pvc管在管线设计中应注意的几点问题

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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、农渔业工程等，皆普遍、广泛应用。笔者在几年

2、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

3、，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PV

4、C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）　　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

5、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）　　　　　　　　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

6、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（℃）202530405060使用压力比率（%）1009585653510pvc管在管线设计中应注意的几点问题:4.PVC管的外压强度　　4.1PVC管所承受的外压，土压和轮压，可由Janssen式计算。　　　　垂直土压：PE=Bρ〔L-（2Ktanθ）/2Ktanθ〕　　　　垂直轮压：PM=（L+i）的深度，人行道为0.9M，住宅巷道为0.6M。　　4.3PVC管能承受的耐外压强度，由下式计算：　　　　PS==0

7、.559E()3　　式中：PS：PVC管能承受的耐外压强度（kg/cm2）　　F：单位长度的耐压荷重（kg/cm）　　△Y：受压后的口径压缩量（cm）　　E：PVC管的弹性系数（kg/cm2）　　t：PVC管的厚度（cm）　　r：PVC管的半径（cm）注:PVC管的弹性系数，一般采用3×104kg/cm25.PVC管的伸缩问题　　5.1PVC管与其他材质相同，具有热胀冷缩的特性，其线膨胀系数，也随温度的高低而有变化，一般以0~100℃的平均值表示，参照图3当温度增高时其线膨胀系数亦随之增加，常温下线膨胀系数在6~8×10-5/℃，管线设计中一般采用

8、7×10-5/℃。　　5.2PVC管因材质的热胀冷缩，其管线受气温的变化，将会产生伸缩，其伸缩量可由下列公式计算。△l=（