【文章內(nèi)容簡介】 增強熱固性樹脂夾砂壓力管》(JC/T8381998)；新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局和新疆水利水電勘測設(shè)計研究院提供的設(shè)計條件和要求，以及對各種載荷進行分析后所得到的設(shè)計參數(shù)（第1章）；玻璃鋼夾砂管材的設(shè)計參數(shù)及性能參數(shù)（第2章）；以及本公司設(shè)計計算軟件。 強度計算根據(jù)第2章提供的管壁環(huán)向抗拉強度為4560kN/m，則內(nèi)壓要求的管壁安全系數(shù)為：滿足JC/T8381998標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于內(nèi)壓安全系數(shù)要求；根據(jù)設(shè)計參數(shù)，壓力等級Pc=；工作壓力Pw=。，因此玻璃鋼管材的實際壓力等級滿足規(guī)范要求：Pc≥Pw對于內(nèi)壓和波動壓力之組合壓力為：Pw+Ps=Pw+=因此，滿足規(guī)范要求：Pc≥ 剛度計算 依據(jù)計算機數(shù)值模擬實驗結(jié)果，根據(jù)輸入玻璃鋼夾砂管道的鋪層，其管環(huán)在5%，依據(jù)JC/T8381998附錄F關(guān)于管剛度計算辦法：則有： STIF=*=66527/=7994Pa 7500pa，滿足設(shè)計剛度要求， 撓曲變形計算 徑向長期撓曲變形按下式計算：==%,滿足設(shè)計要求。 當(dāng)有最不利組合載荷時徑向安裝撓曲變形控制值按下式計算：==% 結(jié)論：當(dāng)有臨時載荷10000Pa+4m靜土壓的最不利組合載荷時，徑向安裝撓曲變形控制值%. 當(dāng)有最不利靜土壓力載荷時徑向安裝撓曲變形控制值按下式計算：==% 結(jié)論：當(dāng)有最不利靜土壓(4m深)載荷時，徑向安裝撓曲變形控制值% 在最不利載荷下的計算機數(shù)值模擬計算分析土壤參數(shù)見下表：表6 土壤參數(shù)土壤名稱砂礫石風(fēng)化砂巖風(fēng)化砂巖普通回填土原土位置區(qū)域管道基礎(chǔ)墊層管身1/3以下管身2/3以下管頂以上原土區(qū)容重（Kg/m3）19001750175016701840土壤反作用模量（Mpa）3．8泊松比內(nèi)粘聚力（kpa）02225內(nèi)摩擦角4028282836膨脹角00000圖11 管體受最不利載荷時計算模型圖 圖12 管體受最不利載荷時整體垂直位移圖圖13 管體在土中的垂直位移從圖中可以看出==% 環(huán)彎曲計算==‰ 內(nèi)壓應(yīng)變計算根據(jù)計算機模擬設(shè)計結(jié)果，得知管壁總體環(huán)向拉伸彈性模量為：：==‰ 外壓穩(wěn)定計算在正常安裝條件下的管道，通過下式計算屈曲外壓=式中：Rw—水的浮力系數(shù)B’—彈性支撐系數(shù)FS—外壓穩(wěn)定安全系數(shù)，：γwHw+Rwqc+qv≤qcγ則有 ++=其穩(wěn)定安全系數(shù)為：?？紤]外部動載荷或臨時堆土載荷條件屈曲要求如下：γwHw+Rwqc+qv≤qcrγ則有 ++=滿足外壓穩(wěn)定要求。另，通過有限元的穩(wěn)定計算分析如下：， ，即外壓為：，管道產(chǎn)生屈曲。，比公式計算的安全值（）稍小。圖14 玻璃鋼夾砂管道失穩(wěn)波形圖 抗震計算　　在地震縱波作用下對玻璃鋼夾砂管產(chǎn)生軸向應(yīng)力,其計算公式為：其中：σmax：地震時管道的軸向應(yīng)力；K： 地震系數(shù)，這里考慮7級地震，；g: 重力加速度，T：卓越周期，為安全計， sVp: 縱波傳播速度，依據(jù)新疆水利水電勘測設(shè)計研究院提供的參數(shù)，為安全起見取500 m/s；EL: 彈性模量, GPa計算的結(jié)果，軸向應(yīng)力σL為 ；本設(shè)計的軸向強度為 Mpa（962kN/m）安全系數(shù)為35, 遠滿足強度要求。 剪切應(yīng)力分析在地震橫波作用下對玻璃鋼夾砂管產(chǎn)生剪切應(yīng)力,這種應(yīng)力對玻璃鋼夾砂管道比軸向應(yīng)力的影響要大得多。