玻璃钢夹砂管生产技术规程

1 总

则

1.0.1 为了在给水排水工程埋地玻璃纤维增塑

料夹砂管管道结构设计中，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，制定本规程。

1.0.2 本规程适用于城镇公用设施和工业企业一般给水排水工程中，输送介质温度低于40℃的采用人工土弧基础的埋地玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构的设计．本规程不适用于工业企业中有特殊要求的给水排水工程管道的结构设计。

给水排水工程埋地玻璃纤维增强塑料管管道结构的设计可参照本规程执行。1.0.3 本规程系根据现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332规定的原则制定。

建造于地震区、湿陷性黄土或膨胀土等特殊条件地区的玻璃纤维增强塑料夹砂管管道工程的结构设计，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1.0.4 埋地玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构的铺设安装和施工验收，应符合现行协会标准《埋地给水排水玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管管道工程施工及验收规程》CECS 129的规定。

2 术语和符号

2.1术语

2.1.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管glass filber reinforced plasticmortar pipe

以玻璃纤维为增强材料、热固性树脂为基体、硅砂为骨料制成的管材。按加工工艺分为离心浇铸玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂夹砂管和玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂管。

2.1.2 管壁结构层pipe structural wall

由玻璃纤维、热固性树脂和中间树脂砂层组成的管道承力层。

2.1.3 管壁外表面层outside protection liner

管壁结构层外侧，防止管周不良环境影响的表面富树脂层。

2.1.4 管壁内衬层inner protection liner

管壁结构层内侧，防止管内输送介质腐蚀和渗透的表面富树脂层。

2.1.5 初始失效压力primary lose effectiveness pressure

管材试件在内水压力均匀连续升压的过程中，出现失效现象（爆破或渗漏）时的压力值。取同批试件的平均值。

2.1.6 压力等级pressure class

管材最大允许工作压力的级别。根据标准试验方法检测所得的管材长期静水压力或初始失效压力确定。

2.1.7 刚度等级stiffness class

管材环向初始特定刚度的级别。根据管壁材料环向弯曲弹性模量与单位长度管壁惯性矩的乘积，除以管道计算直径的三次方计算确定。以N／m

2为单位。

2.1.8 长期静水压应力基准值hydrostatic stress design basisfor long-term

连续施加静水压力至管材设计使用年限时，出现管材失效的临界管壁平均拉伸应力值。当管材设计使用年限无说明时，取50年。

2.1.9 长期环向弯曲应变基准值ring-bending strain for long-term

管材设计使用年限内，管壁在环向弯曲作用下失效（出现结构分层或纤维断裂）时的环向最大应变值。

2.1.10 工作压力working pressure

管道系统正常工作状态下，预期的持续作用于管壁上的内水压力。

2.1.11 设计压力design pressure

管道系统可能出现的最大内水压力值。一般为管道的工作压力与残余水锤压力之和。

2.1.12 管道变形系数deflection coefficient of pipeline

管道在竖向压力作用下，不同管底土体支撑情况下的竖向变形系数。

2.1.13 管道变形滞后效应系数deflection lag factor of pipeline

在管侧土体压力长期作用下，反映土体松弛对管道竖向变形影响的系数。

2.1.14 管侧槽壁土的综合变形模量effective combined soilmodulus

考虑管侧原状土性能对管道胸腔回填土影响后采用的管周土体变形模量。

2.2 主要符号

2.2.1 管道上的作用和作用效应

F vk——管道内的真空压力标准值；

F cr,k——管壁失稳的临界压力标准值；

F sv,k——管顶的竖向土压力标准值；

F wk——管道工作压力标准值；

F wd,k——管道的设计内水压力标谁值；

Q vi,k——地面车辆第i个车轮所承担的单个轮压标准值；

q vk——地面车辆轮压传递至管顶的单位面积竖向压力标准值；

