压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算

水锤压力增量……………………………………………………………△H=0.000 m 压力钢管镇墩抗滑稳定及地基应力计算
1 设计依据和参考资料
⑴ 设计依据：《泵站设计规范》GB/T 50265—97 1997年6月2日发布 1997年9月1日实施 《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332—2002
⑵ 参考资料：《水泵和水泵站》 山西机械学院 栾鸿儒 主编 水利电力出版社 高等学校教材 《泵站》 取水输水建筑物丛书 丘传忻编著 中国水利水电出版社
2 设计输入数据
　伸缩接头内管内径……………………………………………………… D 2=0.400 m 0.400 m 管道断面中心计算水头………………………………………………… H p =　水的容重………………………………………………………………… γ=9.81kN/m³0.400 m 0.400 m 100.000 m 30.00 °2.000 m 2.000 m 60.00 °
　管道和水的摩擦系数…………………………………………………… f H =　伸缩节填料宽度………………………………………………………… b K =0.130.10 m 管轴线立面转角…………………………………………………………α1=　管道内径………………………………………………………………… D 0=　闸阀内径………………………………………………………………… D F =　管轴线平面夹角…………………………………………………………α
2=
　水管直径变化时的最大内径…………………………………………… D 01=　水管直径变化时的最小内径…………………………………………… D 02=　伸缩接头外管内径……………………………………………………… D 1=　填料与管壁摩擦系数…………………………………………………… f k =　管壁与支墩接触面的摩擦系数………………………………………… f 0=0.150.60　综合影响系数…………………………………………………………… C Z =1.00
　地震加速度分布系数…………………………………………………… a i =　重力加速度…………………………………………………………………g=9.81 m/s 0.100.25　水平向地震系数………………………………………………………… K H =
计算公式：
单位管长钢管自重　计算管长（上段）……………………………………………………… L 1=　计算管长（下段）……………………………………………………… L 2= 1.3 m 1.3 m 管壁厚度………………………………………………………………… δ=12.0 mm
366.56 KN 0.231 m³/s 管道中水的平均流速………………………………………………………V=0.074 m/s 集中在i点的重量…………………………………………………………W i =　管道中流量…………………………………………………………………Q= 其中镇墩上下游垂直管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力Q c ；⑵钢管水重分力Q s ；3.1 单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水得q s 计算单位管长钢管自重q c 和单位管长管内水重q s 计算表
单位管长管内水重
其中镇墩上下游管轴方向作用力包括：⑴钢管自重分力A 1；⑵弯管上的内水压力A 2；⑶作用在闸阀上的水压力A 3；⑷管道直径变化段的水压力A 4（本工程无该项作用力）；⑸在伸缩接头边缝处的内水压力A 5；3 荷载计算
根据规范C.0.1条，作用于镇墩上的荷载包括：⑴镇墩自重G ；⑵镇墩上下游管轴方向作用力；⑶镇墩上下游垂直管轴方向作用力。

⑹水流与管壁之间的摩擦力A 6；⑺温度变化时伸缩接缝填料的摩擦力A 7；⑻温度变化时管道沿支墩的摩擦力A 8（本工程无该项作用力）；⑼管道转弯处水流的离心力A 9。

