【工程建设标准】CECS 141-2002给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程.pdf
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1、 中国工程建设标准化协会标准 给 水 排 水 工 程给 水 排 水 工 程 埋 地 钢 管 管 道 结 构 设 计 规 程埋 地 钢 管 管 道 结 构 设 计 规 程 Specification for structural design of buried steel pipeline of water supply and sewerage engineering CECS 141:2002 主编部门:北京市市政工程设计研究总院 批准部门:中 国 工 程 建 设 标 准 化 协 会 施行日期:2 0 0 3 年3 月1 日 第 2 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b
2、 z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 前 言 本规程的内容原属于给水排水工程结构设计规范GBJ 6984 中第七章。为了逐 步与国际接轨,方便工程应用和今后修订,现按照中国工程建设标准化协会(94)建标 协字第 11 号关于下达推荐性标准编制计划的函的要求进行修订。并独立成本。 本规程系根据国家标准建筑结构可靠度设计统一标准GB 50068 和工程结构可 靠度设计统一标准GB 50153 规定的原则,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法 编制,并与有关的结构专业设计规范协调一致。 本规程在修订过程中,总结了
3、近十多年来原给水排水工程结构设计规范GBJ 69 84 的工程实践经验,吸取了国外相关标准的内容,并经中国工程标准化协会管道结构 委员会多次讨论,使内容有了充实和完善。 根据国家计委标19861649 号文关于请中国工程建设标准化委员会负责组织推荐 性工程建设标准试点工作的通知的要求,现批准协会标准给水排水工程埋地钢管管 道结构设计规程,编号为 CECS141:2002,推荐给工程建设设计、施工、使用单位采用。 本规程第 3.1.1、 1.2.1、 5.1.5、 5.2.2、 5.2.4、 5.2.5、 5.3.3、 8.0.1、 8.0.7、 8.0.9、 8.0.10 条建议列入工程建设标
4、准强制性条文。 本规程由中国工程建设标准化协会管道结构委员会 CECS/ TC17(北京西城区月坛南 街乙二号北京市市政工程设计研究总院,邮编:100045)归口管理,并负责解释。在使 用中如发现需要修改或补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。 主 编 单 位:北京市市政工程设计研究总院 主要起草人:刘雨生 沈世杰 潘家多 钟启承 中国工程建设标准化协会 中国工程建设标准化协会 2002 年 12 月 25 日 2002 年 12 月 25 日 第 3 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z .
5、 n e t ) 无需注册 即可下载 目 次 前 言前 言 . 3. 3 1 总 则1 总 则 . 5. 5 2 主 要 符 号2 主 要 符 号 5 5 3 材 料3 材 料 . 7. 7 3.1 材 质 标 准 . 7 3.2 计 算 指 标 . 8 4 钢管管道结构上的作用4 钢管管道结构上的作用 8 8 4.1 作用分类和作用代表值 8 4.2 永久作用标准值 8 4.3 可查作用标准值、准永久值系数 9 5 基本设计规定5 基本设计规定 11 11 5.1 一 般 规 定 11 5.2 承载能力极限状态计算规定 . 12 5.3 正常使用极限状态验算规定 . 14 6 承载能力极限状
6、态计算6 承载能力极限状态计算. 14. 14 6.1 强 度 计 算 14 6.2 稳 定 验 算 16 7 刚 度 验 算7 刚 度 验 算 . 17. 17 8 构 造 规 定8 构 造 规 定 . 17. 17 附录 A 钢管管道在各种荷载作用下的附录 A 钢管管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系数 . 19最大弯矩系数和竖向变形系数 . 19 附录 B 管侧土的综合变形模量 20附录 B 管侧土的综合变形模量 20 本规程用词说明本规程用词说明 . 22. 22 第 4 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w
7、w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 1 总 则 1.0.1 1.0.1 为了在给水排水工程埋地钢管管道结构设计中,贯彻执行国家的技术经济政策, 做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制订本规程。 1.0.2 1.0.2 本规程适用于城、 镇公用设施和工业企业中一般给水排水工程埋地焊接钢管管道 结构设计,其埋设条件为素土平基或人工土弧基础。 本规程不适用于工业企业中具有特殊要求的埋地钢管管道结构设计。 1.0.3 1.0.3 本规程是根据现行国家标准给水排水工程管道结构设计规范GB 50332 规定 的原则编制的。 1.0.4 1.0.4 对于建设在
