盧文申

摘要： 通過對《給水排水工程埋地預應力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管道結構設計規(guī)程》（CECS 140）的深入理解，結合工程施工實際情況，以《預應力鋼筒混凝土管》（GB/T 19685）、《預應力鋼筒混凝土管設計標準》（ANSI/AWWA C304）兩個標準為依據，通過對管材基本數據的各項運算，對PCCP管抗裂內、外壓檢驗荷載計算進行了解析，簡單、直接，方便運用。

Abstract： Based on the deep understanding of Code for Structural Design of Buried Prestressed Concrete Pipes and Prestressed Concrete Cylinder Concrete Pipes for Water Supply and Drainage Works （CECS 140） and on the basis of the actual construction conditions， the "Prestressed Concrete Cylinder Pipe" （GB / T 19685） and Design Criteria for Prestressed Concrete Cylinder Pipe （ANSI / AWWA C304）， and through calculation of the basic data of pipe， the internal and external pressure test load calculation of PCCP pipe cracking is analyzed， which is simple， direct and easy to use.

關鍵詞： 預應力鋼筒混凝土管；抗裂外壓；抗裂內壓；計算

Key words： prestressed concrete filled steel tube；anti-cracking external pressure；anti-cracking internal pressure；calculation

中圖分類號：TV332 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）36-0169-02

0 引言

預應力鋼筒混凝土管（簡稱 PCCP）在我國水利工程、市政管網、城市給排水等建設工程中已廣泛應用。正確計算其抗裂內、外壓檢驗荷載，對于管材的優(yōu)化設計，降低制作成本，安全運行等都有非常重要的意義。抗裂內、外壓檢驗也是產品生產過程中必不可少的質量檢驗環(huán)節(jié)。本文對PCCP管抗裂內、外壓檢驗荷載計算進行了解析，以方便PCCP管抗裂內、外壓檢驗荷載計算在生產中的應用。

1 抗裂外壓檢驗荷載Pc（kN/m）計算公式

Pc=1.834*[ωt2c /（D0+tc）]*（Apσpe/An+αftk）

2 抗裂檢驗內壓Pt（MPa）計算公式

Pt=（Ap*σpe+α*ftk*An）/（b*r0）

3 以上兩個計算公式符號說明與計算

B—管子軸向計算長度（取1000mm）；

r0—管子內半徑（mm）；

D0—管子內徑（mm）；

tc—管芯厚度（mm）；

ω—管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩折算系數（按CECS140附錄D選用）；

Ap—每米管子長度環(huán)向預應力鋼絲面積（mm2）；

An—每米管子長度管壁截面管芯混凝土、鋼筒、鋼絲及砂漿保護層折算面積（mm2）；

σpe—環(huán)向鋼絲最終有效預加應力（N/mm2）；

ftk—管芯混凝土抗拉強度值（N/mm2）；

α— 控制砂漿開裂系數，對PCCPE為1.06；對PCCPL為0.65。

3.1 管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩折算系數：

ωC=WC /WP

式中：WC—管壁截面對管壁內側截面受拉邊緣彈性抵抗矩；

WP—管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩。

3.2 管壁截面對管壁內側截面受拉邊緣彈性抵抗矩：

WC=I/y0

式中：I—管壁折算后截面的慣性矩；

y0—折算后截面形心軸至管壁內表面距離（mm）。

3.3 管壁截面受拉邊緣彈性抵抗矩：WP=BT2/6

式中：B—計算截面寬度，取1000mm；T—管壁厚度。

3.4 折算后截面形心軸至管壁內表面距離：y0=Sn/An（mm）

式中：Sn——管芯混凝土、砂漿、鋼筒及鋼絲對管壁內表面的折算面積矩（mm3/m），Sn=Bt2/2+（nY-1）BtY（DY-D0-tY）/2+（ns-nm）*（Ap1+Ap2）*[t+（n-1）*（d+td）+d/2]+Bnm*（T-t）*[（T-t）/2+t]

式中：t—管芯混凝土厚度（含鋼筒厚度）（mm）；

DY— 鋼筒直徑（mm）；

nY—鋼筒鋼板與混凝土的彈性模量比；

ns—鋼絲與混凝土的彈性模量比；

nm—砂漿與混凝土的彈性模量比；

Ap1—第1層鋼絲用量（mm2/m）；

Ap2—第2層鋼絲用量（mm2/m）

n—鋼絲層數著；

d—鋼絲直徑（mm）

td—鋼絲層間砂漿厚度（mm）。

3.5 管芯混凝土、砂漿、鋼筒及鋼絲的折算面積An（mm2/m）

An=Bt+（nY-1）BtY+（ns-nm）*（Ap1+Ap2）+nmB（T-t）

3.6 管芯混凝土對折算后的截面形心軸y0慣性矩：

IC=Bt3/12+Bt（t/2-y0）2

3.7 鋼筒對折算后的截面形心軸y0慣性矩：

IY=[（nY-1）*BtY3]/12+（nY-1）*BtY*[（DY-D0-tY）/2-y0]2

3.8 鋼絲對折算后的截面形心軸y0慣性矩：

Is={[（ns-nm）*Ap1*d2]/16+（ns-nm）Ap1*[d/2+t+（j-1）*（d+td）-y0]2}+{[（ns-nm）*Ap2*d2]/16+（ns-nm）Ap2*[d/2+t+（j-1）*（d+td）-y0]2}

3.9 砂漿對折算后的截面形心軸y0慣性矩：

Im=nm*B（T-t）3/12+nmB（T-t）*[（T-t）/2+t-y0]2

3.10 管壁對折算后的截面形心軸y0慣性矩：

I=IC+IY+Is+Im

掌握管材運行基本條件及管材制作設計資料，通過以上運算即可計算PCCP管抗裂內、外壓檢驗荷載，在實際生產中非常實用。

參考文獻：

[1]]GB/T 19685，預應力鋼筒混凝土管[S].

[2]ANSI/AWWA C304，預應力鋼筒混凝土管設計標準[S].

[3]CECS 140，給水排水工程埋地預應力混凝土管和預應力鋼筒混凝土管道結構設計規(guī)程[S].endprint