[建筑规范]CECS142-2002给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程

'工程建设标准全文信息系统中国工程建设标准化协会标准给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程建标北京工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统中国工程建设标准化协会标准给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程主编单位北京市市政工程设计研究总院批准单位中国工程建设标准化协会施行日期年月日北京工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统前言本规程的内容原属于给水排水工程结构设计规范中的第七章为了逐步与国际接轨并便于工程应用和今后修订现按照中国工程建设标准化协会建标协字第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和工程结构可靠度设计统一标准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近十多年来原给水排水工程结构设计规范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铸管管道结构设计规程编号为推荐给工程建设设计施工使用单位采用本规程第条建议列入工程建设标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工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统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年月日工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统目次总则主要符号材料铸铁管管道结构上的作用基本设计规定承载能力极限状态计算球墨铸铁管管道和铸态球墨铸管管道变形验算构造规定附录圆形刚性管道在各种荷载作用下的弯矩系数附录圆形柔性管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系数附录管侧土的综合变形模量本规程用词说明工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统总则为了在给水排水工程埋地铸铁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灰口铸铁管管道球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道的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铸铁管管道结构设计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规定的原则编制的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埋地铸铁管管道结构其设计尚应符合国家现行有关标准的规定铸铁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的规定工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统主要符号管道上的作用和作用效应主动土压力合力标准值被动土压力合力标准值侧向主动土压力标准值浮托力标准值管道单位长度上管顶竖向土压力标准值管道的设计内水压力标准值管道的工作压力标准值铸铁管管道结构自重标准值管道内水重标准值地面车辆轮压产生的管顶处单位面积上竖向压力标准值地面堆积荷载产生的竖向压力标准值管道的最大竖向变形材料性能铸铁管管材弹性模量管侧回填土的变形模量基槽两侧原状土的变形模量管侧土的综合变形模量灰口铸铁管管道弯曲抗拉强度设计值灰口铸铁管管道抗拉强度设计值球墨铸铁管管道铸态球墨铸铁管管道抗拉强度设计值几何参数工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统单个车轮着地分布长度单个车轮着地分布宽度计算宽度管外壁直径管的计算直径管顶至设计地面的覆土高度管的计算半径管的外壁半径管壁计算厚度管壁设计厚度计算系数铸铁管管道结构的自重效应系数竖向土压力效应系数侧向土压力效应系数管道内水重效应系数设计内水压力效应系数地面车辆荷载效应系数地面堆积荷载效应系数变形滞后效应系数分别为铸铁管管道结构自重竖向土压力侧向土压力管内水重作用下铸铁管管壁截面的最大弯矩系数竖向土压力作用下柔性管的竖向变形系数抗滑稳定性抗力系数抗浮稳定性抗力系数管道结构自重的分项系数竖向土压力侧向土压力的分项系数管内水重的分项系数设计内水压力地面车辆荷载堆积荷载的分项工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统系数回填土重度可变作用组合系数可变作用准永久值系数工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统材料材质标准灰口铸铁管的质量应分别符合现行国家标准连续铸铁管柔