q k——地面作用传递至管顶的压力标准值；

q mk——地面堆积荷载标准值；

Wa——管材的最大允许长期竖向挠曲值，

W d——管道的最大长期竖向挠曲限值，

d,max——外荷载作用下管道最大长期竖向挠曲值。

2.2.2 材料性能

E p——管材的环向弯曲弹性模量；

E e——管侧回填土的变形模量；

E n——管侧槽壁原状土的变形模量；

E d——管侧土体的综合变形模量；

fo——管材的初始失效压力；

f th,k——管材的环向等效折算抗拉强度标准值，

f th——管材的环向等效折算抗拉强度设计值；

f tm,k——管材的环向等效折算抗弯强度标准值；

f tm——管材的环向等效折算抗弯强度设计值；

HDB——管材的长期静水压应力基准值；

PN——管材的压力等级值；

SN——管材的刚度等级值；

S b——管材的长期环向弯曲应变基准值；

γs——回填土的重力密度；

νp——管材的泊桑比；

νs——管周土体的泊桑比。

2.2.3 几何参数

Do——管道的计算直径；

DN——管道的公称直径；

D1——管道的外壁直径；

Hs——管顶至设计地面的覆土高度；

a i——第i个车轮的着地分布长度；

b i——第i个车轮的着地分布宽度；

d i——第i个轮压与相邻轮压间的净距；

r o——管道的计算半径；

t——管壁厚度。

2.2.4 计算系数

D L——变形滞后效应系数；

D f——管体的形状系数；

K d——竖向压力作用下管道的竖向变形系数；

K tm——管材的环向抗弯强度系数；

K f——管道抗浮稳定性抗力系数；

K s——管道整体抗滑移稳定性抗力系数；

K st——管壁截面稳定性抗力系数，

γo——管道工程的重要性系数；

G——永久作用分项系数；

γQ——可变作用分项系数；

ψc——可变作用的组合系数；

ψq——可变作用的准永久值系数；

μd——地面车辆荷载的动力系数。

3 管材

3.1 质量要求

3.1.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管的质量应符合现行行业标准《玻璃纤维增强塑料夹砂管》GJ/T 3079的要求。管道连接材料等的质量必须符合国家现行有关产品标准的规定，并具有产品出厂合格证等有效证明文件。

3.1.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管应设置内衬层，并应满足管道在内压作用下的抗渗透要求和耐输送介质腐蚀的要求。给水管道内衬层所采用的材料应符合现行国家标准《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB/T 17219和《生活饮用水卫生标准》GB5749的规定。管壁外侧应根据管道所处环境设置外表面层，并应满足防止外界腐蚀介质对管道产生不良影响的要求。

3.2 设计计算指标

3.2.1 当玻璃纤维增强塑料夹砂管材无长期静水压基准试验数据时，管材初始失效压力应满足下式的要求：f0≥C1F wd,k (3.2.1) 式中fo—管材的初始失效压力(MPa)；

F wd,k—管道的设计内水压力标准值(MPa)；

C l—系数，取C1=6。

3.2.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管材的刚度等级值SN应根据管材性能参数按下式计算确定。

式中SN—管材的刚度等级值(N/m2）。

t—管壁厚度(mm）；

D。—管道的计算直径(mm)，按管壁中心处计算；

Ep—管材的环向弯曲弹性模量(MPa)。

常用的刚度等级值可采用1250,2500,5000,10000N/m2。也可根据本规程规定的原则采用其他刚度等级值。

3.2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管材可采用下列性能指标：

重力密度：17-20kN/m3

环向弯曲弹性模量：8000～30000MPa

泊桑比：0.3～0.4

线膨胀系数：

离心浇铸管：环向2×10

-5／℃

纵向3×10-5／℃纤维缠绕管：环向1×l0-5／℃

纵向2×10-5／℃

3.2.4 玻璃纤维增强塑料夹砂管材的环向等效折算抗拉强度标准值应按下列原则确定：

1 当有相应管材的长期性能试验数据时，管材的环向等效折算抗拉强度标准值应按下式确定：

f th,k＝

HDB (3.2.4-1）

式中f th,k—管材的环向等效折算抗拉强度标准值(MPa)；

HDB一管材的长期静水压应力基准值(MPa)。

2 当无相应管材的长期性能试验数据时，管材的环向等效折算抗拉强度标准值应按下式确定：

3.2.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管材的环向等效折算抗弯强度标准值应按下列原则确定：

1 当有相应管材的长期性能试验数据时，管材的环向等效折算抗弯强度标准值应按下式确定：

f tm,k＝

S b E p (3.2.5-1)

