压力水管支墩计算
支墩稳定计算111129
作用力 温降 2.714 2.741 1.636 0.564 5.667 -3.835
支墩跨间钢管自重垂直管轴向分力 Qs=qslCOSα 支墩跨间钢管中水重垂直管轴向分力 Qw=qwlCOSα A=f1(Qs+Qw) 钢管对支座顶部的摩擦力 对支座基础的水平分力 ∑X=(Qs+Qw)SINα +ACOSα 对支座基础的垂直分力 ∑Y=(Qs+Qw)COSα +ASINα G=K∑X/f2-∑Y 抗滑稳定要求支墩重量
2 w
D0= t= γ s= γ w= α = l= f1= f2= K=
0.200 0.006 78.500 9.800 11.020 9.070 0.300 0.400 1.300
m3/s m3/s Kn/m3 Kn/m3 ° m
0.305 Kn/m 0.308 Kn/m
3.2 对支墩作用力计算(管轴向作用力符号:+为钢管下行方向,-为钢管上行方向) 序号 1 2 4 5 6 7 作用力名称 计算公式 作用力 温升 2.714 2.741 -1.636 -2.649 5.041 3.568
支墩抗滑稳定计算
1、计算依据和参考资料 《水电站压力钢管设计规范》SL281-2003 2、计算输入数据 压力钢管内径 压力钢管壁厚 钢材重度 水重度 钢管倾角 钢管支座的间 支座与钢管管壁的摩擦系数 支座与地基的摩擦系数 抗滑稳定安全系数 3、荷载计算 3.1 单位管长钢管自重qs和单位管长管内水重qw计算 qs=π (D0+t)tγ s 单位管长钢管自重 单位管长管内水自重 qw=0.25π D0 γ
钢筋砼水管及镇墩计算
力臂（m）
力矩（KN.m）
B6 B5 （2/3）*B1 （1/2）*B1 （2/3）*B2+B1 （1/2）*B2+B1 （π /4）*D2*（B3+B4）
1380.53 716.53 79.41 104.29 529.62 2305.80 284.85 4831.32
L= B= B1= B2= B3= B4= B5= B6= H1= H2= H3= H4=
3.5 4.3 1.1 3.2 2.2 2.1 2.58 2.29 3.05 1.97 2.25 1.17
＜B/6(满足要求)
0.72
＞1.5(满足要求)
＜［σ ］(满足要求) ＞0(满足要求)
B1*H3*(1/2)*L*γ B1*H2*L*γ B2*H1*L*γ
2 砼 砼
砼
602.85 277.72 108.28 189.61 163.80 854.00
砼
B2*H4*1/2*L*γ
砼
π /4*D *（B3+B4）*γ W1+W2+W3+W4-W5 Σ M/(Σ Y+W) X-(B)/2
84.39 1231.31 1509.03 3.20 1.05
C20砼轴心抗拉Rl(N/mm2) Kf
32 310 1.2 1.1 1.3
内径D(m) 管壁厚h(m)
1 0.10 6 28 32 26 35 30 3.6 0.6 1.5 22.5 25 10
上伸缩节头H3设 (水锤压力)设计水头起点H1(m)(镇墩H设) (水力)设计水头终点H2(m)(下伸缩节头H设)
水*V 水*VБайду номын сангаас
2 2
）/4g ）/4g
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—2002⑵ 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…………………………………………………………α2= 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 mm366.56 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。
支墩计算表
0.84
DD0+380 160
1.2 24.1152 25 1.34
0.84
DD0+680 160
1.2 24.1152 45 1.47
0.97
DD0+725 160
1.2 24.1152 25 1.47
0.97
DD0+740 160 110 1.2 11.3982
1.48
0.88
DD0+860 160 110 1.2 11.3982
1.89 1.67 1.99 1.78 2.44 1.77 1.51 1.52 1.61 1.68 1.96 1.89 1.81 1.46 1.56 1.83 1.74 1.54 1.59 1.79 1.98 1.78 1.76 1.52 1.52 1.4 1.4
0.69 0.67 0.79 1.08 1.74 1.07 0.81 0.82 0.91 0.98 1.36 1.19 1.21 0.86 0.96 1.23 1.14 0.94 0.99 1.19 0.98 1.18 1.06 0.92 0.92 0.8 0.8
P(MPa)
α
Mpa
Mpa (°)