性机械接口灰口铸铁管的要求球墨铸铁管的质量应符合现行国家标准离心铸造球墨铸铁管的要求铸态球墨铸铁管的质量除应符合国家标准离心铸造球墨铸铁管的要求外其中延伸率指标应根据生产厂提供的数据采用计算指标灰口铸铁管管材的强度设计值应按表采用表灰口铸铁管管材的强度设计值直径强度类别符号抗弯抗拉球墨铸铁管管材的抗拉强度设计值应采用铸态球墨铸铁管管材的抗拉强度设计值应采用铸铁管管材的物理性能指标可按表采用工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统表铸铁管管材的物理性能指标弹性模量重度管材种类灰口铸铁管球墨铸铁管及铸态球墨铸铁管工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统铸铁管管道结构上的作用作用分类和作用代表值铸铁管管道结构上的作用可分为永久作用和可变作用两类永久作用应包括管道结构自重竖向土压力侧向土压力管道内水重和地基的不均匀沉降可变作用应包括管道内的设计内水压力地面堆积荷载地面车辆荷载和地下水浮力铸铁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系数当铸铁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永久作用标准值铸铁管管道的管顶竖向土压力标准值应根据管道的刚度和敷设条件分别计算确定对埋地灰口铸铁管管道管顶竖向土压力标准值可按下列规定计算当设计地面高于原状地面管道为填埋式时管顶竖向土工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统压力标准值应按下式计算式中管道单位长度上管顶竖向土压力标准值填埋式土压力系数取回填土重度管顶至设计地面的覆土高度管外壁直径对开槽敷设的管道管顶竖向土压力标准值应按下式计算式中开槽埋设管道土压力系数取对埋地的球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道管顶竖向土压力标准值应按下式计算侧向土压力沿灰口铸铁管管道可视为均匀分布其标准值可按管中心处计算对埋地的灰口铸铁管管道其侧向主动土压力标准值应按下式计算式中管侧主动土压力标准值自设计地面至管道中心处的深度铸铁管管道内水重标准值可按下式计算式中铸铁管管道内水重标准值铸铁管管道外径管壁设计厚度铸铁管管道内水的重度可按计算铸铁管管道结构自重标准值应按下式计算工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中铸铁管管道结构自重标准值铸铁管管道结构的重度按表的规定采用铸铁管的计算直径按管壁中心计算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的规定计算确定可变作用标准值准永久值系数铸铁管管道设计内水压力的标准值应按下列规定计算当时当时式中铸铁管管道的工作压力标准值地面堆积荷载产生的标准值可按计算其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定单个轮压产生的管顶处竖向压力标准值可按下式计算图QQvkvkz11z110.70.7q0.70.7qvkvk0.7zb0.7z0.7za0.7z(a)沿轮胎着地宽度的传递(b)沿轮胎着地长度的传递图地面车辆单个轮压的传递分布工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中地面车辆轮压产生的管顶处单位面积上竖向压力标准值车辆的单个轮压压力标准值动力系数按表采用单个车轮着地分布长度单个车轮着地分布宽度车行地面至管顶的距离表动力系数地面至管顶的距离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式中车轮总数量地面相邻两个轮压间的净距地面车辆运行荷载的准永久值系数应取QQQQvkvkvkvkzzqvkqvk0.7zbd1bd2b0.7z0.7za0.7z(a)沿轮胎着地宽度的传递(b)沿轮胎着地长度的传递图地面车辆两个以上轮压的传递分布工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统埋地铸铁管管道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工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统基本设计规定一般规定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整体稳定验算和支墩计算外均采用分项系数设计表达式进行设计铸铁管管道和支墩结构应按承载能力极限状态进行设计球墨铸铁管管道及铸态球墨铸铁管管道尚应按正常使用极限状态进行验算铸铁管管道的结构分析模型应按下列原则确定灰口铸铁管管道应按刚性管道计算球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道可按柔性管道计算结构内力分析应按弹性体系计算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应在结构计算采用的土弧中心角的基础上增加对素土平基敷设的管道可按土弧中心角为计算承载能力极限状态计算规定铸铁