【正文】 與土壤相互作用。地下埋設(shè)玻璃鋼夾砂管道剛度與穩(wěn)定性的分析是建立以管土相互作用體系為計(jì)算理論模型的。原土土組確定依據(jù)設(shè)計(jì)院提供的《頂山吉拉溝明渠段填方料場(chǎng)物理力學(xué)指標(biāo)匯總表》及《頂山吉拉溝明渠段填方料場(chǎng)平均顆粒組成表》分析，小洼槽段（C28料場(chǎng)）土組顆粒組成為：粒徑≥（即粗粒土）含量約占79％， ＜％（根據(jù)CC1C1－，－－＜，可以計(jì)算推出），根據(jù)國標(biāo)GBJ145－90土壤分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，該類土為粗粒土，屬SM，SC或SM－SC之間的粉粒砂或粘粒砂，細(xì)粒土含量大于15％。分析如下：上述土組在天然狀態(tài)下的干密度為（－）g/cm3，而在擊實(shí)狀態(tài)下的最大干密度為（）g／cm3，％，％，根據(jù)中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC／T838－1998）中表D－8施工現(xiàn)場(chǎng)原土土壤進(jìn)行分類，該土組屬狀態(tài)描述為輕微壓實(shí)或壓實(shí)類，為安全計(jì)取輕微壓實(shí)狀態(tài)，故取原土反作用模量E′。由于土壤中細(xì)粒土含量無法準(zhǔn)確確定，故為安全計(jì)取標(biāo)準(zhǔn)值的70％。3）基床系數(shù)基床系數(shù)Kx反映管底部土壤提供的支撐情況，其上分布著管床的反作用。4）形狀系數(shù)形狀系數(shù)與玻璃鋼夾砂管道撓曲產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力或應(yīng)變有關(guān)，是管體剛度、管區(qū)回填材料、壓實(shí)程度、管下三角支撐條件、原土壤條件和撓曲程度的函數(shù)。5）撓曲滯后系數(shù)撓曲滯后系數(shù)的作用是考慮管道變形的蠕變效應(yīng)。長期（50年）撓曲值相對(duì)于初始撓曲值要大，因此在推算管道長期撓曲預(yù)測(cè)計(jì)算時(shí)，依據(jù)《JC/T8381998》標(biāo)準(zhǔn)，取DL=。同時(shí)還必須將這些載荷因素進(jìn)行組合，以確定最不利載荷作為設(shè)計(jì)外載荷。壓力等級(jí)取：Pc=；波動(dòng)壓力 Ps=；負(fù)壓真空負(fù)壓Pυ：；垂直靜土壓垂直靜土壓主要指管道垂直正上方土體的重量載荷，即：qc＝γgH表1 靜土壓力H(m)234qc352805292070560 管頂車輛活載荷1）汽20級(jí)車載荷根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) JTJ 00197》，汽20級(jí)分為200kN和300kN兩種，取汽20300kN。*。*。 在進(jìn)行剛度分析時(shí)的最不利的載荷是：。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，依據(jù)《JC/T8381998》標(biāo)準(zhǔn)，則其管壁最低環(huán)向抗拉強(qiáng)度為：Fhb =/m采用插值法,其最低軸向抗拉強(qiáng)度約為： FLb=515kN/m因此，按照上述分析，DN3100玻璃鋼夾砂管道管壁的材料強(qiáng)度性能應(yīng)該至少滿足上述要求。玻璃鋼夾砂管道材料主要設(shè)計(jì)過程見圖1。 粘度（25℃）：300—400Cps 樹脂澆鑄體力學(xué)性能 拉伸強(qiáng)度≥60MPa 拉伸彈性模量≥ %—% 巴氏硬度≥40 內(nèi)襯樹脂采用間苯型食品級(jí)不飽和聚酯樹脂。本公司選定原材料供應(yīng)廠家如下：（1）供應(yīng)無堿玻璃纖維表面氈的廠家；開封玻璃纖維制品廠。（3）供應(yīng)無堿短切氈的廠家 山東泰安泰山復(fù)合材料廠（地址：山東泰安市西南工業(yè)區(qū)）； 重慶國際復(fù)合材料有限公司（地址：重慶大渡口區(qū)）。（5）供應(yīng)不飽和聚脂樹脂的廠家 南京金陵帝斯曼樹脂有限公司（地址：南京市中央門外太新路92號(hào)）。該軟件結(jié)構(gòu)分析能力強(qiáng)大，計(jì)算精度高，廣泛地應(yīng)用于計(jì)算工程領(lǐng)域。我們采用平行板加載法對(duì)管體剛度、B水平分別進(jìn)行計(jì)算。剛度計(jì)算分析如下： 按照平壓剛度的JC8381998規(guī)范的實(shí)驗(yàn)規(guī)定，其管環(huán)長度為：=620mm，加載變形5%D時(shí)，其線載荷P為: P=66527N則剛度為：SN=*66527/=7994Pa2） B水平應(yīng)力計(jì)算實(shí)驗(yàn)表明：夾砂層的彎曲強(qiáng)度為12MPa15MPa之間，取最低彎曲強(qiáng)度12MPa。而纖維彎曲應(yīng)力僅為：168MPa, 遠(yuǎn)小于玻璃纖維環(huán)向應(yīng)力強(qiáng)度。 強(qiáng)度計(jì)算方法 為了得到管道的環(huán)向抗拉強(qiáng)度值，我們通過提高管道內(nèi)壓使得管體出現(xiàn)破壞，這時(shí)管道內(nèi)壓所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度值便是環(huán)向抗拉強(qiáng)度。破壞發(fā)生在環(huán)向?qū)?，此時(shí)環(huán)向?qū)幼畲髴?yīng)力為340MPa，達(dá)到環(huán)向?qū)拥钠茐膹?qiáng)度。