FY0+115 160 FY0+235 160 FY0+275 160 FY0+300 160 110 FY0+425 160 FY0+435 160 FY0+561 160 110
1.2 24.1152 20 1.2 24.1152 45 1.2 24.1152 25 1.2 24.1152 25 1.2 24.1152 45 1.2 24.1152 45 1.2 24.1152 45
镇墩稳定分析
（四）镇支墩设计根据《水电站压力管道设计规范》计算作用在镇墩上的轴向力，取Ａ１Ａ３Ａ４Ａ７Ａ８Ａ９同时存在，关机计入Ａ２，求取上述各力的水平，垂直合力∑X ∑Y 取镇墩体容重rh=2.3t/m3,. f=0.45并满足镇墩的结构要求。
按式Ｋc＝f（∑Y+Ｇ）/∑X计算抗滑安全系数。
要求Ｋc大于１.５按式：Ｗ＝Ｋc∑X/ f－∑Y按式：Ｖ＝Ｗ/rh 计算体积即得每一个镇墩体积。
（满足设计要求），以上计算，考虑水击压力取最大水头的１。
２５*Ｈ设。
下面以５＃墩为例进行设计。
L=78.1-1.5=76.6m r g h=7.8*9.81=76.518KN/m3h=0.008m D内=0.3m D＇=0.308mH设=739.15-536.77=202.38m１作用在镇墩上轴向力的计算一：由上游管段（由伸缩接头至镇墩中心）传来的力a: 水管自重的轴向分力A1= g管L’sinag管=π* D＇* h* r g h＝３.１４１６*０.３０８*０.００８*７６.５１８＝０.５９２ＫＮ/ mA1=g管L’sin36。
=0.592*76.6*sin36。
=26.66851 kN↘a.b:水管转弯处的内水压力A3=3.1416*D2r*H设/43.1416*0.3*0.3*9.81*202.38/4=140.3363 kN↘c：温升时伸缩节边缘间的摩擦力A7=3.1416*Db填fH设r=3.1416*0.33*0.03*202.38*9.81*0.3=18.524 Kn ↘d:温升时管壁沿支墩的摩擦力A8=f(N管+N水)设水管与支墩的摩擦力系数f=0.6N管=0.592*76.6*cos36。
=36.69 KN ↙N水=3.1416*0.32*9.81*76.6*COS36。
=42.97 KN ↙A8=0.6* (N管+N水)=0.6*(36.69+42.97)=35.85 Kn ↘e:水管转弯时引起的离心力之轴向力A9= 3.1416*D2*V2*9.81/(4*9.81)=3.1416*0.32*0.712*9.81/(4*9.81)=0.036 KN ↘∑A=(A1+A3+A7+A8+A9)=221.414 KN ↘X=∑A*COS36。
管道支墩计算
4.542 3.785 17.188 3.848
4.50 17.33 1244 6.5 6.0 39.0 2120.0 0.587 11.1 42.250 83.81 24.91 7.5
4.697 3.915 18.388 3.255
5.15 16.77 1328 7.0 7.0 49.0 2568.4 0.517 13.5 57.167 75.64 29.19 8.0
编号
水平荷 载 P(kN) 管底标高
GT-18 不加扶壁 GT-6
30 9.247 60 10.169
GT-8 100 19.218
GT-14 120 19.701
GT-2 150 2.398
加扶壁
编号
水平荷 载 P(kN) 管底标高
GT-17 300 14.410
GT-16 310 18.990
GT-20 400 5.900
4.028 100
20.029 22.545 0.4 655 1 3.244 0.2 0.6 3.844 18.701 0.728 1.455 1.8
3.926 100
2.897 5.188 0.4 998 1.35 3.190 0.2 0.6 3.790 1.398 0.899 1.798 1.8
5.620 100
管底
单位基础底面积 地基承
至
基础稳 W=KM/(19h0)
载力
基础 管径 管间距 基础顶 底板
基础埋深 基础底面标 管中至基 档板墙 定安全 假定
特征值
管中心标高 地面标高 顶m D1 c 至地面 厚 h h0(m) 高
础顶面H1 高度2H1 系数K A/2=1m,W=S*(A/2) (kPa)
管道支墩计算.xls
14.738 17.130 0.4 655 1 3.120 0.2 0.6 3.720 13.410 0.728 1.455 1.8
10.142 100
19.318 22.616 0.4 655 1 4.026 0.2 0.6 4.626 17.990 0.728 1.455 1.8
8.428 100
6.228 8.710 0.4 655 1 3.210 0.2 0.6 3.810 4.900 0.728 1.455 1.8
13.203 100
22.917 25.100 0.4 655 1 2.911 0.2 0.6 3.511 21.589 0.728 1.455 1.8
14.686 100
7.504 9.266 0.4 655 1 2.490 0.2 0.6 3.090 6.176 0.728 1.455 1.8
