4、002年12月25日
目次
1總則 1
2主要符號 2
3材料 5
4鋼管管道結構上的作用 6
5基本設計規(guī)定 10
6承載能力極限狀態(tài)計算 37
7剛度驗算 41
8構造規(guī)定 42
附錄A鋼管管道在各種荷載作用下的最大彎矩系數
和豎向變形系數 43
附錄B管側土的綜合變形模量 44
本規(guī)程用詞說明 24
附：條文說明 25
ι.o.ι為了在給水排水工程埋地鋼管管道結構設計中，貫徹執(zhí)行國家的技術經濟政策，做到技術先進、經濟合理、安全適用、確保質量，制訂本規(guī)程。
1.0.2本規(guī)程適用于城、鎮(zhèn)公用設施和工業(yè)企業(yè)中一般給水排水工程埋地焊接鋼管管道結構設計,其埋設條件為
5、素土平基或人工土孤基礎。
本規(guī)程不適用于工業(yè)企業(yè)中具有特殊要求的埋地鋼管管道結構設計.
1.0.3本規(guī)程是根據現行國家標準《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332規(guī)定的原則編制的。
1.0.4對于建設在地震區(qū)、濕陷性黃土或膨脹土等特殊條件地區(qū)的給水排水工程埋地鋼管管道結構,其設計尚應符合國家現行有關標準的規(guī)定。
1.0,5鋼管管道施工時，尚應遵守現行國家標準《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268的規(guī)定。
2主要符號
2.0.1管道上的作用和作用效應
Fvk——管內真空壓力標準值；
Ffw.k—浮托力標準值；
EVj—管道單位長度上管頂轉向土壓力標準值；
FW
6、k——管道的工作壓力標準值；
FHj——管道的設計內水壓力標準值，
Ftk——溫度作用標準值；
Glk-鋼管管道結構自重標準值；
GWfc——管道內水重標準值；
地面車輛輪壓產生的管頂處的單位面積上豎向壓力
標準值；
qz~—地面堆積荷載產生的豎向壓力標準值，
Wio.,-管道的最大豎向變形。
2.0.2材料性能
耳——鋼管管材彈性模量，
Ee——管便I向填土的變形模量；
eλ——基槽兩側原狀土的變形模量，
Ed——管側土的綜合變形模量；
/—鋼管管材或焊縫的強度設計值，
α——鋼管管材的線膨脹系數；
y.——回填土重度；
Vp——鋼管管材的泊桑比；
%——
7、回填土的泊桑比。
α——單個車輪著地分布長度，b—單個車輪著地分布寬度；bo——管壁計算寬度；D1——管道外壁直徑JDo—管道的計算宜徑；H.——管頂至設計地面的覆土高度，
Γθ—管的計算半徑；
H—管的外壁半徑；臺—管壁設計厚度；
4——管壁計算厚度。
2.0.4計算系數
Cci——鋼管管道結構的自重效應系數；
CGm——豎向土壓力效應系數；
J——管道內水重效應系數；
CQI、Cj、C加、CQ.、％―分別為設計內水壓力、地面車輛荷教、地面堆積荷載、溫度作用和地基不均勻沉降的效應系數；
Dl-變形滯后效應系數；
——分別為鋼管管道結構自重、豎向土壓力和管內水
重作用下
8、柔性管管壁截面的最大彎矩系數；
A—豎向壓力作用下柔性管的豎向變形系數；
K,——抗滑穩(wěn)定性抗力系數；
Km——管壁截面的設計穩(wěn)定性抗力系數；
Ki——抗浮穩(wěn)定性抗力系數；
加、幾.“、人、九?一分別為管道結構自重、豎向土壓力、管內水重和地基不均勻沉降的分項系數，
/Q——設計內水壓力、地面車輛荷載、堆積荷載和溫度作用的分項系數；
嘰―可變作用的組合系數；
A——可變作用的準永久值系數.
3.1 材質標準
3.1.1 鋼管的管材強度等級不應低于Q235,其質量應符合現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700的要求。
3.1.2 鋼管的焊接材料應符合下列要求：
1手工焊接用
9、的焊條，應符合現行國家標準《碳鋼焊條》GB/T5U7的要求。選用的焊條型號應與鋼管管材力學性能相適應。
2自動焊或半自動焊應采用與鋼管管材力學性能相適應的焊絲和爆劑。焊絲應符合現行國家標準《燃化焊用鋼絲》GB/T14957的要求。
3.2計算指標
3 .2.1鋼管管材和焊繾的強度設計值，應根據現行國家標準《鋼結構設計規(guī)范》GB50017的規(guī)定采用。
4 .2.2鋼材的物理性能指標應按表3.2.2采用。
?3.2.2銅材的物理性能指標
律性模量E,(N∕mm2)
重度加(kN∕m,)
線膨脹系數α(以每C計)
泊桑比
2.06XIO5
78.5
12×10*i
0.3
10、
4鋼管管道結構上的作用
4.1 作用分類和作用代表值
4.1.1 鋼管管道結構上的作用可分為永久作用和可變作用兩類：
1永久作用應包括管道結構自重、豎向土壓力、管道內水重和地基的不均勻沉降。
2可變作用應包括管道內的設計內水壓力、管道真空壓力、地面堆積荷載、地面車輛荷載、地下水浮力和溫度變化作用.