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铸铁管管道结构进行强度计算时应满足下式要求工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中管道结构重要性系数应根据现行国家标准给水排水工程管道结构设计规范的规定采用对给水输水管道当单线输水时取双线输水和配水管道取污水管道取雨水管道取作用效应组合的设计值铸铁管管道结构抗力设计值应按第节的规定确定灰口铸铁管管道进行强度计算时作用效应的组合设计值应按下式确定式中铸铁管管道结构自重分项系数取竖向土压力管侧土压力分项系数取管内水重分项系数取设计内水压力地面车辆荷载地面堆积荷载的分项系数取分别为管道结构自重竖向土压力侧向土压力和管内水重的效应系数分别为设计内水压力地面车辆荷载地面堆积荷载的效应系数铸铁管管道结构自重标准值管道单位长度上管顶竖向土压力标准值侧向主动土压力标准值管道的设计内水压力标准值管道内水重标准值地面车辆轮压产生的管顶处单位面积上竖向压力标准值地面堆积荷载产生的竖向压力标准值工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统可变作用的组合系数取球墨铸铁管管道或铸态球墨铸铁管管道进行强度计算时作用效应的组合设计值应按下式确定铸铁管管道强度计算时各种作用组合的工况应按表的规定采用表强度计算时的作用组合永久作用可变作用计竖向侧向管内管自不均设计地面地面算结构类别土压土压水重重匀沉内水车辆堆积工力力降压力荷载荷载况灰口铸铁管管道球墨铸铁管管道或铸态球墨铸铁管管道注表中标记的作用为相应工况应计算的项目标记的作用应按具体设计条件确定采用不均匀沉降的作用一般可仅考虑对管道结构纵向的影响对埋设在地下水位以下的铸铁管管道应根据最高地下水位和管顶覆土条件验算抗浮稳定性验算时各种作用应采用标准值并满足抗浮稳定性抗力系数不低于的要求在铸铁管管道敷设方向改变处应采取抗推力措施并进行抗滑稳定验算其抗滑稳定性抗力系数不应小于正常使用极限状态验算规定球墨铸铁管管道或铸态球墨铸铁管管道按正常使用极限工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统状态验算时各种作用效应均应采用作用代表值计算球墨铸铁管管道或铸态球墨铸铁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可按下式计算式中地面车辆荷载或地面堆积荷载应根据设计条件采用其中较大者球墨铸铁管管道或铸态球墨铸铁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应超过当内防腐为延性良好的涂料时最大竖向变形不应超过工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统承载能力极限状态计算灰口铸铁管管道的强度计算灰口铸铁管管道进行强度计算时应满足下列要求式中在荷载组合中的外压作用下管截面上的最大弯曲拉应力设计值在荷载组合作用下抗弯强度设计值折减系数按第条确定灰口铸铁管管道抗弯强度设计值按表采用在设计内水压力作用下管壁截面上的拉应力设计值灰口铸铁管管道抗拉强度设计值按表采用灰口铸铁管管道在荷载组合中的外力作用下管壁截面上的最大弯曲应力应按下列公式计算式中在荷载组合作用下管壁截面上的最大弯距计算宽度计算壁厚取工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统管道自重竖向土压力侧向土压力管内水重作用下管壁截面上的最大弯矩系数可按附录确定在荷载组合作用下抗弯强度设计值折减系数应按下式确定在设计内水压力作用下管壁截面上的拉应力设计值应按下式计算式中设计内水压力作用下管壁截面上的拉力设计值球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道的强度计算球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道的强度计算应符合下式的要求式中设计内水压力作用下管壁截面上的拉力设计值可按式计算在荷载组合作用下管壁截面上的最大弯矩设计值球墨铸铁管材铸态球墨铸铁管材抗拉强度设计值应按第条第条采用在荷载组合作用下管壁截面上的最大弯矩可按下式计算工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统式中弯矩折减系数取管侧土的综合变形模量当为单线敷设时可按附录采用当为双线敷设或与其他管线合槽施工时其取值应根据实际情况具体确定管材弹性模量分别为管道自重竖向土压力和管内水重作用下管壁截面的最大弯矩系数可按附录确定铸铁管管道的稳定验算铸铁管管道的抗浮验算应满足下式的要求式中各种抗浮作用标准值之和浮托力标准值抗浮稳定性抗力系数应按第条的规定采用铸铁管管道敷设方向改变处的抗推力稳定验算应满足下列要求当采用重力式支墩抗推力时应满足下式的要求式中支墩抗推力一侧作用在支墩上的被动土压力合力标准值可按朗金土压力公式计算支墩沿推力一侧作用在支墩上的主动土压力合力标准值可按朗金土压力公式计算支墩底部滑动平面上的摩擦力标准值在设计内水压力标准值作用下该处管道承受的推工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统力标准值抗滑稳定性抗力系数应符合第条的要求支墩作用在地基土上的平均压力支墩作用在地基土上的最小压力支墩作用在地基土上的最大压力经