PVC管在管线设计中应注意的几点问题.doc

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1、PVC管在管线设计中应注意的几点问题摘要：通过设计工作中实践经验,针对PVC管的性能及特性,重点介绍了PVC管在管线设计中应注意的几点问题。关键词：抗拉强度弹性系数内外压强度水头损失流量伸缩量支撑间距　　PVC管(全称聚氯乙烯塑胶硬质管)的应用，始于第二次世界大战后的1940年，由欧洲、美国、日本等工业国家相继开发、推广。在我国近二、三十年来，因建筑业、工商业及农渔业的蓬勃发展，由于PVC管具有优异的特性及符合经济实用的价值，促使其使用量与日俱增，在建筑工程、一般土木工程、自来水工程、下水道工程、电讯工程

2、、农渔业工程等，皆普遍、广泛应用。笔者在几年的设计工作中大量接触到有关PVC管的管线设计，特总结出以下几点应注意的问题，与大家共同探讨。1.PVC管的抗拉强度　　1.1PVC管的抗拉强度，是将试片以10mm/min的拉引速度，测定其断裂时最大荷重，除以试片的最小断面积而得。　　1.2PVC管的抗拉强度与温度的高低变化有密切的关系，温度提高时,抗拉强度、弹性系数会相对的降低;温度降低时,抗拉强度、弹性系数会提高，而温度低于0℃时会逐渐有脆性现象，故在管线设计上需留意温度的条件。　　1.3参照图1，是PVC管

3、的抗拉强度与温度的关系曲线图，温度在20℃时，抗拉强度可达530kg/cm2，如在40℃时，则会降至400kg/cm2。　　1.4　图2为PVC管长期间负荷后的抗拉强度变化曲线，该曲线与疲劳曲线很相似，但当其负荷时间延长时，其强度则随时间的增长而逐渐降低，伸长率则有增加的趋势，因此PVC管在管线设计上仍需考虑到长期使用的强度变化问题。　　1.5　参照图2，PVC管的强度虽然随负荷时间而减低，但其减低率亦随时间的增加而越来越小，约到1000小时后几乎不再减低。其长期抗拉强度约为瞬间抗拉强度的1/2，此强度既

4、是PVC管的长时间强度，或持久性强度，是一般设计的依据。　　1.6PVC管的设计使用年限，均依据图2的关系曲线设定为50年，但如果PVC管埋在地下而不露出配管，其寿命应可超过50年。2.PVC管的弹性系数（杨氏系数）10　　2.1　材料的应力与所产生变化之比，称为“弹性系数”，公式:E=S/△。　　2.2　弹性系数的测定方法，除可由荷重试验依上式计算外，也可用振动方式作间接测定，图1的弹性系数曲线是由振动方式测定所得的结果。该弹性系数与温度的关系曲线上，有两个转移点，第一次转移点显示PVC管开始软化，第二

5、次转移点因其极限伸长率渐小，强度增加，但是延性渐消失，冲击强度变弱，开始有脆性发生。　　2.3PVC管在常温的弹性系数约2.8~3.4×104kg/cm2，在外压强度的计算上，一般采用3╳104kg/cm2。3.PVC管的内压强度　　3.1PVC管瞬间的爆破水压，可由下列Naday式计算获得。PB=2tf/Dm=2tf/（D-t）=4tf/（D+d）　　　式中：PB：瞬间的爆破水压（kg/cm2）　　　　　　　　f：抗拉强度（一般采用500kg/cm2）（kg/cm2）　　　　　　　　t：管厚（cm）　　

6、　　　　　　Dm：PVC管中线口径（cm）　　　　　　　　D：PVC管外径（cm）　　　　　　　　d：PVC管内径（cm）　　3.2PVC管的最高常用水压，一般所采用的安全系数S=6。　　3.3PVC管的使用温度，一般以常温最适合，如使用温度提高，其耐内压强度的比率应相对加以降低，其各种温度下的耐内压比率可参照表1采用。表1PVC管使用温度与耐压的关系使用温度（℃）20251030405060使用压力比率（%）10095856535104.PVC管的外压强度　　4.1PVC管所承受的外压，来自土压和轮压，

7、可由Janssen式计算。　　　　垂直土压：PE=Bρ〔L-（2Ktanθ）/2Ktanθ〕　　　　垂直轮压：PM=（L+i）W/（L+h）（b+2h）10　　　　式中：B：新挖掘的管沟宽度（计算采用50cm）（cm）　　　　ρ：覆盖土壤的密度（0.0018kg/cm3）（kg/cm3）　　　　h：覆土高度（cm）　　　　i：车轮荷中的冲击率（一般采用0.3）　　　　W：轮胎荷重（后轮一轮）（kg）　　　　L：轮胎的接地长度（cm）　　　　b：轮胎的接地宽度（cm）　　　　K=（1-sinθ）/（1+si

8、nθ）表220吨卡车的车轮尺度与荷重20吨卡车WLb8000kg52cm20cmexp（n）=ene=2.71828自然对数的底由Janssen式计算的土压、轮压与埋设深度的关系见表3表320吨卡车的土压、轮压10埋设深度（cm）306090120150180210土压（kg/cm2）0.0530.0990.1380.1710.2000.2240.24520吨卡车轮压（kg/cm2）1.1600.44310.225100.13