城市供热管道直埋固定墩设计初探

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1、城市供热管道直埋固定墩设计初探高亮房永岩吴继昌（沈阳市热力工程设计研究院，辽宁沈阳110014）摘要：本文介绍了城市供热管道直埋固定墩的样式及计算方法，分析了直埋固定墩的受力情况，并对特殊环境下固定墩的设计及选择进行了一些探讨。关键词：固定墩；受力；样式。PreliminaryStudyforTheDesignofFixedButtressofTheCityHeat-SupplyPipelineGaoLiangFangYongyanWuJichang(ShenyangThermolDesignInstitu

2、te,Shenyang110014,China)Abstract:Thearticleintroducesthepatternandthecalculationmethodofthefixedbuttress.Analysisismadefortheconditionofthestressofthepipelinefixedbuttressandcarriedoutthediscussiontoitsdesignmethod.Keywords:fixedbuttress;stress;pattren.0引言

3、管道支墩是管道的支撑结构，根据管道的运行性能和布置来确定管道支墩的位置，管道有地面敷设和地下敷设，管道支墩也分地上和地下两种，设计原理基本相同。通过近几年在我国大面积应用实践，在热力工程中，直埋已成为最普遍采用的敷设方式。供热管道直埋技术具有热损耗低、能耗低、工程造价低、防腐绝缘性好、使用寿命长、占地少、施工快等方面的优点，产生了可观的的社会效益与经济效益，然而直埋敷设方式的推力较大(尤其是大直径管)，固定墩的体积较大，相应的也带来了占地大，一次性浇筑困难(固定墩原则上不允许留施工缝)等问题。本文针对此问题

4、对固定墩的设计及样式的选择进行了初步探讨。1固定墩受力分析固定墩主要承受管道的水平推力，同时，作用于固定支墩上的水平外力还有主动土压力、被动土压力、支墩与土的摩擦力；垂直外力有管道自重及管道内介质的重量、支墩及支墩上的土重量。固定墩上土压力的大小及分布规律受到固定墩可能的移动方向、周围填土多少、填土面形式、固定墩的截面刚度和地基变形等一系列因素的影响。土压力一般可分为三种：主动土压力Ea，即固定墩向离开土体方向偏移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力，与管道推力方向相同；被动土压力Ep，即固定墩向土体

5、方向偏移，达到极限平衡状态，作用在固定墩上的土压力；静止土压力Eo，当固定墩静止不动，土体处于弹性平衡状态，作用在固定墩上的土压力。土压力计算理论主要有古典的朗肯(Rankin,1857)理论和库伦(Coulonb,1773)理论。实验研究表明，在相同的条件下主动土压力小于静止土压力，而静止土压力又小于被动土压力，即Ea

6、4~0.7，所以能抵抗管道推力的重要因素大大减少了。固定墩与地基土接触面产生的擦力也是抵抗管道推力的重要因素。因此，当管道水平推力很大，固定墩周围有建筑物使支墩尺寸受限时，可利用回填土与固定墩的摩擦系数不同，采用换填的方法减小固定墩的大小使其不致影响周围的构建筑物。2固定墩外力计算（1）土压力计算公式粘性土：pa=γhtan²(45º-φ/2)-2ctan(45º-φ/2)pp=γhtan²(45º+φ/2)+2ctan(45º+φ/2)砂土等无粘性土:pa=γhtan²(45º-φ/2)pp=γhtan²

7、(45º+φ/2)式中:pa----主动土压力,kPa；γ----土的重度,水土分算时,取浮重度;水土合算时,取天然重度,kN/m3；h----固定墩埋深,m；φ----土的内摩擦角,(º)；c----土的粘聚力,kPa；pp----被动土压力,kPa。（2）地面荷载产生的侧压力的计算公式pqa=qtan²(45º-φ/2)pqp=qtan²(45º+φ/2)式中:pqa----地面荷载产生的主动土压力，kPa；q----地面荷载，kPa；pqp----地面荷载产生的被动土压力，kPa。（3）摩擦力计算公式

8、Ff=µG式中:Ff----摩擦力，kN；µ----土与固定墩的摩擦系数；对粘土。µ=0.25~0.45；对砂土，µ=0.40~0.50；对碎石土，µ=0.6；G----固定墩自重及上面的覆土重，kN。3固定墩结构验算（1）抗滑移验算公式Ks=（KFp+Ff）/（Fa+F）≥1.3式中:Ks----抗滑移系数；K----固定支墩后背土压力折减系数,取0.4~0.7；Fp----被动土压力作用力，kN；Fa----