式中f tm,k—管材的环向等效折算抗弯强度标准值(MPa)；

S b—管材的长期环向弯曲应变基准值(mm/mm)。

2 当无相应管材的长期性能试验数据时，管材的环向等效折算抗弯强度标准值应按下式确定：

式中K tm一管材的环向弯曲强度系数，可取1/3。当制管企业有可靠的技术依据时取值可适

当提高，但不得大于1/2；当相应产品标准提供此项数据时，应按产品标准的规定采用。

w B/Do一管材初始挠曲性的B水平径向变形率，应按表3.2.5取值。

3.2.6 玻璃纤维增强塑料夹砂管材的环向等效折算抗拉强度设计值应按下式计算：

式中γh—管材的环向抗拉强度分项系数，取γh=1.40。

3.2.7玻璃纤维增强塑料夹砂管材的环向等效折算抗弯强度设计值按下式计算：

式中γm—管材的环向抗弯强度分项系数，取γm=1.20。

4 管道结构上的作用

4.1 作用分类和作用代表值

4.1.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道上的作用可分为永久作用和可变作用两类：

永久作用：土压力、管自重。

可变作用：管道内的静水压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、管道运行时出现的真空压力、地下水作用。

4.1.2 管道结构设计时，对不同的作用组合应采用不同的作用代表值。

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。

可变作用组合值应为可变作用标准值乘以作用组合值系数；可变作用准永久值应为可变作用标准值乘以作用准永久值系数。

4.1.3 当管道承受两种以上可变作用，按承载能力极限状态基本组合设计时，可变作用应采用标准值、组合值作为代表值。

4.1.4 正常使用极限状态考虑长期效应按准永久组合设计时，可变作用应采用准永久值作为代表值。

4.2 作用标准值和准永久值系数

4.2.1 作用在玻璃纤维增强塑料夹砂管管顶的竖向土压力标准值应按下式计算：

F sv,k＝γs H s D1×10-3 (4.2.1)

式中F sv,k——管顶的竖向土压力标准值(kN/m)；

3）；

s—回填土的重力密度(kN/m

H s—管顶至设计地面的覆土高度（m)；

D1—管道的外壁直径(mm)。

4.2.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管内的静水压力应按设计内水压力计算，其标准值应按下式确定：

F wd,k＝

1.4F wk （4.

2.2）

式中F wd,k—管道的设计内水压力标准值(MPa)；

F wk—管道的工作内水压力标准值（MPa）。

4.2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在运行过程中可能出现的真空压力标准值

F vk可按0.05MPa计算。相应的准永久值系数可取ψq＝0。

4.2.4 地面堆积荷载标准值q mk可按lOkN/m2计算，其准永久值系数可取ψq=0.5。

4.2.5 地面车辆荷载传递至埋地管道顶部的竖向压力标准值，可按下列方法确定：

1 单个轮压传递至管顶的竖向压力标准值可按下式计算（图4.2.5-1）：

式中q vk—地面车辆轮压传递至管顶的单位面积竖向压力标准值(kN/m2）；

μd—动力系数，可按表4.2.5采用，当按城A级、B级车辆荷载设计时，可取1.0；

Q vi,k—地面车辆第i个车轮所承担的单个轮压标准值(kN)；

a i—第i个车轮的着地分布长度(m) ；

b i-第i个车轮的着地分布宽度(m）。

Hs（m）≤0.25 0.3 0.4 0.5 0.6 ≥0.7

μd 1.30 1.25 1.20 1.15 1.05 1.00

2 两个以上单排轮压综合影响传递至管顶的竖向压力标准值，可按下式计算（图4.2.5-2):

式中n一车轮总数；

d bj—沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距(m)。

3 多排轮压综合影响传递至管顶的竖向压力标准值，可按下式计算：

式中m a—沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数；

m b—沿车轮着地分布长度方向的车轮排数；

d aj—沿车轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距(m);

d bj—沿车轮着地分布长度方向，相邻两个车轮间的净距(m)。

地面车辆荷载的准永久值系数可取ψq=0.5。

4.2.6 地下水的浮托力标准值应按最高地下水位计算，其重力密度标准值可取10kN/m3。

5 结构设计

5.1 一般规定

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。除管道的稳定验算外，均采用分项系数的设计表达式进行设计。

5.1.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构的设计，应考虑下列两种极限状态：

1 承载能力极限状态：对应于管道结构达到最大承载力，管体材料因材料强度被超过而破坏；管道结构因过量变形而不能继续承载或截面丧失稳定；管道结构作为刚体失去平衡（如横向滑移、上浮等）。

2 正常使用极限状态：对应于管道的竖向变形超过正常使用的变形限值。

5.1.3 管道结构的设计应包括确定管材的压力等级、刚度等级、管壁最小厚度，确定管道的连接构造，以及规定管道开槽和回填的施工要求。

5.1.4 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构的内力分析应按弹性体系考虑，其弹性模量应取管体复合材料的综合模量值。