4.1.2 鋼管管道結構設計時，對不同性質的作用應采用不同的代表值。作用標準值為作用的基本代表值。
對永久作用,應采用標準值作為代表值。對可變作用,應根據設計要求采用標準值、組合值或準永久值作為代表值。作用的組合值或準永久值,應為作用的標準值乘以作用的組合系數或準永久值數。
4.
11、1.3 當鋼管管道結構承受兩種或兩種以上可變作用，且按承載能力極限狀態(tài)的作用效應基本組合進行設計時，可變作用應采用組合值作為代表值.
4.1.4 當按正常使用極限狀態(tài)的作用效應準永久組合進行設計時，可變作用應采用準永久值作為代表值.
4.2 永久作用標準值
4. 2.1鋼管管道結構自重標準值可按下式計算：
G∣*=0.001‰tτdλE (4.2.1)
式中G14--鋼管管道結構自重標準值(kN∕m),
D0—鋼管管道的計算直徑，按圓心至管壁中線計算
t——管壁設計厚度(mm)；
/?―鋼管管材重度，按表3.2.2采用。
4.2.2 作用在鋼管管頂的豎向士壓力?其標準值應按下
12、式計算：
F.r.k=r.H.Oi (4.2.2)
式中FM——豎向士壓力標準值(kN/m)；
Z.——回填土重度(kN∕π√)j
H,—管頂至設計地面的槿土高度(m),
D1-管外壁直徑(m).
4.2.3 鋼管管道內水的重度標準值九可取IOkN/Z.
4.2.4 2.4地基不均勻沉降的標準值，應按現行國家標準《建筑地基基礎設計規(guī)范KB50007的規(guī)定計算確定。
4.3可變作用標準值、準永久值系數
4.3.1 鋼管管道設計內水壓力的標準值,應按下列規(guī)定計算：
1對給水工程，可按下式計算：
FMII=Fn+0.5 <4.3.1-1)
式中FMIl——鋼管管道的設計內水壓
13、力標準值,取不小于0.9?Fwk―鋼管管道的工作壓力標準值(MPa)。
2對排水工程,可按下式計算：
Fwd,k=1.5Fwl, (4.3.1-2)
4.3.2 鋼管管道在運行過程中可能產生的真空壓力，其標準值
Ek可取0.05MPa,準永久值系數可取ψq=0.
4.3.3 地面堆積荷載產生的豎向壓力標準值q111k可取IokN∕π√,準永久值系數可取自=0?5。
4.3.4 地面車輛輪壓產生的管頂處豎向壓力標準值及其準永久值系數，可按下列規(guī)定確定：
1單個輪壓產生的管頂處豎向壓力標準值，可按下式計算
4.3.4-1),
q*=(Qa：S(；+l,4z) (4.3.4-1)
14、
式中Qw—車輛的單個輪壓標準值(kN),
Qvk——地面車輛輪壓產生的管頂處單位面積上豎向壓力標準值(kN∕t112),
μa——動力系數，按表4.3.4-1采用；α—單個車輪的著地分布長度(m)；b-單個車輪的著地分布寬度(m),z—車行地面至管頂的距離(m).
?4.3.4-1動力系數人
“)沿輪船著地寬度的傳逢 (b)沿輪給著地長度的傳遞
圖4.3.4-1她面車輛單個輪壓的傳遞分布
2兩個以上輪壓產生的管頂處豎向壓力標準值，可按下式計算(圖4.3.4-2)：
(4. 3. 4-2)
WaQa
R-I
(α÷1.4z)(116+￡d,l.4z)
式中
15、H一車輪總數量；
d——地面相鄰兩個輪壓間的凈距(m).
3地面車輛運行荷載的準永久值系數,應取Wq=O.5.
4.3.5溫度作用標準值可按管道閉合溫差士25C計算，準永久值系數可取人=L0。
4.3.6地下水的浮托力標準值應按最高地下水位計算，地下水的重度標準值可取IOkN/nr?.
GO沿輪的著地寬度的傳遞 (b)沿輪胎著地長度的傳遞
圖4.3.4-2地面車輛兩個以上輪壓的傳遞分布
5基本設計規(guī)定
5.1 一般規(guī)定
5.1.1 本規(guī)程采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，以可靠指標度貴管道結構的可靠度。除管道穩(wěn)定驗算外，均采用分項系數設計表達式進行設計。
5.1.
16、2 鋼管管道結構應按下列兩種極限狀態(tài)進行設計：
1承載能力極限狀態(tài)：管道結構達到最大承載能力，管壁因材料強度被超過而破壞；管道結構作為剛體失去平衡而上浮或滑移；管壁截面喪失檢定.