8、地震区、 湿陷性黄土或膨胀土等特殊条件地区的给水排水工程埋地钢 管管道结构,其设计尚应符合国家现行有关标准的规定。 1.0.51.0.5 钢管管道施工时,尚应遵守现行国家标准给水排水管道工程施工及验收规范 GB 50268 的规定。 2 主 要 符 号 2.0.22.0.2 管道上的作用和作用效应 vk F 管内真空压力标准值; kfw F , 浮托力标准值; ksv F , 管道单位长度上管顶竖向土压力标准值; wk F管道的工作压力标准值; kwd F , 管道的设计内水压力标准值; tk F 温度作用标准值; k G1钢管管道结构自重标准值; wk G管道内水重标准值; vk q 地面车
9、辆轮压产生的管顶处的单位面积上竖向压力标准值; mk q地面堆积荷载产生的竖向压力标准值; max 管道的最大竖向变形。 第 5 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 2.0.2 2.0.2 材料性能 E 钢管管材弹性模量; e E 管侧向填土的变形模量; n E 基糟两侧原状土的变形模量; d E 管侧土的综合变形模量; f 钢管管材或焊缝的强度设计值; 钢管管材的线膨胀系数; s 回填土重度; p 钢管管材的泊桑比; s 回填土的泊桑比。 2.0.3
10、2.0.3 几何参数 a单个车轮着地分布长度; b 单个车轮着地分布宽度; 0 b 管壁计算宽度; 1 D 管道外壁直径; 0 D 管道的计算直径; s H 管顶至设计地面的覆土高度; 0 r 管的计算半径; 1 r 管的外壁半径; 1 t 管壁设计厚度; 0 t 管壁计算厚度。 2.0.4 2.0.4 计算系数 1G C钢管管道结构的自重效应系数; svG C , 竖向土压力效应系数; 第 6 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 Gw C管道内水重效
11、应系数; wdQ C , 、C分别为设计内水压力、地面车辆荷载、地面堆积 荷载、 温度作用和地基不均匀沉降的效应系数; Qv C Qm C Qt C QS L D 变形滞后效应系数; gm k、分别为钢管管道结构自重、竖向土压力和管内水重作用下柔性 管管壁截面的最大弯矩系数; vm k wm k b k 竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数; s K 抗滑稳定性抗力系数; st K 管壁截面的设计稳定性抗力系数; f K 抗浮稳定性抗力系数; 1G 、分别为管道结构自重、竖向土压力、管内水重和地基不均 匀沉降的分项系数; svG, Gw Gs Q 设计内水压力、地面车辆荷载、堆积荷载和温度作用的
12、分项系数; c 可变作用的组合系数; q 可变作用的准永久值系数。 3 材 料 3.1 材 质 标 准 3.1 材 质 标 准 3.1.1 3.1.1 钢管的管材强度等级不应低于 Q235,其质量应符合现行国家标准碳素结构钢 GB/T 700 的要求。 钢管的管材强度等级不应低于 Q235,其质量应符合现行国家标准碳素结构钢 GB/T 700 的要求。 3.1.23.1.2 钢管的焊接材料应符合下列要求: 1 手工焊接用的焊条,应符合现行国家标准碳钢焊条GB/T 5117 的要求。选用的 焊条型号应与钢管管材力学性能相适应。 2 自动焊或半自动焊应采用与钢管管材力学性能相适应的焊丝和焊剂。焊丝
13、应符合 现行国家标准熔化焊用钢丝GB/T 14957 的要求。 第 7 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 3.2 计 算 指 标 3.2 计 算 指 标 3.2.13.2.1 钢管管材和焊缝的强度设计值, 应根据现行国家标准 钢结构设计规范 GB 50017 的规定采用。 钢管管材和焊缝的强度设计值, 应根据现行国家标准 钢结构设计规范 GB 50017 的规定采用。 3.2.2 3.2.2 钢材的物理性能指标应按表 3.2.2 采用。 表 3.2.
14、2 钢材的物理性能指标 表 3.2.2 钢材的物理性能指标 弹性模量 p E (N/mm2) 重度 st (kN/m3) 线膨胀系数 (以每计) 泊桑比 2.0610 5 78.5 1210 -6 0.3 4 钢管管道结构上的作用 4.1 作用分类和作用代表值 4.1 作用分类和作用代表值 4.1.1 4.1.1 钢管管道结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类: 1 永久作用应包括管道结构自重、竖向土压力、管道内水重和地基的不均匀沉降。 2 可变作用应包括管道内的设计内水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车 辆荷载、地下水浮力和温度变化作用。 4.1.2 4.1.2 钢管管道结构设计时,
15、对不同性质的作用应采用不同的代表值。作用标准值为作 用的基本代表值。 对永久作用,应采用标准值作为代表值。对可变作用,应根据设计要求采用标准值、 组合值或准永久值作为代表值。作用的组合值或准永久值,应为作用的标准值乘以作用 的组合系数或准永久值数。 4.1.3 4.1.3 当钢管管道结构承受两种或两种以上可变作用, 且按承载能力极限状态的作用效 应基本组合进行设计时,可变作用应采用组合值作为代表值。 4.1.4 4.1.4 当按正常使用极限状态的作用效应准永久组合进行设计时, 可变作用应采用准永 久值作为代表值。 4.2 永久作用标准值 4.2 永久作用标准值 4.2.1 4.2.1 钢管管道