因此管體環(huán)向抗拉強(qiáng)度為4560kN/m。依據(jù)承口鋪層設(shè)計(jì)，我們采用平行板加載法計(jì)算剛度。依據(jù)插口鋪層設(shè)計(jì)，我們采用平行板加載法計(jì)算剛度。計(jì)算依據(jù)是：中華人民共和國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)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(cè)設(shè)計(jì)研究院提供的設(shè)計(jì)條件和要求，以及對(duì)各種載荷進(jìn)行分析后所得到的設(shè)計(jì)參數(shù)（第1章）；玻璃鋼夾砂管材的設(shè)計(jì)參數(shù)及性能參數(shù)（第2章）；以及本公司設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。因此玻璃鋼管材的實(shí)際壓力等級(jí)滿足規(guī)范要求：Pc≥Pw對(duì)于內(nèi)壓和波動(dòng)壓力之組合壓力為：Pw+Ps=Pw+=因此，滿足規(guī)范要求：Pc≥ 剛度計(jì)算 依據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)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(jì)算辦法：則有： STIF=*=66527/=7994Pa 7500pa，滿足設(shè)計(jì)剛度要求， 撓曲變形計(jì)算 徑向長期撓曲變形按下式計(jì)算：==%,滿足設(shè)計(jì)要求?？紤]外部動(dòng)載荷或臨時(shí)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。比公式計(jì)算的安全值（）稍小。 剪切應(yīng)力分析在地震橫波作用下對(duì)玻璃鋼夾砂管產(chǎn)生剪切應(yīng)力,這種應(yīng)力對(duì)玻璃鋼夾砂管道比軸向應(yīng)力的影響要大得多。 結(jié)論 根據(jù)上述強(qiáng)度、剛度、撓曲變形、彎曲強(qiáng)度、穩(wěn)定性分析、地震強(qiáng)度分析等計(jì)算、分析與校核，本設(shè)計(jì)各項(xiàng)性能指標(biāo)全部達(dá)到國家有關(guān)玻璃鋼夾砂管道標(biāo)準(zhǔn)要求。3） 且承口管段厚度：78mm； 插口管段厚度：74mm 承口插口的剛度計(jì)算機(jī)模擬依據(jù)上述原則采用有限元方法進(jìn)行了材料鋪層設(shè)計(jì)。承插口在土壓作用下的變形如圖1516所示。 承口、插口強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(diǎn)是環(huán)向強(qiáng)度很大，而軸向強(qiáng)度相對(duì)較小。同時(shí)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。；承口軸向強(qiáng)度為：936kN/m。；在凹起處：11200kN/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(qiáng)度。 密封圈的相關(guān)壓縮參數(shù)設(shè)計(jì) 環(huán)徑比：88% 膠圈內(nèi)直徑計(jì)算依據(jù)業(yè)主和設(shè)計(jì)院提供設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)際壓縮量：=%超過了設(shè)計(jì)要求（40%），因此建議插口槽底直徑適當(dāng)減小，為φ3210mm,則有：=實(shí)際壓縮量：=%在設(shè)計(jì)壓縮量范圍之內(nèi)。46第5章 玻璃鋼夾砂管道的防滲措施 管體抗?jié)B漏措施玻璃鋼夾砂管道的管體防滲措施如下： 4層內(nèi)襯防滲材料針對(duì)本項(xiàng)工程，我們采取4層不同材質(zhì)組合的內(nèi)襯層。這四層均有優(yōu)良的防滲能力，構(gòu)筑了4道防護(hù)墻，具有高度防滲的可靠性。因此我公司采用了國際先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)多年工程應(yīng)用檢驗(yàn)的具有高密度的結(jié)構(gòu)層玻璃鋼夾砂管道制造工藝。n 采用新型微機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)，其技術(shù)精度往返5000次后。 管接頭抗?jié)B措施 管接頭是此次工程的關(guān)鍵部位，本公司將采取如下抗?jié)B措施： 承插口的剛度匹配通過計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)，承插口均采用26000Pa的剛度。 合理的承插口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)插口的邊緣凸起處的根部容易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致滲漏。另外在插口鋪層中采用了增強(qiáng)短切氈，既可增強(qiáng)軸向強(qiáng)度，又可增加樹脂含量增加材料的防滲性。 雙”O(jiān)”型高彈性密封圈及科學(xué)壓縮比采用的“0”型密封圈滿足國家給排水管道用橡膠密封圈膠料和產(chǎn)品性能標(biāo)準(zhǔn)的要求。承插接口內(nèi)的雙