2正常使用極限狀態(tài)：管道的豎向變形超過正常使用的變形。
5.1.3 在確定結構分析模型時，鋼管管道按柔性管計算，并按彈性體系計算內力，不考慮非彈性變形引起的內力重分布。
5.1.4 土弧基礎設計和施工采用的土弧中心角度，應按下列規(guī)定確定：
1應在結構計算采用的土弧中心角的基礎上增加15°?20°;
2對素土平基敷設的管道，可按土弧中心角為20°計算。
5.1.5 埋地鋼管管道，當其敷設方向改變處的一佛或
17、兩惻設有柔性接頭時，應對敷設方向改變處進行抗滑穩(wěn)定驗算，抗滑穩(wěn)定性抗力系數K,不應小于1.5o
5.1.6 1.6當采用重力式支墩或樁基抗滑時,應按相應規(guī)范的規(guī)定驗算，當采用鋼管管道與土壤間的摩擦力抗滑時,所需要的管道長度應按本規(guī)程第6.2.4條的規(guī)定進行驗算。
5.2 承載能力極限狀態(tài)計算規(guī)定
5.2.1鋼管管道結構按承教能力極限狀態(tài)進行強度計算時，結構上的各種作用均應采用作用設計值。作用設計值應為作用分項系數與作用代表值的乘積.
5.2.2鋼管管道結構進行強度計茸時，應滿足下列要求：
y.S≤R (5.2.2)
式中‰—管道結構?要性系數，應根據現行國家標準《給水排水工程管道結
18、構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定采用。對給水輸水管道，當單線輸水時取1.1,雙線輸水和配水管道取1.0;污水管道取1.0;雨水管道取0.9；
S—作用效應組合的設計值；
R——鋼管管道結構抗力設計值，應按第3?2節(jié)的規(guī)定確定。
5.2.3鋼管管道進行強度計算時，作用效應的基本組合設計值應按下式確定，
S=ZgiCcιG,k+TGmCivF,,λ÷∕gwCCWGwll÷ZcCq4Aj÷≠?Yq
(Cq.wdF*j+Cog+C0mqmk÷Co,Ftk) (5.2.3)
式中 ∕cι——鋼管管道結構自重分項系數,取L2)
女,“、幾,——豎向土壓力、地基不均勻沉降分項系數，取1.27；
19、
幾W——管內水重分項系數,取1.2?
Ccι,Cc.w,C0w—分別為鋼管管道結構自重、豎向土壓力及管內水重的效應系數；
/Q——設計內水壓力、地面車輛荷載、地面堆積荷載和溫度作用的分項系數，取1.4，
CQ.1、C6、Cq?、Cq、Cq,—分別為設計內水壓力、地面車輛荷
曲Uk而毋卸怯於也曲生田InbhjL
不均勻沉降的效應系數；
Gk——鋼管管道結構自重標準值（kN∕m）；
FmII——管道單位長度上管頂豎向士壓力標
準值；
F-卜——管道的設計內水壓力標準值；
GWfc—管道內水重標準值；
q”——地面車輛輪壓產生的管頂處單位面積上豎向壓力標準值；
‰—地面堆
20、積荷載產生的豎向壓力標準值；
Fa——溫度作用標準值；
△s——地基不均勻沉降標準值；
≠f——可變作用的組合系數?取0?9。
5.2.4對管壁翻面進行穩(wěn)定驗算時，各種作用均應采用標準值，并滿足設計穩(wěn)定性抗力系數KM不低于2.O的要求。
5.2.5對埋地在地下水水位以下的鋼管道，應根據最高地下水水位和管道復士條件驗算抗浮穩(wěn)定性。驗算時各種作用應采用標準值，并應滿足抗浮穩(wěn)定性抗力系數K不低于1.1的要求。
5.2.6按承載能力極限狀態(tài)計算時,各種作用組合的工況應按表5.2.6的規(guī)定采用。
表5.2.6按承載能力極限狀態(tài)計算的作用組合
計算
項目
計算
工況
永久作用
可
21、變作用
豎向土壓力Fn
管內水重GW
竹自
?G1
不均勺沉降2
設計內水壓力
地面車輛荷裁
Qv
地面堆枳荷載
友空
壓力Fv
浮托
力Ffw
源度
作用F,
強度計算
1
V
√
√
Δ
M
M
2
7
7
Δ
√
7
杭浮
1
V
續(xù)衰5.2.6
計算
項目
計算
工況
永久作用
可變作用
驍向上壓力F“
管內水重Gw
管自
KG1
不均勻沉降?s
計水力F_設內壓F
地面車輛荷載
q?
地面堆積
荷載
q?
真
22、空壓力F,
浮托
力Fw
溫度
作用F,
管壁穩(wěn)定驗算
1
7
√
XZ
2
√
√
注：費中“V”標記的作用為相應工況應予計算的項目J△”標記的作用應按具體設計條件一定采用.