c
c t t D q γπ⋅⋅+⋅=)(0s
s D q γπ⋅⋅⋅=2
25.0
镇墩上段钢管对镇墩作用力计算表
镇墩下段钢管对镇墩作用力计算表
管轴向作用力方向：（+为钢管下行方向，-为钢管上行方向）
3132.265（温升）3045.625（温降）-3116.329（温升）
-3029.689（温降）
3.4 钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算3.
4.1 基本荷载组合
正常运行情况：A 1+A 2+A 4+A 5+A 6+A 7+A 8+A 9+Q c +Q s
镇墩上段管轴方向合力ΣA1=A 1+A 2+A 4+A 5+A 6+A 7+A 8+A 9= 镇墩下段管轴方向合力ΣA2=A 1+A 2+A 4+A 5+A 6+A 7+A 8+A 9=钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表
3.4.2 特殊荷载组合
钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表
计算公式：
地震情况：A 1+A 2+A 4+A 5+A 6+A 7+A 8+A 9+Q c +Q s +P i 计算公式：
∑
∑
∑
∑
∑+
+
⨯+
⨯=
2
111sin 2sin 1Q Q A A Y
ααi
P Q Q A A X +++⨯+⨯=∑∑∑∑∑2
2
1
1
2
1
sin sin cos 2cos 1αααα2
2
1
1
2
1
cos cos sin 2sin 1α
ααα⨯+⨯+⨯+⨯=∑∑∑∑∑Q Q A A Y 1
1
222sin cos )2()1(2)2()1(αα∑∑∑∑∑∑+⨯⨯⨯++=
Q
A A A A X
C 值应大于
4.84
不满足不满足
地面至计算截面处的深度…………………………………………………… z2= 6.50 m 侧向土压力计算：
土的容重……………………………………………………………………… γ1= 被动土压力标准值计算公式： 初拟镇墩尺寸:
主动土压力标准值计算公式： 计算表：
钢管对镇墩总的水平推力ΣX、总的垂直力ΣY计算表
查《给水排水管道工程施工及验收规范》，钢管水压试验压力P'=P+0.5且不小于0.9MPa，P为钢管工作压力。

式中：
镇墩基底摩擦系数…………………………………………………………………f=0.35 管道水压试验情况：A 1+A 2'+A 4'+A 5'+A 6+A 7+A 8+A 9+Q c +Q s
计算公式：
3.5 镇墩抗滑稳定计算 镇墩重量……………………………………………………………………………G=906.46 kN 式中：
18.00 kN/m³ 土的内摩擦角……………………………………………………………………ψ= 镇墩顶侧被动土压力………………………………………………………… F pk1=91.71 kPa
15.00 ° 地面至计算截面处的深度…………………………………………………… z1= 3.00 m []
c c K X
G Y f K ≥
+=
∑
∑)
(⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+⋅=245021ϕγtg z F pk ⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
-⋅=245021ϕγtg z F ak
镇墩上垂直合力作用点距倾覆原点的距离………………………………………y 0=1.75 m 镇墩上水平合力作用点距倾覆原点的距离………………………………………x 0=1.75 m
计算公式：
式中：
3.6 镇墩抗倾覆稳定计算3.5.1 基本荷载组合情况下：
198.71 kPa 镇墩侧向被动土压力合力…………………………………………………… P pk =1270.61 kPa 镇墩抗滑稳定计算表
3.5.1 基本荷载组合情况下：
镇墩顶侧主动土压力………………………………………………………… F ak1=31.79 kPa 镇墩底侧主动土压力………………………………………………………… F ak2=68.89 kPa 镇墩底侧被动土压力………………………………………………………… F pk2= 镇墩侧向主动土压力合力…………………………………………………… P ak =440.49 kPa
3.5.2 特殊荷载组合情况下：
镇墩抗滑稳定计算表
[]
0000)(K X
x G Y y K ≥+=
∑∑
镇墩抗倾稳定计算表
镇墩垂直管轴方向的底面长度………………………………………………… L= 3.50 m 地基应力计算成果表
合力作用点对镇墩底面形心的偏心距………………………………………… e
地基的允许承载力…………………………………………………………… [R]=150.00 kPa
计算公式：
3.7 镇墩基底应力计算 式中：
镇墩沿管轴方向的底面宽度…………………………………………………… B= 3.75 m 镇墩抗倾稳定计算表
3.5.2 特殊荷载组合情况下：
偏心距计算表
3.7.1 基本荷载组合情况下：
3.7.2 特殊荷载组合情况下：
[]
R B e BL
G Y P
≤⎪⎭
⎫ ⎝
⎛±+=∑61max min
地基应力计算成果表
偏心距计算表
ΣQ2
A1
ΣQ1。