16、结构自重标准值可按下式计算: = k G1tD st0 (4.2.1) 式中 G 钢管管道结构自重标准值(kN/m); k1 第 8 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 0 D 钢管管道的计算直径,按圆心至管壁中线计算(m); t管壁设计厚度(mm); st 钢管管材重度,按表 3.2.2 采用。 4.2.24.2.2 作用在钢管管顶的竖向土压力,其标准值应按下式计算: 1, DHF ssksv = (4.2.2) 式中 竖向土压力标准值(kN/m);
17、 ksv F , s 回填土重度(kN/m 3); s H 管顶至设计地面的覆土高度(m); 1 D 管外壁直径(m)。 4.2.3 4.2.3 钢管管道内水的重度标准值可取 10kN/m w 3。 4.2.4 4.2.4 地基不均匀沉降的标准值, 应按现行国家标准 建筑地基基础设计规范 GB 50007 的规定计算确定。 4.3 可查作用标准值、准永久值系数 4.3 可查作用标准值、准永久值系数 4.3.14.3.1 钢管管道设计内水压力的标准值,应按下列规定计算: 1 对给水工程,可按下式计算: kwd F , =+0.5 (4.3.1-1) wk F 式中 钢管管道的设计内水压力标准值,
18、取不小于 0.9; kwd F , wk F钢管管道的工作压力标准值(MPa)。 2 对排水工程,可按下式计算: =1.5 (4.3.1-2) kwd F ,wk F 4.3.24.3.2 钢管管道在运行过程中可能产生的真空压力,其标准值可取 0.05MPa,准永 久值系数可取 vk F q =0。 4.3.3 4.3.3 地面堆积荷载产生的竖向压力标准值可取 10kN/m mk q 2,准永久值系数可取 q =0.5。 第 9 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注
19、册 即可下载 4.3.4 4.3.4 地面车辆轮压产生的管顶处竖向压力标准值及其准永久值系数, 可按下列规定确 定: 1 单个轮压产生的管顶处竖向压力标准值,可按下式计算(图 4.3.4-1): )4 . 1)(4 . 1(zbza Qvk d vk + = q (4.3.4-1) 式中 Q 车辆的单个轮压标准值(kN); vk vk q 地面车辆轮压产生的管顶处单位面积上竖向压力标准值(kN/m 2); d 动力系数,按表 4.3.4-1 采用; a单个车轮的着地分布长度(m); b 单个车轮的着地分布宽度(m); z 车行地面至管顶的距离(m)。 表 4.3.4-1 动力系数 表 4.3.
20、4-1 动力系数 d 地面至管顶的距离(m) 0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 d 1.3 1.25 1.2 1.15 1.05 1.0 2 两个以上轮压产生的管顶处竖向压力标准值,可按下式计算(图 4.3.4-2): )4 . 1)(4 . 1( 1 1 = + = n i i vkd vk zdnbza Qn q (4.3.4-2) 式中 n车轮总数量; 第 10 页 d 地面相邻两个轮压间的净距(m)。 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可
21、下载 3 地面车辆运行荷载的准永久值系数,应取 q =0.5。 4.3.5 4.3.5 温度作用标准值可按管道闭合温差25计算,准永久值系数可取 q =1.0。 4.3.6 4.3.6 地下水的浮托力标准值应按最高地下水位计算,地下水的重度标准值可取 10kN/m 3。 5 基本设计规定 5.1 一 般 规 定 5.1 一 般 规 定 5.1.1 5.1.1 本规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法, 以可靠指标度量管道结构的 可靠度。除管道稳定验算外,均采用分项系数设计表达式进行设计。 5.1.2 5.1.2 钢管管道结构应按下列两种极限状态进行设计: 1 承载能力极限状态: 管道结构达
22、到最大承载能力, 管壁因材料强度被超过而破坏; 管道结构作为刚体失去平衡而上浮或滑移;管壁截面丧失稳定。 2 正常使用极限状态:管道的竖向变形超过正常使用的变形。 5.1.3 5.1.3 在确定结构分析模型时,钢管管道按柔性管计算,并按弹性体系计算内力,不考 虑非弹性变形引起的内力重分布。 5.1.4 5.1.4 土弧基础设计和施工采用的土弧中心角度,应按下列规定确定: 1 应在结构计算采用的土弧中心角的基础上增加 1520; 2 对素土平基敷设的管道,可按土弧中心角为 20计算。 5.1.5 埋地钢管管道,当其敷设方向改变处的一侧或两侧没有柔性接头时,应对敷设方 向改查处进行抗滑稳定验算,抗
23、滑稳定性抗力系数不应小于 1.5。 5.1.5 埋地钢管管道,当其敷设方向改变处的一侧或两侧没有柔性接头时,应对敷设方 向改查处进行抗滑稳定验算,抗滑稳定性抗力系数不应小于 1.5。 s K 第 11 页 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册 即可下载 5.1.6 5.1.6 当采用重力式支墩或桩基抗滑时,应按相应规范的规定验算;当采用钢管管道与 土壤间的摩擦力抗滑时,所需要的管道长度应按本规程第 6.2.4 条的规定进行验算。 5.2 承载能力极限状态计算规定 5.
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- 工程建设标准 【工程建设标准】CECS 141-2002给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程 工程 建设 标准 CECS 141 2002 给水 排水工程 钢管 管道 结构设计 规程
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