5.3正常使用極限狀態(tài)驗算規(guī)定
5.3.1 鋼管管道按正常使用極限狀態(tài)驗算時，各種作用效應均應采用作用代表值計算。
5.3.2 鋼管管道按正常使用極限狀態(tài)進行變形驗算時,作用效應設計值Sd可按下式計算：
Sd=CGF’q+Cq弧q& (5.3.2)
式中qik——地面車輛荷載W或地面堆積荷載93,應根據設計條件采用其中較
23、大者。
5.3.3 鋼管管道在準永久組合作用下，?大豎向變形限值應按下列規(guī)定采用：
1當內防腐為水泥砂漿時，?大豎向變形不超過0?02以?O.03Dβ;
2當內防腐為延性良好的涂料時，最大豎向變形不應超過0.03D0~0.04Dto
6承載能力極限狀態(tài)計算
6.1 強度計算
6.1.1 鋼管管道的強度計算，應滿足下列要求：
M≤∕ （6.1.1-1）
‰σ≤∕ （6.1.1-2）
式中內一鋼管管壁截面的最大環(huán)向應力（N∕mπ√）,
L-鋼管管壁截面的最大組合折算應力（N∕mr112）;
η—應力折算系數，可取0.9；
/??鋼管管材或焊縫的強度設計值，按第3.2.1條的
24、規(guī)定采用。
6.1.2 鋼管管壁截面的最大組合折算應力，應按下式計算：
σ-η +o：—a”K （6.1.2）
式中小——鋼管管壁截面的縱向應力（N∕mm2）.
6.1.3 鋼管管壁截面的最大環(huán)向應力6應按下式確定：
σβ=r^-÷^4 （6.1.3-1）
N=伙YqF Lobo
(6.1. 3-2)
M=φ
AMGnt+7g.“AeFfk+ygwAwTOGWk+TQWcAeqikDI)FO6。
l÷0.732a紗
(6.1.3-3)
式中 仇——管壁計算寬度（mm）；
φ—彎矩折減系數,取0.7?1.0,/0——管壁計算厚度（mm）,取t0=t-2i
M-在荷
25、載組合作用下鋼管管壁截面上的最大環(huán)向彎矩設計值（N?mm）I
N—在荷載組合作用下鋼管管壁截面上的最大環(huán)向軸力設計值（N）,
Ed——鋼管管惻土的綜合變形模It（N/mm?）,當為單線敷設時可按附錄B采用；當為雙線敷設或與其他管線合槽施工時,其取值應根據實際情況具體確定；
Ep——鋼管管材彈性模餐（N∕mm2）,
AgdE/e——分別為鋼管管道結構自重、豎向土壓力和管內水重作用下管壁截面的^大彎矩系數，可按附錄A確定；
Di——管外壁宜徑（mm）.
6.1.4 鋼管管壁的縱向應力應按下式計算：
Ok=?σ?iψtYq<*^pΔT+a （6.1.4）
式中vp—鋼管管材泊松比；
26、
α一-鋼管管材線膨脹系數；
?T—鋼管管道的閉合溫差；
外一地基不均勻沉降引起的縱向應力，可按彈性地基h的長梁計算確定.
6.2 穩(wěn)定驗其
6.2.1 鋼管管壁截面的穩(wěn)定性驗算，應滿足下式要求：
FEk2K∕Fγ+qQ （6.2.1）
式中FEL——鋼管管壁截面的臨界壓力（N∕mι√）,
Rk——管內真空壓力標準值（N∕mm3,
Krt——鋼管管壁截面的設計穩(wěn)定性抗力系數，應按第
5.2.4條的規(guī)定采用。
6.2.2鋼管管壁截面的臨界壓力應按下式計算：
FEh=3G-vp2)?y.2(?-1)(1+G(6?2.2)式中n——鋼管管壁失穩(wěn)時的折紿波數，其取值應使FEh為最
27、小并為不小于2的正整數；
V.—鋼管兩側胸腔回填土的泊桑比，應根據土工試驗確定。
6. 2.3鋼管管道的抗浮驗算，應滿足下式的要求：
∑Fck≥KfFlw.k (6.2.3)
式中∑Fck——各種抗浮作用標準值之和，
F-II——浮托力標準值；
Kr—抗浮穩(wěn)定性抗力系數?應按第5.2.5條的規(guī)定采用.
6.4.4 當鋼管管道在敷設方向改變處一側或兩側有柔性接頭時.柔性接頭距敷設方向改變處的距離/應滿足下式的要求：
-(6.2.4-1)FIk
A=9(D∣-2fo)2 (6.2.4-2)
式中A——鋼管橫截面流水面積(mD，
Fib——鋼管管道的設計內水壓力標準值(kN∕r
28、112),K.——抗滑穩(wěn)定性抗力系數，按5.1.5的規(guī)定采用；Fft——管道單位長度摩擦力標準值(kN∕m),
a 管道轉角I
6.4.5 管道單位長度摩擦力標準值Ffk可按下式計算,
居L界匕?！斗?專氏+號)+必盧(Dl2"
(6.2.5)
式中出——鋼管管道與土壤間的摩擦系數,應根據試驗確定；當缺乏試驗資料時，可采用0.25~0.4.
7剛度驗算
7. 0.1鋼管管道在準永久組合作用下的最大豎向變形驗算，應滿足下式要求：
Rd.mM≤wDθ (7.0.1)
式中Wd.3—管道在準永久組合作用下的最大豎向變形；U——管道的計算直徑，可按管壁中心計算，
φ—變形百分率,按
29、第5.3,3節(jié)的規(guī)定采用.
