【導(dǎo)讀】4. 5. 6. 7. 8. 10. 10. 14. 14. 22. 24. 26. 26. 27. 29. 29. 32. 32. 34. 36. 37. 37. 37. 38. 39. 39. 40. 41. 41. 42. 49. 50. 52. 52. 54. 55. 56. 57. 57. 58. 59. 61. 64. 64. 65. 66. 66. .69. .69. .69. .70. .70. .70. .70. .71. .72. .73. .73. .74. .79. .80. .82. .82. .82. .88. .88. .88. .90. .94. .95. .96. .97. .97

　　

【正文】 道。下表中給出了用于預(yù)防規(guī)劃的基本要點。 33 如何防止水錘現(xiàn)象 方 法 目 的 實際應(yīng)用等 （ 1）選擇一個較慢的流速 將流速的變化降到最低的程度 管道中的流速越慢越好，約 1m/s 或小于 1m/s。 （ 2）增大 GD2 放慢速度變化，將流速波動減到最小程度 給連接件增加一定的 GD2值。如果不夠，請分別提供一個飛輪。 （ 3）將水引到排水管道中 通過降低壓力來防止真空狀態(tài) （ 1）提供一個恒壓箱； （ 2）使用另一根管從抽水水位處進水。 （ 4）將空氣引到排水管道中 通過降低壓力來防止真空狀態(tài) （ 1）裝配一個氣泡室； （ 2）裝配一個空氣閥 （ 5）使用一個慢速關(guān)閉的檢測閥 防止壓力升高 慢慢關(guān)閉檢測閥。在大范圍使用檢測閥的地方裝配一個緩沖油筒，借助反向流動的水來關(guān)閉閥門。 （ 6）施壓控制主閥 防止壓 力升高 通過油壓、風(fēng)壓或水壓等和一個 DC 電源來施壓控制主閥。 （ 7）不使用檢測閥 防止壓力升高 當(dāng)不使用檢測閥和底閥時，升壓程度要比使用它們的時候小。但是，在這種情況下，可能會引起水泵和發(fā)動機的反向轉(zhuǎn)動。 （ 8）使用自動壓力調(diào)節(jié)閥 防止壓力升高 這個閥門在原動機停止的時候會打開，防止在過渡時期內(nèi)壓力產(chǎn)生變化。在規(guī)定的時間過后，它又逐漸關(guān)閉。從這個閥排出的水流不經(jīng)過水泵。 （ 9）提供一個安全閥 防止壓力升高 當(dāng)壓力達到一個規(guī)定值的時候，可以通過此閥放水。有擺錘式和彈簧式兩種安全閥。 34 第六章 鋪設(shè)條件和外部荷載 61 由于回填土壤引起的土壤壓力（ Wf） 例 A 圖 61 例 B 圖 62 例 A：在此例中，土壤覆蓋層為 ，可以使用垂直 (棱柱體 )公式。 式中， Wf：土壤壓力（ kgf/cm2） W： 土壤的單位重量（ kgf/cm3） W= H： 覆蓋的厚度 (cm) 例 B：此例中，土壤覆蓋厚度大于 ， 建議使用用于溝渠條件的 Marston 公式： 式中， Wf: 土壤壓力（ kgf/cm2） W: 土壤的單位重量（ kgf/cm3） W= H: 覆蓋厚度 (cm) B: 管子頂部溝渠的寬度 (cm) ?: 土壤摩擦角度（度） ?=30? K: e: 自然對數(shù) 例 C 圖 63 例 D 圖 64 35 例 C：在此例中，溝渠的寬度要比管子的直徑大大得多，建議使用正視圖條件的 Marston 公式。 例 D：在正正視圖堤岸條件下，建議使用用于正視圖條件的 Marston 公式。 