高水壓作用下的球墨鑄鐵管道彎頭支撐設計

雷晗

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司 200092)

引言

球墨鑄鐵管具有強度高、韌性好、耐腐蝕性強等優點,可承受的供水壓力高,因此在城市輸配水工程中得到了廣泛的應用。球墨鑄鐵管道一般采用T 形柔性承插式接口,不僅便于施工安裝,同時可承受一定的非均勻沉降及變形,使管道運行的安全性得到了很大提高,但由于承插式接口無法傳遞拉力,通常需要在管道彎頭、三通及管堵處設置混凝土支墩,以防止內水壓力產生的拉力導致接口脫離。

在內水壓力作用下,由于球墨鑄鐵管節較短,管道與土體之間的摩擦力無法抵消彎頭處的外推力,而通過設置混凝土支墩,可以充分利用支墩后背的土壓力和支墩自重來平衡外推力。國標圖集《柔性接口給水管道支墩》(10S505)[1]中,根據土體特性、地下水位深度、內水壓力等參數給出了各種形式的支墩尺寸,能夠滿足實際工程的需求。但在高水壓的作用下,按國標圖集選擇的支墩尺寸非常大,需要占用較大的空間,而現場實際條件往往會受到限制[2],尤其是在城市現狀道路中,地下管線眾多,管位緊張,設置支墩也具有很大的難度。

本文結合工程設計中遇到的難題,采用多種形式的支墩或接頭形式,以滿足球墨鑄鐵管道的安裝和運行需求。

1 傳統支墩設計

1.1 支墩穩定性計算

以水平彎管支墩為例,如圖1 所示。管道在內水壓力作用下,彎頭處受到的截面外推力為:

式中:D為管道接口設計內徑,D=δd;δ為管道接口設計內徑與管道內徑的轉換系數;d為管道內徑;P為管道內水壓力。……