7.0.2鋼管管道在準永久組合祚用下的最大變形豎向Wd.a,應按下式計算：
max
(7. 0.2)
_DLK/(F,v.k+WqikDI)EpIp+θ,061EdrJ
式中DL——變形滯后效應系數,取1.0-1.5∣
Kb—豎向壓力作用下柔性管的豎向變形系數，按附錄A
確定：
Ip——鋼管管壁縱向截面單位長度的截面慣性矩(mm，)。
8構造規(guī)定
8. 0.1鋼管管道的設計厚度應采用計算厚度加構造厚度，構造厚度為2mmo
8. 0.2鋼管件的管壁設計厚度，應采用直管管壁的設計厚度加1~2mτn°
8.0.3鋼管件中的三通、四通、又通等的開孔處
30、，應進行孔洞加固。
8.0.4鋼管施工制作的下列指標，應在有關的設計文件中規(guī)定。
1管子制作的橢圓度不得大于0.01D1；在管節(jié)的安裝端不得大于0.005D-
2對接管節(jié)的管端切口角應吻合，誤差不應超過壁厚的1/4。管端接口間原量不得大于2.5mm,當不符合要求時應補加短管連接。
3對接管口的中心偏差，當管徑小于120Omm時不得大于Immj當管徑不小于1200mm時不得大于2mm。
4對接管節(jié)的管口平面偏差不得大于1.5mm.
5組裝管節(jié)時，管節(jié)的縱向焊縫應放置在與鉛直線成45°的部位，并應將相鄰管節(jié)的縱向焊縫位置錯開.
6鋼管的對接焊縫應予焊透。制作時，其對接焊縫的質量等級應
31、不低于二級并符合設計文件的要求。施工安裝時，其對接環(huán)向焊縫的質量應符合《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268的規(guī)定。
8.0.5管壁上的開孔和接入支管部位應避開焊縫，且不應開設矩形孔洞。
粗砂或細碎石鋪設。管底以上部分人工土弧砂基礎的尺寸可根據工程需要的砂基角度確定。管底以下部分人工土弧砂基礎的厚度可按下式確定，但不宜大于O.3mβ
λd≥0.1(l÷D) (8.0.6)
式中hi―管底以下部分人工土弧砂基礎厚度(m)；D 管內徑(m).
8.0.7管道周圍回填土的壓實系數，應在有關的設計文件中明確規(guī)定。當管底以下部分為人工土弧基礎時，壓實系數不應大于0.9o管底以上部分的
32、人工土弧基礎和管兩例胸腔部分的回填土壓實系數，應根據設計要求確定。
8.0.8施工中應嚴格控制管道豎向變形。當管道直徑較大，管頂覆土較深時,應采用預加變形等措施。
8.0.9鋼管管道內外壁的防腐做法，必須符合國家現行有關標準的規(guī)定。
8.0.10鋼管用于輸送飲用水的給水工程管道時，艇內防腐材料必須符合國家現行有關衛(wèi)生標準的要求，確保對人體健康無害。
附錄A鋼管管道在各種荷載作用下的
最大彎矩系數和豎向變形系數
鋼管道在各種荷載作用下的最大彎矩系數和豎向變形系數,可按表A采用。
表A?大彎矩系效和豎向變形系效
項目
土弧基礎中心角
20-
60,
90,
120*
1
33、50,
管道自重Ar,
0.202
0.134
0.102
0.083
0.077
穹矩系數
豎向土壓力Ae
0.255
0.189
0.157
0.138
0.128
一
管內水位Ae
0.202
0.134
0.102
0.083
0.077
變形系數
豎向壓力h
0.109
0.103
0.096
0.089
0.085
附錄B管側土的綜合變形模量
B.0.1管側土的綜合變形模量應根據管側回填土的土質、壓實密度和基槽兩側原狀土的土質,綜合評價確定。
B.0.2管惻土的綜合變形模量及可按下式計算：
Ed=SEe （B.0
34、.2）
式中E.——管側回填土在要求壓實密度下的變形模量（MPa）,應根據試驗確定；當缺乏試驗數據時，可按表B.0.2T采用；
ξ—與管中心處槽寬度）和D1的比值及Et與基槽兩側原狀土變形模量En的比值有關的計算參數，按表B.0.2-2確定。
?B.0.2-1曾倒回填土和粕倒原狀土的變形模?（MPa）
EI填±壓實系數（%）
85
90
95
100
土的類別
450
礫石、碎石
5
7
10
20
砂礫、砂夾石,細鮑土含量不大于12%
3
5
7
14
同上，細粒土含量大于J2%
1
3
5
35、
10
咕性上或給上（wLV50%）,
砂恒含量大于25%
1
3
5
IO
續(xù)表B.O.2-1
7_回填土壓實系數（%）
—_1
85
90
95
100
擊我
土的類別
450
粘性土或加上（WLV50%），
砂粒含量小于25%
—
1
3
7
注，1表中數值適用于IOm以下,土I當雙土超過Iom時，上表敷值偏低,
2回填土的變形模量E,可按要求的壓實系數采用I表中的壓實系數（％）指設計要求回填土壓實后的干密度與核士相同壓實能量下最大干需度的比值,
3基槽兩例原狀土的變形模量ElI可按標
36、準貫入度試JftWi擊敗確定I
4Wj,為粘性土的液限；
5細檢之指粒徑小于0.075mm的土，
6砂粒指粒徑為0.075~2.0mm的士,
?BO.2-2計茸*敷￡
?ξ,∕D∣F,∕≥Xs
1.5
2.0
2.5
3.0
4.0
5.0
0.1
3.06
2.04
1.63
1.40
1.17
1.05
0.2
2.50
1.83
1.52
1.34
1.15
1.04
0.4
1.80
1.35
1.35
1.24
1.11
1.03
0.6
1.43
1.29
1.21
1.15
1.07
1.02
0.8
37、
1.18
1.18
1.09
1.07
1.03
1.01
1.0
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.5
0.73
0.78
0.82
0.86
0.93
0.98
2.0
0.57
0.64
0.7
0.76
0.86
0.95
2.5
0.47
0.54
