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無壓管道承受外壓負(fù)載(通常內(nèi)壓負(fù)載忽略不計(jì))。破壞的形式是外壓負(fù)載造成管材變形過大或壓屈失穩(wěn)。設(shè)計(jì)時(shí)按照外壓負(fù)載進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,選擇材料和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。本文討論的塑料埋地排水管是指無壓管道。外壓負(fù)載比較復(fù)雜,主要包括土壤重量和地面產(chǎn)生的靜負(fù)載,以及運(yùn)輸車輛經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)載。塑料埋地排水管承受負(fù)載的機(jī)理也比較復(fù)雜,因?yàn)樗芰瞎軐儆谌嵝怨埽‵lexible Pipe),在外壓負(fù)載下管材和周圍的土壤(回填材料)產(chǎn)生‘管土共同作用’。換句話說,是管材和周圍土壤(回填材料)共同來承受外壓負(fù)載。世界各國在埋地管道的設(shè)計(jì)計(jì)算方面還沒有完全一致的方法,但是絕大多數(shù)國家都以美國SpanglerR公式(或稱Spangler的 lowa 公式)作為計(jì)算埋地柔性管外壓負(fù)載下變形量的基礎(chǔ)公式(根據(jù)變形量再計(jì)算出管材內(nèi)的應(yīng)力)
國際上都廣泛應(yīng)用環(huán)剛度這個(gè)數(shù)值指標(biāo)來表示塑料埋地排水管的抗外壓負(fù)載能力。因?yàn)椋?)不需要知道彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計(jì)算半徑ro的確切數(shù)值,只要知道環(huán)剛度Sp的數(shù)值就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算;2)環(huán)剛度Sp的數(shù)值可以通過對(duì)管材的實(shí)際測量來獲得;3)生產(chǎn)廠只要保證環(huán)剛度達(dá)到要求,不必保證彈性模量Ep、慣性矩Ip和管道計(jì)算半徑ro都達(dá)到要求。而且環(huán)剛度在生產(chǎn)廠可以通過經(jīng)常檢測進(jìn)行控制。需要注意的是環(huán)剛度是有明確定義的,是塑料埋地排水管設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ),其測定的方法是由國家標(biāo)準(zhǔn)(國際標(biāo)準(zhǔn))嚴(yán)格規(guī)定的。我們塑料埋地排水管發(fā)展很快,因?yàn)椴涣私猸h(huán)剛度的定義和標(biāo)準(zhǔn),有時(shí)出現(xiàn)混淆和誤用的情況。有的企業(yè)不按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 9647-2003(等同ISO 9969:1994)測定(例如,不用平行平板而用兩V型板壓縮,或者在管側(cè)加限制。),但是把測出的數(shù)值稱為環(huán)剛度。在國內(nèi)必須統(tǒng)一按國家標(biāo)準(zhǔn)采用GB/T 9647-2003規(guī)定的環(huán)剛度,在對(duì)流中則必須問清楚是按那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的剛度數(shù)值。國際市場趨向統(tǒng)一,越來越多國家接受按ISO標(biāo)準(zhǔn),ISO 9969:1994已經(jīng)被歐洲標(biāo)準(zhǔn)組織接受為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 9969:1995。
管道非均勻沉降計(jì)算分析及其有關(guān)結(jié)論
,同樣埋深的雨水管道, 口徑較小者比口徑大者受力更為不利, 由于地基不均勻沉陷造成的危害前者比后者要大, 因此埋置較深的直徑在 1 m 以下的管道的基礎(chǔ)應(yīng)相應(yīng)提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
第二,管道基礎(chǔ)的抗彎剛度對(duì)管道抗不均勻沉降的能力影響很大, 若不考慮( 或僅部分考慮) 基礎(chǔ)對(duì)管道變形的補(bǔ)強(qiáng)作用, 則計(jì)算分析表明, 在流砂地區(qū)都會(huì)導(dǎo)致接頭的開裂, 裂縫的張開寬度足以使地層內(nèi)的粉土大量流入管內(nèi)。頂管法施工的管道若接口處理不好, 注漿質(zhì)量差, 若無管道基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng), 漏水的可能性將更大。
第三,種無筋砂漿管道接頭(承插式、平口和企口式)的抗彎強(qiáng)度,根據(jù)驗(yàn)算的結(jié)果相差不大,有筋砂漿接頭的抗裂能力要明顯強(qiáng)于無筋的情況,建議推廣有筋接頭。
第四,由于不均勻沉降引起的接頭裂縫,可以引起管外流砂的緩慢涌入, 涌入量的大小依賴于裂縫寬度、接頭構(gòu)造、形式、埋深、地下水位的高低、管道基礎(chǔ)的質(zhì)量以及周圍土層的特性。地面沉陷多數(shù)成漏斗坑狀, 在 8 個(gè)月到 1 年內(nèi)直徑可達(dá)3 m 左右, 甚至更大。管道埋設(shè)越深漏斗坑越大。
第五,同樣口徑的管道接頭,靠近窨井的接頭開裂的頻率要高于遠(yuǎn)離窨井的接頭,而且前者裂縫首先發(fā)生在管道接頭的上半部,其裂縫寬度一般也都大于后者。因此圍繞著窨井部位的地面沉陷發(fā)生頻率也相對(duì)較高。
聚丙烯HMPP纏繞結(jié)構(gòu)壁管材相對(duì)其它的排水排污管材,更能有效的抗擊 不均勻沉降。HMPP管材是一種柔性的管材,使用壽命可達(dá)100年