《上海排水管道通用圖》中采用管枕基礎的管道內力分析

曹志杰

(上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司 200092)

引言

92年出版的《上海排水管道通用圖》[1]在上海及周邊地區被廣泛使用，其中對于鋼筋混凝土管道采用的管枕基礎與國標圖集《混凝土排水管道基礎及接口》中的管道基礎做法有很大不同。中國工程建設標準化協會標準《給水排水工程埋地預制鋼筋混凝土管管道結構設計規程》(CECS143：2002)[2]對管道內力計算考慮兩種基礎形式：一是土或砂基礎；二是混凝土基礎。嚴格來說，管枕基礎不屬于上述兩種基礎形式，無法直接套用規范附錄所給的內力系數進行結構內力計算。因此有必要分析這種基礎形式下鋼筋混凝土管道如何選用內力系數來進行管道設計。

1 管道結構內力的平面計算

1.1 規范提供的管道內力計算系數

現行管道協會標準[2]將管道上的作用分為管自重、管內滿水重、垂直均布荷載、側向土壓力、管上腔內土重等，按照標準[2]附錄D 提供的內力系數，可以簡單計算得到土(砂)或混凝土基礎上管道彎矩和軸力。

1.2 平面有限元法算得的管枕基礎管道內力計算系數

參考規范計算采用管道上作用荷載，用平面有限元法建立如圖1所示的計算模型，為了便于計算，管枕夾角取α=40°(實際角度為α=36.50°～49.88°，根據管徑變化各有不同)，管頂土壓力取100kPa，側向土壓力取33.33kPa(主動土壓力系數Ka=1/3，這里近似取管頂處土壓力，不會影響計算系數)。這里假定不考慮砂基礎的支撐作用，所有管道荷載由管枕支撐(實際工程中不可能出現這種情況)。……