过深度修正的地基土承载力标准值按现行国家标准建筑地基基础设计规范的规定确定当采用桩基抗推力时应按现行国家标准建筑地基基础设计规范的规定计算当灰口铸铁管采用石棉水泥接口时管道推力的标准值可减去接口能承担的拉力标准值其拉力标准值应根据接口材料的单位粘着力标准值及填料深度周长计算确定石棉水泥接口材料的单位粘着力标准值应根据试验确定当缺乏试验数据时可参照表采用表石棉水泥接口材料的单位粘着力标准值口径单位粘着力标准值工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道变形验算球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道在准永久组合作用下的最大竖向变形验算应满足下式要求式中球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道在准永久组合作用下的竖向最大变形变形百分率可按第条的规定采用球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道的计算直径可按管壁中心计算球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道在准永久组合作用下的最大竖向变形应按下式计算式中变形滞后效应系数取竖向压力作用下柔性管的竖向变形系数按附录确定管壁纵向截面单位长度的截面惯性矩工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统构造规定当灰口铸铁管采用胶圈石棉水泥接口时应根据管道沿线工程地质条件及管顶覆土变化情况适当配置柔性连接接口当铸铁管管道采用人工土弧基础时人工土弧基础应采用中粗砂或细碎石铺设管底以上部分人工土弧砂基的尺寸可根据工程需要的砂基角度确定管底以下部分人工土弧砂基的尺寸可按下式确定但不宜大于式中管底以下部分人工土弧砂基厚度管内径球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道回填土的压实系数应在有关的设计文件中明确规定当管底以下部分为人工土弧基础时压实系数应控制在管底以上部分的人工土弧基础和管两侧胸腔部分的回填土压实系数应根据设计要求确定灰口铸铁管管道两侧胸腔部分的回填土压实系数不宜低于球墨铸铁管管道和铸态球墨铸铁管管道施工时应严格控制管顶竖向变形当管道直径较大管顶覆土较深时应采用预加变形等措施管道内外壁的防腐做法必须符合国家现行有关标准的规定铸铁管用于输送饮用水的给水工程管道时其内防腐材料必须符合国家现行有关卫生标准的要求确保对人体健康无害混凝土重力支墩的推力方向一侧应紧靠原状土若支墩与原状土间有空隙应以与支墩同强度等级的混凝土填实支墩的混凝土强度等级不得低于工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统附录圆形刚性管道在各种荷载作用下的弯矩系数圆形刚性管道在各种荷载作用下管截面上的最大弯矩系数可按表确定表圆形刚性管道的弯矩系数土弧基础中心角荷载类别系数管道自重管底竖向土压力管底侧向土压力管底管内水重管底注在管底截面上弯矩为最大值号表示管截面内壁受拉号表示外壁受拉工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统附录圆形柔性管道在各种荷载作用下的最大弯矩系数和竖向变形系数圆形柔性管道在各种荷载作用下管截面上的最大弯矩系数和竖向变形系数可按表确定表圆形柔性管道的最大弯矩系数和竖向变形系数土弧基础中心角项目弯管道自重矩管内水重系数竖向土压力变形竖向压力系数工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统附录管侧土的综合变形模量管侧土的综合变形模量应根据管侧回填土的土质压实密度和基槽两侧原状土的土质综合评价确定管侧土的综合变形模量可按下式计算式中管侧回填土在要求压实密度下的变形模量应根据试验确定当缺乏试验数据时可按表采用与管中心处槽宽度和的比值及与基槽两侧原状土变形模量的比值有关的计算参数按表确定表管侧回填土和槽侧原状土的变形模量回填土压实系数原状土标准贯入锤击数土的类别砾石碎石砂砾砂夹石细粒土含量不大于砂砾砂夹石细粒土含量大于黏性土或粉土砂粒含量大于工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统续表回填土压实系数原状土标准贯入锤击数土的类别黏性土或粉土砂粒含量小于注表中数值适用于以下覆土当覆土超过时上表数值偏低回填土的变形模量可按要求的压实系数采用表中的压实系数指设计要求回填土压实后的干密度与该土在相同压实能量下的最大干密度的比值基槽两侧原状土的变形模量可按标准贯入度试验的锤击数确定为粘性土的液限细粒土指粒径小于的土砂粒指粒径为的土表计算参数工程建设标准全文信息系统 工程建设标准全文信息系统本规程用词说明一为便于在执行本规程条文时区别对待对要求严格程度不同的用词说明如下表示很严格非这样做不可的正面词采用必须反面词采用严禁表示严格在正常情况下均应这样做的正面词采用应反面词采用不应或不得表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样做的正面词采用宜或可反面词采用不宜二条文中指定应按其他有关标准执行时写法为应按执行或应符合要求或规定非必须按所指定的标准执行时写法为可参照执行工程建设标准全文信息系统'