用于正視圖條件的 Marston 公式： 式中， B：溝渠的寬度 （ cm） D：管子的直徑 (cm) W：土壤的單位重量（ kgf/cm3）， W=Cc：正視圖條件下的計算系數(shù) 例 E 圖 65 例 E：在反視圖堤岸條件下，建議使用用于反視圖條件的 Marston 公式。用于反視圖條件的 Marston 公式： 式中， Cn：反視圖條件下的計算系數(shù)（見圖 67） H： 到管子頂部的覆蓋深度 (cm) h： 從管子頂部到地 基的土壤覆蓋深度 p’ ： h/B 正視圖條件下的計算系數(shù)（ Cc） 圖 66 反視圖條件下的計算系數(shù)（ Cn）圖 67 36 62 由于卡車荷載而引起的土壤壓力（ Wt） 由于卡車荷載而引起的土壤壓力可以使用 Boussinesq 公式來計算。 Wt=F???P 式中， Wt: 由于卡車荷載而引起的土壤壓力（ kgf/cm2） F： 沖擊系數(shù) F= P： 卡車的 一個后輪的重量（例如 20t卡車， P=8000kgf） ?: Boussinesq 系數(shù)（參看圖 68 和 69） 系數(shù)“ ?”圖表（在一輛卡車的情況下） 圖 68 系數(shù)“ ?”圖表（在兩輛卡車的情況下） 圖 69 37 第七章 管壁應(yīng)力分析 71 總述 鋪設(shè)在地下的管道在使用期間要承受若干種不同種類的荷載，在對管子進行應(yīng)力分析的時候，應(yīng)該考慮到這些荷載。球鐵管的 應(yīng)力分析設(shè)計以下述的前提為基礎(chǔ)，即：由內(nèi)部壓力（工作壓力加上波動容差）引起的拉伸應(yīng)力與由外部荷載（回填土壤荷載和卡車活載）引起的彎曲應(yīng)力同時作用于管壁。 72 由于內(nèi)部壓力而引起的拉伸應(yīng)力（ ?t） 由于內(nèi)部壓力而引起的拉伸應(yīng)力可以使用環(huán)形（圓周）應(yīng)力的方程式來計算： 式中， P：內(nèi)部壓力（ kgf/cm2） D：管子的直徑（用于設(shè)計目的的公稱直徑）（ cm） t：凈壁厚（ cm） t=（公稱厚度） （鑄造公差） = T：公稱壁厚（ cm） 73 由于土壤覆蓋層而引起的彎曲應(yīng)力（ ?bf） 自從 1959 年以來，久保田公司就模仿實際的條件進行了若干次試驗。這些試驗證明，埋設(shè)在地下的球鐵管在如圖 71所示的條件下會受到來自回填土壤覆蓋層的土壤壓力的影響。 來自土壤覆蓋層的土壤壓力在埋設(shè)在地下的球鐵管上的分布 圖 71 Wf: 由于土壤覆蓋層而引起的土壤壓力（ kgf/cm2） 2?: 支撐角度（隨溝渠底層條件、土壤條件和回填條件等的不 同而不同）（度）。 38 假設(shè)土壤的壓力按照上面的數(shù)字分布，管壁的彎矩可以使用下列方程式來計算： 式中， Kf: 由土壤覆蓋而引起的彎矩系數(shù) Kf值 表 71 支撐角度（ 2?） 60? 80? 120? 在管子的頂部 在管子的底部 為了設(shè)計起見，可以根據(jù)回填的條件假定下列的支撐角度： 設(shè)計用假定支撐角度 表 72 回填條件 沒有搗固 輕微搗固 搗固很好 支撐角度（ 2?） 60? 90? 120? 只應(yīng)用于正常（一般）的土壤條件。如果溝渠的底部比較硬，那么鋪設(shè)管子時的支撐角度就比較小；相反，如果溝渠的底部比較軟，那么，鋪設(shè)管子時的支撐角度就比較大。 相應(yīng)地，由于土壤覆蓋層而引起的管壁的彎曲應(yīng)力可以采用下列的方程式來計算： 在管子的拱頂和底部都要進行彎曲應(yīng)力的計算。 