0.61
0.68
0.81
0.93
3.0
0.40
0.47
0.54
0.61
0.76
0.90
4.0
0.30
0.37
0.44
0.51
0.67
0.87
rA
八
ΛOA
ΛQ4T
38、
A49
ΛWY
A02
本規(guī)程用詞說明
一、為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下,
1表示很嚴格，非這樣做不可的：
正面詞采用“必須”;反面詞采用“嚴禁工
2表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：
正面詞采用“應”;反面詞采用“不應”或“不得”.
3表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：
正面詞采用“宜”或“可"，反面詞采用“不宜”。
二、條文中指定應按其他有關標準執(zhí)行時?寫法為“應按……執(zhí)行”或“應符合……要求（或規(guī)定）”。
中國工程建設標準化協(xié)會標準
給水排水工程
埋地鋼管管道結構設計規(guī)程
CECS141:2002
條文
39、說明
目次
1總 則 29
2主要符號 30
3材 料 31
4鋼管管道結構上的作用 32
5基本設計規(guī)定 34
6承載能力極限狀態(tài)計算 37
7剛度驗算 40
8構造規(guī)定 41
附錄A鋼管管道在各種荷載作用下的最大彎矩系數和豎向變形系數 42
附錄B管側土的綜合變形模量 43
1.0.1-1.0.2本設計規(guī)程是對原規(guī)范《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84中第七章鋼管一節(jié)的修訂，主要適用于城鎮(zhèn)公用設施及工業(yè)企業(yè)中一般給水排水工程埋地鋼管管道的結構設計。按照過去市政工程的習慣，埋地鋼管管道較多用于給水工程的輸水管線和配水管網中。.近年來，有些排水和污水資源化再利用
40、工程也采用了埋地鋼管管道。為此，本規(guī)程修訂后適當增加了在排水工程中應用的條款。
1.0.3本條明確本規(guī)程是按照現行國家標準《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332規(guī)定的原則進行編制。在結構設計上采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法，改變了原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84中采用的單一安全系數設計方法。同時,將原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69—84中的柔性管設計模式?由原蘇聯JI.M.EMejlMiHoB提出的模式（以下簡稱“耶式”）改為國際通用的美國SPangMr模式（以下簡稱“斯式”兀這是本次修訂的主要方面。
1.0.4本條說明，對于承受偶然荷載的或修建在特殊
41、地基上的鋼管管道.如地震區(qū)、濕陷性黃土或膨脹土等地區(qū).應按照國家現行的有關標準進行設計，本規(guī)程不再重復規(guī)定。
1.0.5埋地鋼管管道屬柔性管道，回填土的質量:等對鋼管管道受力的影響至關重要。因此，本條強調在施工中除符合本規(guī)程的有關規(guī)定外?尚應符合現行國家標準《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268的規(guī)定。
2主要符號
2.0.1、2.0.3本節(jié)給出的主要符號,其構成方法以及主體符號和上，下標用字等，均按照《工程結構設計基本術語和通用符號》GBJ132-90的規(guī)定確定。
3.1 材質標準
3.1.1 本條規(guī)定了用于鋼管管道的鋼材，一般均采用Q235鋼，其力學性能和化學成份應符合
42、現行國家標準《碳素結構鋼》GB/T700的要求。對于重要的城市給水工程的輸水管道，宜選用性能優(yōu)良的平爐和氧化轉爐生產的鎮(zhèn)靜鋼。
3.1.2 本條規(guī)定了鋼管焊接材料的質量要求，以保證鋼管連接材料的強度等指標不低于母材的相關指標。
3.2計算指標
3.2.1本條規(guī)定，鋼管的強度設計值應按照《鋼結構設計規(guī)范》GB50017的規(guī)定采用。
3.2.2本條給出了鋼材的物理力學性能指標。
4鋼管管道結構上的作用
4.1 作用的分類和作用的代衰值
1.1 .1本條針對施加于給水排水工程埋地鋼管管道結構上的各種作用，根據《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332規(guī)定的原則，分為永久作用和可變作
43、用兩類.與原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84相比，在永久作用中增加了管道結構日前和管道內水重。對于大口徑鋼管道，此兩項作用引起的內力不可忽略。
1.2 .2-4.1.4均按照《給水排水水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332規(guī)定的原則確定。
4.2 永久作用標準值
4. 2.1-4.2.3在永久作用標準值中，管道結構自重、管頂豎向土壓力和管道內水重等的計算方法均參照《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定采用。與原《給水排水工程結構設計規(guī)皰》GBJ69-84相比，將豎向土壓力標準值的計算，由按剛性管道計算改為按柔性管道計算.