5.2 承载能力极限状态设计规定

5.2.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，应采用作用效应的基本组合，结构上的各项作用均应采用作用设计值。作用设计值应为作用分项系数与作用代表值的乘积。

5.2.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构按承载能力极限状态进行稳定验算时，应采用作用效应的基本组合。此时，结构上的各项作用应采用作用设计值，但作用分项系数均取1.0。

5.2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道按强度计算时，应满足下式要求：

γoS≤R (5. 2.3）

式中γo—管道的重要性系数。对于给水输水管道，当单线输水且无调蓄设施时应取1.1,当双线输水时应取1.0；对于给水配水管道应取1.0；对于污水或合流道应取1.0；对于雨水管道应取0.9；

S—作用效应组合的设计值；

R—管道结构抗力设计值。

5.2.4 对于埋设在地卞水或地表水位以下的玻璃纤维增强塑料夹砂管管道，应根据地下水水位和管道覆土条件验算抗浮稳定。验算时各项作用应取标准值，并应满足抗浮稳定性抗力系数Kf不低于1.1的要求。

5.2.5 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道应根据各项作用的不利组合，验算管壁截面的环向稳定性。验算时各项作用均应取标准值，并应满足稳定性抗力系数Kst不低于2.5的要求。

5.2.6 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道敷设方向改变处应采取抗推力措施。管道敷设应进行抗滑稳定验算，并应满足抗滑稳定性抗力系数K,不小于1.5的要求。

5.3 正常使用极限状态设计规定

5.3.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道结构按正常使用极限状态进行变形验算时，应采用考虑长期作用效应的准永久组合，其作用可采用竖向土压力标准值和地面荷载准永久值。作用效应准永久组合的设计值应按下式计算：

S=S Fk+ψq S qk ( 5.3.1)

式中S Fk—竖向土压力标准值的效应；

S qk—地面作用传至管顶的竖向压力标准值的效应，标准值取地面车辆荷载或堆积荷载标准值(q vk或q mk）中的较大者；

ψq—荷载q的准永久值系数。

5.3.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在作用效应准永久组合作用下，管道的最大长期竖向挠曲值，应满足下列限值要求：

1 对于具备管材长期环向弯曲应变基准值S

b的管道，最大长期竖向挠曲值不应超过O.O5D0。

2 对于不具备管材长期环向弯曲应变基准值S b的管道，最大竖向挠曲值还不应超过管道的最大允许长期竖向挠曲值Wa。

5.3.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道的最大允许长期竖向挠曲值可按下式计算：

式中w a—管材的最大允许长期竖向挠曲值(mm)；

λS—管道的刚度影响系数，当SN<10000N/m2时可取0.85，当SN≥10000N/m2时取0.80；

D。—管道的计算直径(mm)；

D f—管道的形状系数，按表5.3.3采用；

刚度等级

1250 2500 5000 10000

(N/m2)

管侧胸腔以砾石、碎石

7.0 5.5 4.5 3.8

等粗颗粒为回填材料时

管侧胸腔以中粗砂及其

8.0 6.5 5.5 4.5

他细颗粒为回填材料时

注:其他刚度等级可取线性插值。

—管材的环向等效折算抗弯强度设计值(MPa)；

—管材的环向弯曲弹性模量(MPa)；

t-管壁厚度(mm）。

5.3.4 管道安装、回填后24h内的竖向挠曲值，应按竖向土压力标准值效应的标准组合计算。

6 承载力计算

6.1 强度计算

6.1.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管的强度计算，应满足下列要求：

γoη（ψcσth＋a f r cσtm)≤f th (6.1.1-1）

γoψcσth≤f th

(6.1.1-2)

oσtm≤f tm (6.1.1-3)

式中σth—管道内设计压力产生的管壁环向等效折算拉伸应力设计值(MPa)；

f th—管材的环向等效折算抗拉强度设计值(MPa)；

σtm—在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲应力设计值(MPa）；

f tm—管材的环向等效折算抗弯强度设计值(MPa）；

ψc—管道强度计算的可变作用组合系数，取0.9;

a f—管材的环向等效折算抗拉强度设计值与等效折算抗弯强度设计值的比值，即a f=f th/f tm;

r c—管道的压力影响系数。对重力流排水管道应取1.0，对有压力管道可按表6.1.1取值，

η—应力调整系数，取0.8。

管道工作压力

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

F wd

γc0.93 0.87 0.80 0.73 0.67

注:其他工作压力的影响系数可取线性插值。

6.1.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道内设计压力产生的管壁环向等

效折算拉应力按下式计算：

式中F

—管道的设计内水压力标准值(MPa)；

wd.k

—管道的内水压力分项系数，取1.4。

6.1.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在外压力作用下，管壁最大的环向等效折算弯曲应力可按下式计算：