74 由于卡車荷載 而引起的彎曲應(yīng)力（ ?bt） 由于卡車荷載而引起的土壤壓力的分布可以按照下列圖示來假定： 由于卡車荷載而引起的土壤壓力在埋設(shè)的球鐵管上的分布 圖 72 Wt: 由于卡車荷載而引起的土壤壓力 由于卡車荷載而引起的管子的彎矩和彎曲應(yīng)力可以使用下列方程式來計算： Kt：由于卡車荷載而引起的彎矩系數(shù) =（在管子的拱頂） =（在管子的底部） 39 75 作用在埋設(shè)壓力管的管壁上的總應(yīng)力（ ?） 和安全系數(shù)（ Sf） 作用在球鐵管管壁上的彎曲應(yīng)力乘以 ，可以轉(zhuǎn)換成為拉力應(yīng)力。這樣，作用在同時承受內(nèi)部壓力和外部荷載的管壁的總應(yīng)力可以使用下列方程式來計算： 安全系數(shù)可以采用下列方程式來計算： 式中， ?D：按照 ISO2531 和 BS4772 標準，球鐵管的最小抗拉強度 ?D=4280kgf/cm2 安全系數(shù) Sf應(yīng)大于 。 76 應(yīng)力分析舉例 問題：用 DN600mm 的管子鋪設(shè)一條管道，管子的壁厚為 K9 級，符合 ISO2531 標準；管道的土壤覆埋為 2m 厚，承受的內(nèi)部壓力為 10kgf/cm2，在這種情況下管子足夠安全嗎？ 計算： （ 1）由于回填的土壤而引起的土壤壓力： Wf Wf=??H=?200 =(kgf/cm2) （ 2）由于卡車荷載而引起的土壤壓力： Wt Wt=F???P=??105?8000 =(kgf/cm2) （ 3）總應(yīng)力： ? （ 4）安全系數(shù)： Sf 40 77 埋設(shè)球鐵管的變形情況 771 由于覆埋土壤而引起的變形： ?f 772 由于卡車荷載而引起的變形： ?t 773 總變形： ? 式中， ?： 總變形 (cm) ?f：由于覆埋土壤而引起的變形 (cm) ?t：由于卡車荷載而引起的變形（ cm） E： 彈性模量 l： 慣性矩 l=t’ 3/12 t’=( 公稱厚度 )（鑄造公差） =T(+?DN)/10 T：公稱壁厚（ cm） K：變形系數(shù)（與支撐角度不同） K 值 表 73 2? 60? 90? 120? K 對于襯有水泥沙漿內(nèi)襯的管子來說，總的變形數(shù)值應(yīng)該小于管子的公稱直徑的 3%。 41 第八章 推力錨接 81 總述 當(dāng)管道改變方 向（在彎頭和三通管處）、停止（在末端）或改變尺寸（在漸縮管處）的時候，在輸水管道中會產(chǎn)生推力。在這種情況下，為了保持管道不受影響，要采取限制措施。有幾種限制方法可以采用，其中最常用的方法是使用止推墩座、固定壓蘭和限制接口。 82 由水壓引起的推力 1）在彎頭處 圖 81 2）在三通管處 圖 82 式中， A：管子的截面積 式中， P：內(nèi)壓力 a：支線管的截面積 ?：彎頭角度 3）在漸縮管處 圖 83 4）在管道末端 圖 84 式中， Aa：改變后的截面積 42 注： 1kgf/cm2之外的壓力下的推力，可以用表中相應(yīng)的推力值乘壓力數(shù)值來計算。 例如，管子的直徑為 600mm，彎頭為 45?，壓力值為 5kgf/cm2,那么推力為： 2,?5=12, 。 83 使用混凝土墩來固定 在設(shè)計混凝土墩的時候，要進行充分的考慮，使其具有足夠的阻力，以便能夠承受在各種條件下的推力，包括考慮鋪設(shè)條件和地面條件、混凝土墩的尺寸和重量、 回填在混凝土墩上的土壤的重量、混凝土墩的被動土壤反作用力和管子與周圍土壤之間的摩擦力。 對于軟土來說，混凝土墩周圍的土壤應(yīng)該替換成沙子或任何其