21.838 0
20.044 21.670 0.4 655 1 2.354 0.2 0.6 2.954 18.716 0.728 1.455 1.8
34.485 100
3.829 5.350 0.4 998 1.25 2.420 0.2 0.6 3.020 2.330 0.899 1.798 1.8
20.350 100
16.975 18.820 0.4 655 1 2.573 0.2 0.6 3.173 15.647 0.728 1.455 1.8
22.989 100
3.707 6.500 0.4 998 1.5 3.692 0.2 0.6 4.292 2.208 0.899 1.798 1.8
5.620 100
管底
单位基础底面积 地基承
至
基础稳 W=KM/(19h0)
给水管道之支墩（一）
给水管道之支墩（一）压力管道内的水体有一定的水压，其过水断面面向的对象要承担相应的压力（F=PA），比如末端管堵、转弯的弯头、分流的三通部位等。
如果没有坚强的后盾做支撑，那么阀门管件很容易受到冲击，造成松动、脱节、漏水等不利现象。
《柔性给水管道支墩》（10S505）中支墩就是一种很好的承压构件，就像高层屋面雨水经外立面落水管散排至地面，管道排水口位置设置水簸箕，防止直接冲刷地面（水滴石穿），支墩就有点类似于水簸箕。
1.工作压力/内水压力工作压力就是设计所需的压力，而内水压力这个概念也没找到确切定义，结合着施工验收规范来看，有点类似于试验压力，内水压力大于工作压力。
2.内摩擦角百度百科：抗剪强度线在σ-τ坐标平面内的倾角，用φ表示。
内摩擦角反映土或岩石内部各颗粒之间内摩擦力的大小，内摩擦角愈大，强度愈高。
无黏性土的内摩擦角通常在26-48°之间。
土的内摩擦角反映土的摩擦特性，包括土颗粒之间产生相互滑动时需要克服由于颗粒表面粗糙不平而引起的滑动摩擦，以及由于颗粒物的嵌入、连锁和脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦。
地勘报告中，可根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）规范附录E分别对各部土层的直剪试验抗剪强度指标值进行统计计算，进而得出土层的平均内摩擦角，比如计算粉土约为20°。
《工程地质手册》（第五版）中给出了各种土类的内摩擦角参考值，见下表：《柔性给水管道支墩》（10S505）中支墩适用的土壤等效内摩擦角φ介于20-35°。
当等效内摩擦角为20°时，土与混凝土支墩底部的摩擦系数取0.25；当等效内摩擦角为28°时，摩擦系数取取0.30；当等效内摩擦角为35°时，摩擦系数取0.35。
内摩擦角按20°考虑算是最保守的数据了，抗剪切给我的感觉就是水平方向的抗力，仿佛就是在说摩擦力。
4.支墩受力1）支墩种类：水平弯头支墩、水平三通支墩、竖直向上弯头支墩、竖直向下弯头支墩，见下图：2）弯头角度：说实话，之前压根不知道弯头角度有几种，看了下这本图集才知道，原来有90°、45°、22.5°、11.25°四种角度的弯头，且是一半一半的。
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基本参数
镇墩进口参数
镇墩出口参数
镇墩 流量 编号 m3/s
直径D(m)
流速 V(m/s)
壁厚t(m)
单重q钢 (kn/m)
单重q水 (kn/m)
镇墩至上 镇墩中 与水平夹 伸缩节 心水头 角1(度) L1(m) H1(m)
设计水头 H1'(m)
与水平夹 角2(度)
校核抗滑 ks
1.61
镇墩 编号
1.00
进口有 无伸缩 节
0.00
镇墩进口受力
受力分析
镇墩出口受力
内水压力 a11(kn)
离心力 a12(kn)
温升支座 摩擦力 a13(kn)
伸缩节边 缝水压力 a14(kn)
伸缩节填 料摩擦力 a15(kn)
钢管分力 内水压力 a16(kn) a21(kn)
离心力 a22(kn)
镇墩至下 伸缩节 L2(m)
镇墩中心 设计水
水头
头
H2(m) H2'(m)
1 12.4 1.9 4.38 0.014
6.56
27.77 24.44
123 75.887 25.02118 11.31
4.61 75.887 76.79
砼岩f1 0.35
其它参数
支墩f2 填料f3
0.3
0.3
抗滑ks 1.5
温升支座 伸缩节边 伸缩节填 摩擦力 缝水压力 料摩擦力 a23(kn) a24(kn) a25(kn)
钢管分力
出口有 无伸缩
a26(kn) 节
பைடு நூலகம்2150.52 55.31 1153.33
0.00
0.00 333.51 2150.52 55.31
0.00 64.61 268.89
5.93 1.00
镇墩尺寸估算，乘1.05系数
进口合力 A1
出口合力 A2
合力∑ X(kn)
合力∑ Y(kn)
估算镇墩 重量(Kn)
3692.67 2545.26 866.23 1028.16 2952.69