4.3 可變作用標準值、準永久值系數
44、
4.3.1
1設計內水壓力標準值與工作壓力標準值的關系，是沿用原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84中對給水管道的要求。式中0?5MPa的數值，主要是考慮施工驗收時試驗壓力或運行使用中的水錘余壓。
*?q√r挑“-raa山業(yè)帕;宙h??林gp?*t的E?±66TQ經驗,設計內水壓力標準值與工作壓力標準值之比可取1.5.
4.3.2-4.3.6這些條款給出了真空壓力、地面車輛等可變荷載的標準值，系沿用原規(guī)范的數據。其準永久值系數是按照《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的原則確定。
5基本設計規(guī)定
5.1 一般規(guī)定
5.1.1 1~5.1.2根據《給水排水工程管道
45、結構設計規(guī)范》GB50332的要求，本規(guī)程按《工程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50153和《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50068規(guī)定的原則，采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)設計方法。除管道整體穩(wěn)定驗算外,均采用分項系數設計表達式進行設計，改變了原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84中單一安全系數的設計方法，這是本次修訂的主要方面。對鋼管管道按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)進行設計。承載能力極限狀態(tài)是以鋼管結構的內力是否超過其承載力為依據，正常使用極限狀態(tài)是以鋼管結構的豎向變形是否超過允許限值為依據。表達式中的作用分項系數、作用組合系數、結構構件抗力分項系數和結構重要性系數均根據《工
46、程結構可靠度設計統(tǒng)一標準》GB50153規(guī)定的原則，結合鋼管管道運行的實際情況,經分析確定。
5.1.3 本條規(guī)定，埋地鋼管管道進行內力分析時，應按柔性管計算。根據《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定，對于埋設在地下的圓形管道結構，應根據管道結構剛度與管周土體剛度的比例α,來判別屬于剛性管道或柔性管道，
式中Ett—管材的彈性模盤；
Ed—管側土的綜合變形模量；
t——鋼管的管壁厚度；
妙 取售牯珈觸件笆蟲a
當α,≥l時按剛性管道計算；當at
47、
5.1.4 考慮到施工中可能出現的不利因素，參考日本等國的經驗?土弧基礎的中心角要在計算中心角的基礎上加大一定角度,一般15。~20二
5.1.5 埋地有壓管道在其敷設方向改變處將產生推力,在一般情況下，由于鋼管管道整體連接,其推力可自身平衡。但當敷設方向改變處附近設有柔性接頭時，管道將失去平衡，此時應根據柔性接頭的位置采用不同的抗滑措施。當柔性接頭距敷設方向改變處較遠時，可采用鋼管與土壤間的摩擦力抗滑，抗滑穩(wěn)定性抗力系數1.5.系根據《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定確定。
5.2 承載能力極限狀態(tài)計苒規(guī)定
1. 2.1~5.2.2本條根據《給水排水工程管道結構設
48、計規(guī)范》GB50332的原則,規(guī)定了承載能力極限狀態(tài)的計算要求。其中管道重要性系數九，對給水和排水工程中不同類別、不同可靠度要求的管道，規(guī)定了不同的取值。與原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84按材料種類給定不同的強度設計調整系數相比，更加符合工程實際。
5. 2.3本條給出了鋼管管道強度計算時,作用效應組合設計值的表達式及各種作用的分項系數、組合系數。根據《建筑結構荷載規(guī)范》GB50009的規(guī)定，作用效應組合設計值的表達式有兩種，第一種是對永久作用和參與組合的各可變作用中效應最大的可變作用直接采用設計值效應,即XgCg九和加CQQHJ,對其他可變作用分別采用乘以組合值系數伙i的設計
49、值效應；第二種是對仝部參與組合的各可變作用統(tǒng)乘一個組合系數處。對第二種方式?當組合系勤〃第中∩Qftt.HFTitrffM所#的水挑水T理牯珈沿4+趣站9
GBJ69-84的安全度相協(xié)調，且應用簡便，因此采用了公式（5.2.
