注 弯矩系数正负号以管内壁受拉为正 管外壁受拉为负第条根据抗裂度计算原则 预应力混凝土输水管环向配筋 应按下式计算一 当 时二 当 时式中 每米管长的环向预应力钢筋截面积环向预应力钢筋配筋率相应阶段环向预应力钢筋的有效应力管壁计算截面

14、面积管壁厚度管壁几何截面的弹性抵抗矩矩形截面抵抗矩的塑性系数抗裂设计安全系数混凝土的抗裂设计强度注 在确有根据可保证安全时 式 和 中 轴向力项内的抗裂安全系数 可按小于 取值 但不得小于第条预应力混凝土输水管内压检验时的抗裂压力应按下列公式计算式中 预应力混凝土输水管内压检验时的抗裂压力用水平水压试验机检验时 管自重及管内水重的折算内压力第三节纵向计算第条管子制造阶段 环向预应力钢筋放张时产生的纵向弯曲拉应力 应按下列公式计算式中 纵向弯曲拉应力弯曲拉应力系数 可按表 取值相应阶段环向预应力钢筋的有效应力第条环向压缩泊松应力 应按下式计算式中 泊松应力弯曲拉应力系数表管径管径第条纵向预应力钢

15、筋配筋率及截面面积 应按下列公式计算一 当 时二 当 时三式中 纵向预应力钢筋配筋率管体环向截面面积管体环向截面的纵向预应力钢筋面积相应阶段纵向预应力钢筋的有效应力2a第五章构造第条管顶覆土不宜小于第条环向预应力钢筋的净距不宜大于 除管端外 净距不宜小于集料的最大粒径第条纵向预应力钢筋采用不低于 冷拔低碳钢丝时 其最小配筋率不应小于第条纵向预应力钢筋单根配筋时 最大净距不应大于 成对配筋时 最大净距不应大于第条管道基础敷设方法应按管道承载能力要求确定 实际管基形式与设计条件应一致第条采用土弧基础时 管体应与弧形槽密切贴合 见图 其支承中心角不应小于 允许在弧形槽内铺填不大于 厚的砂子 当土质不

16、能保持弧形槽的要求时 不图 土弧基础80a+400a150 20015020080允许采用土弧基础第条采用 砂基础时 其敷设要求见图或图 在铺填砂子卵石或碎石 粒径一般取 层时 必须夯实图 砂基础图 砂基础第条采用混凝土基础时 应按承载能力大小选用相应支承中心角的混凝土基础 混凝土基础尺寸应符合表 及图 的规定 混凝土基础的设计强度不应低于b1AD02a砂厨垫层混凝土基础尺寸表基础支承中心角基础宽度基础厚度图 混凝土基础第条管道两侧回填土必须分层夯实 其密实度不得低于最大密实度的 管顶回填土应按设计文件或相应的施工规范要求进行附 录 本规范用词说明一 执行本规范条文时 要求严格程度的用词说明如下 以便在执行中区别对待表示很严格 非这样作不可的用词正面词采用 必须反面词采用 严禁表示严格 在正常情况下均应这样作的用词正面词采用 应反面词采用 不应 或 不得表示允许稍有选择 在条件许可时首先应这样作的用词正面词采用 宜 或 可反面词采用 不宜二 条文中指明应按其它有关标准 规范执行的写法为 应符合 要求 或 应符合 规定 非必须按所指定的标准 规范或其它规定执行的写法为 可参照附加说明本规范主要起草人名单主要起草人员北京市市政工程研究所 孙绍平 姚舜华 温颂申北京市第二水泥管厂 曹生龙 龚海荣审查单位全国管道结构标准技术委员会