其計算公式為：其中：τmax：地震時管道的軸向應(yīng)力；K：地震系數(shù)，這里考慮7級地震，；g: 重力加速度，T：卓越周期，為安全計， sVp: 橫波傳播速度，依據(jù)新疆水利水電勘測設(shè)計研究院提供的參數(shù)，為安全起見取250m/s；按照規(guī)范，VS取值為：VS= Vp=125m/sGLT: 剪切彈性模量, 12GPa計算的結(jié)果，環(huán)向剪切應(yīng)力為 ；本設(shè)計的環(huán)向剪切強度為 Mpa,安全系數(shù)足夠。 結(jié)論 根據(jù)上述強度、剛度、撓曲變形、彎曲強度、穩(wěn)定性分析、地震強度分析等計算、分析與校核，本設(shè)計各項性能指標(biāo)全部達到國家有關(guān)玻璃鋼夾砂管道標(biāo)準(zhǔn)要求。第4章 關(guān)于玻璃鋼夾砂管道接頭設(shè)計為確保管接頭連接的可靠性，我們從以下幾個方面進行考慮：1） 承口與插口應(yīng)具有高剛度以及剛度的匹配性；2） 承口與插口的強度設(shè)計3） 密封圈選型以及相關(guān)壓縮參數(shù)設(shè)計4） 管接頭的偏轉(zhuǎn)角分析5） 安裝（安裝時打壓） 承口、插口剛度設(shè)計 設(shè)計要求依據(jù)新疆額爾齊斯河流域開發(fā)工程建設(shè)管理局和新疆水利水電勘測設(shè)計研究院提供有關(guān)承口、插口剛度以及壁厚的規(guī)定，即：1） STIF≥25000 N/m2；2） 承口和插口剛度應(yīng)一致。3） 且承口管段厚度：78mm； 插口管段厚度：74mm 承口插口的剛度計算機模擬依據(jù)上述原則采用有限元方法進行了材料鋪層設(shè)計。其計算結(jié)果如下（計算過程見2章67節(jié)）：1） 承口管剛度計算機模擬結(jié)果：STIF=26954Pa2） 插口管剛度計算機模擬結(jié)果：STIF=26839Pa 承插口在土壓作用下的形變分析； 采用有限元法對承插口在土壓作用下的形變進行了分析。承插口在土壓作用下的變形如圖1516所示。其計算結(jié)果表明：承口和插口的變形基本協(xié)調(diào)一致，%,在允許范圍之內(nèi)。 承口、插口強度設(shè)計玻璃鋼夾砂管道的承口、插口部分處于往復(fù)式交叉纏繞成型工藝技術(shù)的加減速段，纖維纏繞角度由管體纏繞角過渡到環(huán)向纏繞角，其特點是環(huán)向強度很大，而軸向強度相對較小。因此，必須采取添加短切氈以及改變纏繞停留角以增加軸向強度等多種工藝措施，以確保合適的軸向強度。同時也要考慮到由于插口由于橡膠圈的插入的作用力等因素引起的剪應(yīng)力。圖151 承插口有限元模型圖152 承插口有限元模型圖16 承插口變形圖 承口強度根據(jù)計算機模擬鋪層設(shè)計，其承口環(huán)向強度為：10140kN/m。；承口軸向強度為：936kN/m。 插口強度根據(jù)計算機模擬鋪層設(shè)計，其插口環(huán)向強度為：在凸起處：14800kN/m。；在凹起處：11200kN/m。；插口最低軸向強度為：839kN/m。為增加抵抗由于橡膠圈的插入的作用力等因素引起的剪應(yīng)力，適當(dāng)增加插口的邊緣長度，為70mm，以提高剪切強度。 密封橡膠圈的選型 密封橡膠圈選用“O”型密封圈采用無接頭三元乙丙橡膠圈； 密封圈直徑為38mm； 紹氏硬度選5560； 拉伸強度； 斷裂伸長300%。 密封圈的相關(guān)壓縮參數(shù)設(shè)計 環(huán)徑比：88% 膠圈內(nèi)直徑計算依據(jù)業(yè)主和設(shè)計院提供設(shè)計參數(shù)，插口槽底直徑φ3211mm；φ1=321188%=取φ1=2826mm 承插口連接后橡膠壓縮量：3840%； 校核壓縮量將橡膠圈套上插口環(huán)槽后，根據(jù)其橡膠圈套上前后的體積相等的原理，有等式：經(jīng)迭代計算得D＝另外，插口槽底直徑φ3211mm；承口端工作內(nèi)徑φ3253mm；則承插口間距為：=21mm實際壓縮量：=%超過了設(shè)計要求（40%），因此建議插口槽底直徑適當(dāng)減小，為φ3210mm,則有：=實際壓縮量：=%在設(shè)計壓縮量范圍之內(nèi)。 管道接口結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計（1）承口管段厚度：78mm； 插口管段厚度：74mm（2）插口部分：插口端最大外徑φ3248mm； 插口槽底直徑φ3210mm；（原設(shè)計為3211mm） 插口槽寬度53mm（3）承口部分：承口端工作內(nèi)徑φ32