管侧土的综合变形模量计算方法分析_王雪.pdf

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1、管侧土的综合变形模量计算方法分析王雪等17【设计施工】管侧土的综合变形模量计算方法分析王雪，程德强(天津市水利勘测设计院，天津300204)〔摘要〕在钢管的结构计算中，管侧土的综合变形模量是计算中的重要参数。在以往缺乏试验数据时采用回填土本身的变形模量代替，取值不准确，实际上，该变形模量除与回填土土质、压实程度有关外，还受沟槽宽度和两侧原状土土质的影响。文章通过具体计算实例对管侧土综合变形模量的计算方法进行分析和探讨。〔关键词〕钢管;回填土;综合变形模量;e－p曲线中图分类号:TV314文章标识码:B文章编号:1009－0088(2012)03－0017－02及Ee与基

2、槽两侧原状土变形模量En的比值有关的计算参数，1管侧土综合变形模量的重要性可按附录B中参数表确定。而按《给水排水工程管道结构设计随着现代化的建设进程，城市中公路、地面建筑物、地下管规范》GB50332(以下简称《规范》)的规定，对管侧回填土变形道等建筑物越来越多，在源水的输送工程中管道埋深也在不断模量进行修正时，综合修正系数可按下式计算:加大。原来以使用刚性混凝土管道为主的输水管线，由于穿越ξ=1Ea的局限性只能越来越多的依赖于钢管，钢管在管道中所占的比a1+a2()En例越来越大。在钢管的结构计算中，管侧土的综合变形模量是式中α1、α2—与沟槽宽度和管外缘宽的比例有关

3、的计算参钢管计算的关键参数。在以往缺乏试验数据时，通常采用回填数;土本身的变形模量代替综合变形模量计算，取值往往不准确，En—沟槽两侧原状土的变形模量，MPa。影响了钢管的计算结果。随着科技的进步，在工程实施之前得《规范》条文说明中明确指出在柔性管道的计算中，需要应到的土工试验数据越来越多，根据试验取得的各段土体的土壤用管侧土的变形模量，原规范对此仅考虑了管侧回填土的密实性质及压缩曲线数据我们就能更加准确的进行分析和计算。度，以此确定相应的变形模量。实际上管侧土的抗力还会受到2管侧土综合变形模量的计算方法槽帮原状土土质的影响，国外相应的规范内(例如澳大利亚和美国的水道协

4、会)已计入了这一因素，在计算中采用了考虑原管侧回填土的变形模量是柔性管道设计的重要参数，在以状土性能后的综合变形模量。现阶段试验数据充足，为了更准往的柔性管道设计中采用了回填土本身的变形模量，实际上，确的计算ζ，我们采用《规范》中给出的计算公式计算ζ值。该变形模量除与回填土土质、压实程度有关外，还受沟槽宽度2．2公式分析和两侧原状土土质的影响。根据规范要求管侧土的综合变形根据公式及其参数分析，综合变形模量的计算关键是综合模量应根据管侧回填土的土质、压实密度和基槽两侧原状土的修正系数ζ的计算，从公式中可以看出ζ计算中需要确定原状土质，根据国外有关资料，应根据上述因素综合进

5、行评价确定。土的变形模量En，因此，需要使用原状土的压缩曲线计算其变2．1计算公式形模量。在试验数据比较充足的条件下，可根据e－p压缩曲由《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332—2002和《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS141:2002中线计算相应覆土深度的不同En值，从而计算出不同覆土深度的管侧土综合变形模量。附录给出的管侧土的综合变形模量Ed的计算公式:Ed=ζEe3计算实例分析式中Ee—管侧回填土在要求压实密度下的变形模量，MPa;应根据试验确定;当缺乏试验数据时，可按表附录以天津市某大型供水工程中部分土壤模量计算为实例，在中表“管侧回填土

6、和管侧原状土的变形模量”取此详细分析探讨综合模量的计算方法。此工程初步设计地勘值;资料中大部分土壤的土质较好，部分区域地质条件较差，为粉ζ—综合修正系数。质粘土和淤泥质粉质粘土。本算例选取其中地质较差的一段《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》CECS141:粉质粘土压缩曲线进行计算分析，图1即为天津市某大型供水22002附录中给出的ζ是与Br(管中心处槽宽度)和D1的比值工程第Ⅱ工程地质段mQ4粉质粘土综合e－p曲线。18内蒙古水利2012年第3期(总第139期)图中直接量取数值。(3)计算方法对比:经过大量的计算与对比，发现内插法对于计算结果误差较大，因为压缩曲线

7、在每一点的曲率均不同，2虽然选取的Δp值范围较小，但此20KN/m范围内的曲率已发生较大变化，造成计算结果不准确;相比较采用图测法的误差较小，得出的计算结果准确率更高，是本文推荐的计算方法。3．2．2基槽两侧原状土变形模量的计算根据图测法计算出e1和e2之后，可利用公式a=(e1－图1mQ2粉质粘土综合e－p曲线e2)/(p2－p1)计算土壤的压缩系数a，本算例计算结果为a=4－123．1计算条件及参数0．0007KPa，判断此段的mQ4粉质粘土为高压缩性土(a＞0．0005为高压缩性土)。根据公式En=(1+e1)/a计算出基本工程管道