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CECS141：2002给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程.pdf

中国工程建设标准化协会标准

Specification for structural design of buried steel pipeline of water supply and sewerageengineering

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：2003年3月1日

止水帷幕技术交底中国工程建设标准化协会 2002年12月25日

前 言 3 总 则 5 主 要 符 号 5 3 材 料 7 3.1 材质标准 7 3.2计算指标 8 钢管管道结构上的作用 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 ? 2 基本设计规定 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 ? 承载能力极限状态计算 14 6.1强度计算 14 6.2稳定验算 16 刚度验算 17 2 构造规定 17 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 附录B管侧土的综合变形模量 20

1.0.1为了在给水排水工程理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理地钢管管道结构设计。 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》GB50332规定 的原则编制的。 1.0.4对于建设在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等特殊条件地区的给水排水工程理地钢 管管道结构，其设计尚应符合国家现行有关标准的规定。 1.0.5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》 GB50268的规定。

钢管管道结构的自重效应系数： 竖向土压力效应系数；

CGw 管道内水重效应系数； CQ,w、Co、Com、Cor、Ces——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； DL一变形滞后效应系数； kgm、k、Kwm一一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； k,一竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数； K一抗滑稳定性抗力系数； K一—管壁截面的设计稳定性抗力系数； K一抗浮稳定性抗力系数； YG1、YG.sv、YGw、YGs—分别为管道结构自重、竖向土压力、管内水重和地基不均 习沉降的分项系数； Y一可变作用的组合系数； V一—可变作用的准永久值系数。 3材料

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 GB/T700的要求

1手工焊接用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117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。焊丝应符合 现行国家标准《熔化焊用钢丝》GB/T14957的要求。

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》GB500 规定采用。

3.2.2钢材的物理性能指标应按表3.2.2采用。

3.2.2钢材的物理性能指标应按表3.2.2采用

表3.2.2钢材的物理性能指标

4.1作用分类和作用代表值

讷昌昌适结给构工的F用可力为水大作用和可支作F用两关 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钢管管道结构设计时，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

讷当目适购承文两种领两种次工 基本组合进行设计时，可变作用应采用组合值作为代表值。 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 值作为代表值

钢管管道结构自重标准值可按下式计算

G一钢管管道结构自重标准值（kN

D一 钢管管道的计算直径，按圆心至管壁中线计算（m）； t一一管壁设计厚度（mm）； Y一一钢管管材重度，按表3.2.2采用。 .2 作用在钢管管顶的竖向土压力，其标准值应按下式计算：

式中Fw一—竖向土压力标准值（kN/m）； 一—回填土重度（kN/m²）； H一一管顶至设计地面的覆土高度（m）； D一一管外壁直径（m）。 4.2.3钢管管道内水的重度标准值可取10kN/m。 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》GB50007 的规定计算确定。 4.3可查作用标准值、准永久值系数

4.3.1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：

Fwd.k = Fw +0.5

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：

Fwd.k =1.5 F

3.2 2 钢管管道在运行过程中可能产生的真空压力，其标准值F、可取0.05MPa，准 值系数可取y=0。

久值系数可取y。=0

4.3.3地面堆积荷载产生的竖向压力标准值q可取10kN/m，准永久值系数可取

4.3.3地面堆积荷载产生的竖向压力标准值q可取10kN/m，准永久值系数可取

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

MaQvk Ayk (a +1.4z)(b +1.4z)

（a）沿轮胎着地宽度的传递

（b）沿轮胎着地长度的传递

nuaQv (a+1.4z)(nb+ ∑d1.4z)

式中n一一车轮总数量； d一 一地面相邻两个轮压间的净距（m）。

3地面车辆运行荷载的准永久值系数，应取y。=0.5。

（a）沿轮胎着地宽度的传递

（b）沿轮胎着地长度的传递

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yg=1.0。 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

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 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。

1承载能力极限状态：管道结构达到最大承载能力，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15°～20°； 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，抗滑稳定性抗力系数K不应小于1.5。

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

5.2.1钢管管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，结构上的各种作用均应采用 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钢管管道结构进行强度计算时某市北方家具城综合楼施工组织设计，应满足下列要求：

规范》GB50332的规定采用。对给水输水管道，当单线输水时取1.1。 双线输水和配水管道取1.0；污水管道取1.0；雨水管道取0.9； S一一作用效应组合的设计值； R一钢管管道结构抗力设计值，应按第3.2节的规定确定。 .2.3钢管管道进行强度计算时，作用效应的基本组合设计值应按下式确定：

S=GCGk+GsCFsvk+GwCGwGwk+GsCQs△s+Wc (Co.wd Ewd.k + Coqvk + Com mk + Co Fk)

式中YGi—钢管管道结构自重分项系数，取1.2， YG.x、YGs—竖向土压力、地基不均匀沉降分项系数，取1.27； YGw——管内水重分项系数，取1.2； CG1、CG.s、CG—分别为钢管管道结构自重、竖向土压力及管内水重的效应系 数； Yo一一设计内水压力、地面车辆荷载、地面堆积荷载和温度作用的分项系数，取 1.4; CQ.w、Co、Com、Co、Co——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； Guk一钢管管道结构自重标准值（kN/m）； Fw一管道单位长度上管顶竖向土压力标准值；

5.3正常使用极限状态验算规定

5.3.1钢管管道按正常使用极限状态验算时，各种作用效应均应采用作用代表值计算。

5.3.1钢管管道按正常使用极限状态验算时，各种作用效应均应采用作用代表值计算。 5.3.2钢管管道按正常使用极限状态进行变形验算时，作用效应设计值S。可按下式计 算：

地面车辆何载4或地面堆积荷载4m，应根据设计条件采用其中较大者。 钢管管道在准永久组合作用下，最大竖向变形限值应按下列规定采用： 当内防腐为水泥砂浆时，最大竖向变形不超过0.02D。～0.03D。； 当内防腐为延性良好的涂料时公园道路园林绿化施工组织设计方案，最大竖向变形不应超过0.03D。～0.04D。

5.3.3钢管管道在准永久组合作用下，最大竖向变形限值应按下列规定采用：