埋地壓力管道在敷設方向改變時考慮曲管段側向約束的受力分析

郭巍 蔣杰 周晨

南京市市政設計研究院有限責任公司 210018

引言

埋地壓力管道在敷設方向改變處、截面變化處和管道端部位置會產生推力。在水平面敷設方向改變時，節點處產生的推力由管道內的靜水壓力以及動水壓力兩部分組成。因為大多數管道內的液體在相對較低的速度下運行，所以動水壓力在計算推力時通常被忽略不計。為滿足節點處穩定性要求，目前國內外采用的措施主要有：在節點處設混凝土側向支墩、沿管長方向設置混凝土拖拉墩、樁基礎以及依靠管道周圍土的約束力等。在實際工程中，對于在大中型城市主城區建設的大口徑、高內水壓力的壓力管道，依靠設置支墩來抵抗管道轉角處的水平推力存在著較大困難，無法在管道轉角處設置支墩的工程，通常采用將管道整體連接的方式，依靠管-土的摩擦力和管側被動土壓力來抵抗轉角處的水平推力，即所謂的無支墩設計［1］來抵抗管道水壓推力；也可采用結合曲管段約束與管道剛性連接的方式共同作用來抵抗水平推力，該曲管段約束包括有：在曲管段處使用壓實度更高的回填土、設置支墩或者灌注樁基礎。

劉雨生［2］總結了國內外無支墩埋地壓力管道敷設方向改變時的兩種設計模式，一類是只計入縱向摩擦力，另一類是除縱向摩擦力外尚計入了土體對管道的側向抗力，該分析模式未考慮曲管轉角段的約束。《給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規程》（CECS 141：2002）［3］給出的約束長度計算公式中，未體現出直管段土的側向抗力對約束長度的影響，式中也沒考慮曲管段的側向抗力的影響。……