—管道的最大长期竖向挠曲限值(mm) ,应按第5.3.2条的规定采用；式中W

—管材的环向弯曲弹性模量(MPa)；

—管道的形状系数。

6.2 稳定验算

6.2.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道的抗浮验算，应满足下式要求：

—各项永久作用形成的抗浮作用标准值之和（kN）；

式中∑F

—管道所受浮托力标准值(kN)；

—抗浮稳定性抗力系数，应按第5.2.4条的规定采用。

6.2.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在敷设方向改变处，以及沿坡地敷设时应进行抗滑稳定验算。当采用重力式支墩抗滑移时，应满足下式的要求：

Epk—Eak＋

Ffk≥KsFpw,k (6.2.2-1)

P≤fa

(6.2.2-2)

Pmin≥0

(6.2.2-3)

Pmix≤1.2fa

(6.2.2-4)

式中Epk—作用在支墩抗推力一侧的被动土压力合力标准值(kN)，可按朗金土压力公式计算；

Eak—作用在支墩推力一侧的主动土压力合力标准值(kN)，可按朗金土压力公式计算；

Ffk—支墩底部滑动平面上的摩擦阻力标准值(kN)，只计入永久作用形成的摩擦阻力；

Fpw,k—在设计内水压力标准值作用下，管道承受的推力标准值(kN)；

Ks—抗滑稳定性抗力系数，按第5.2.6条的规定采用；

P—支墩作用在地基上的平均压力(kPa)；

Pmin—支墩作用在地基上的最小压力(kPa)；

Pmax—支墩作用在地基上的最大压力(kPa)；

fa—经过深度修正的地基承载力特征值(kPa)，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007的规定采用。

6.2.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道的管壁截面环向稳定验算，应满足下式的要求：

式中Fcr,k—管壁截面环向失稳的临界压力标准值(MPa)；

Fsv,k—管顶的竖向土压力标准值(kN/m)；

Fvk—管道内的真空压力标准值(MPa)，

qk—地面作用传递至管顶的压力标准值(kN/m2）；

Kst—管壁截面环向稳定性抗力系数，应按第5.2.5条的规定采用；

—管道的外壁直径(mm)。

6.2.4 玻璃纤维增强塑料夹砂管管壁截面环向失稳的临界压力应按下式计算：

为最小，并为不小于2.0的整式中n—管壁失稳时的折皱波数，其取值应使F

cr,k

数；

—管材的泊桑比；

—回填土的泊桑比，对砂性土取0.30，对黏性土取0.40;

—管侧土体综合变形模量(MPa)。

7 变形验算

7.0.1 玻璃纤维增强塑料夹砂管在作用效应准永久组合下的最大竖向变形验算，应满足下式的要求：

W d,max≤w d (7.0 .1)

式中W d,max—管道在作用效应准永久组合下的最大长期竖向变形(mm)；

w d—管道的最大长期竖向挠曲限值，应按第5.3.2条的规定采用。

7.0.2 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道在土压力和地面荷载作用下产生的最大长期竖向变形可按下式计算：

式中D L—变形滞后效应系数，可取1.0一1.5；

K d—竖向压力作用下管道的竖向变形系数，应根据管底土弧基础的中心角按附录B确定；

q sv,k—管顶单位面积竖向土压力标准值(kN/m2）；

q k—地面作用传递至管顶的压力标准值（kN/m2）；

ψq—地面作用传递至管顶压力的准永久值系数。

8 构造规定

8.0.1 所采用管材的压力等级PN应高于管道的工作压力。常用的管材压力等级值为0.1、0.6、1.0、1.6、2.0、2.5MPa，也可根据本规程规定的原则增加其他压力等级值。8.0.2 管道的内衬层、外表面层应采用增强或不增强的富树脂层。管道内衬层的厚度不应小于1.2mm,抗渗能力不应小于1.5倍工作压力值，并符合对输送介质的耐腐蚀要求。

8.0.3 玻璃纤维增强塑料夹砂管管道应采用可靠的连接构造。玻璃纤维增强塑料夹砂管管道之间的连接构造应采用套筒式、承插式