3）所列的表達式。其中自重及管內水重的分項系數Xg1=I.2、豎向土壓力分項系數ys=L27、設計內水壓力和地面車輛荷載，地面堆積荷載和溫度作用分項系數%=L4,均按《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的有關規(guī)定確定，其作用效應按第6.1節(jié)的規(guī)定計算。
6. 2.4-5.2.5條文對鋼管管道的兩種穩(wěn)定驗算做了規(guī)定，與原規(guī)他的規(guī)定基本協(xié)調，但有兩點修改:一是
50、管壁環(huán)向穩(wěn)定安全系數由原規(guī)范的2.5改為2.0,主要是考慮修改后的規(guī)范對原臨界壓力計算模式取消了土壤負抗力的作用，故相應調整了安全系數;二是將抗浮安全系數由L05,提高到1.1,主要是考慮工程中浮托力變異性較大,很難精確計算.實踐中普遍認為原取值偏低，應予提商。
7. 2.6本條給出了承載能力極限狀態(tài)計算時的各種作用組合,補充了抗浮驗算時作用的蛆合表。
5.3 正常使用極限狀態(tài)驗算規(guī)定
5.3.1 -5.3.2條文提出的要求，是根據《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定，進行正常使用極限狀態(tài)驗算時，作用效應均按作用代表值計算。對鋼管管道，其代表值包括豎向土壓力的標準值和地面
51、可變作用準永久值。
5.3.3 本條針對鋼管管道不同的內防腐材料，規(guī)定了在準永久組合作用F的最大豎向變形限值。根據工程實踐經驗,該值的大小主要與材料的延性有關。對水泥砂漿內防腐，給出了一定的幅度，工程中可按手工涂抹或機械成型等不同延性情況選用。
6承載能力極限狀態(tài)計算
6.1 強度計算
6. 1.1-6.1.2條文給出的應力折算系數"=0.9,是根據原《給水排水工程結構設計規(guī)范》GBJ69-84的應力組合系數%二L12換算確定.最大組合折算應力表達式與原規(guī)范GBJ69-84一致,仍采用第四強度理論公式。
7. 1.3為了與《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332協(xié)調一致，對原規(guī)
52、范GBJ69-84的管壁應力計算模式進行了修改，采用了美國“斯式”模式。主要原因有：一是，原規(guī)范GBJ69-84中原蘇聯的“耶式”模式存在一些問題，如對管周土壤負抗力是否可靠，水平向土壓力與側向土壤抗力重復計算是否合理等一直有爭議；二是.國內外的資料說明，柔性管道在土壓力作用下的內力和變形均采用“斯式”模式計算，能與國際做法協(xié)調一致。
鋼管管道的內力和變形計算公式可做如下假定：
1鋼管管道在外壓及內水壓力等組合荷載作用下，管道的環(huán)向彎矩和豎向變形可由三部分組成，如下圖所示：一為管頂豎向壓力及與之平衡的反力產生的彎矩與變形，二為管道兩側土壤水平抗力形成的彎矩與變形；三為內水壓力復圓產生的彎矩
53、與變形。
2豎向變形值近似等于水平變形值。
3參考美國、R本等國的資料，在采用“斯式”計算外壓與設計內水壓力組合時,為考慮設計內水壓力使管道豎向變形減小等因素而引入折減系數外當土壤回填模量較低、內壓較高時可取0.7,對排水管道可取1.0.
4管壁截面上最大彎矩M的計算公式，可利用豎向壓力及
與之平衡的反力產生的彎矩與變形的關系進行計算。按上述假定給出了本條所列公式.
hsF
三三
據第5.2節(jié)、第6.1.1.6.1.2條和本條的綜合分析,修改后的設計可靠度與原規(guī)范GBJ69-84的安全度基本一致。
8. 1.4縱向應力的計算基本沿用了原規(guī)范的公式。
增加了地基不均勻沉
54、降引起的應力,該值的計算?可根據工程的實際情況,按照彈性地基上的長梁計算確定。
6.2 穩(wěn)定驗算
6.2.1 本條沿用了原規(guī)范的規(guī)定。
6.2.2在原規(guī)范GBJ69-84中，鋼管穩(wěn)定計算中的臨界壓力是采用“耶式”得出的公式，即：
p_2Ep(∕-L)z±×3_1 員
cr'k^3(1-匕)'f√^(n2-l)(l+V.)
該式的第二部分是土壤抗力效應。該效應為整個管壁橫截面上的全部正、負抗力效應.對負抗力效應的可靠性一直有爭議，不宜考慮，因此修訂后采用了R本藤田博愛氏提出的公式,將土壤抗力的效應減少了二分之一，即只計入正效應，在分母中增加了2。
6.2.3 鋼管管道的抗浮驗算是
55、這次修訂中增加的內容。當地下水位較高時，在設計及施工中均應驗算鋼管管道的抗浮的穩(wěn)定性。
6.2.4 根據管道運行和檢修的要求，在輸水管道及配水管網中往往設置閘門及柔性接頭。當這些柔性接頭距管道敷設方向改變處較近時，由于內水壓力的作用將產生不平衡力。為保證此處鋼管的穩(wěn)定性,應采取下列抗滑稔定措施:在管道敷設方向改變處設置混凝土支墩、鋼筋混凝土樁或利用管壁與土壤間的摩擦力等。顯然，鋼管管道利用管壁與土壤間的摩擦力來抵抗不平衡力是比較經濟的。這樣做不需要增加工程量，只需滿足一定的安全長度。在一般情況F,柔性接頭的布置是留有余地的。
-≡====≡≡≡
第一種分布
6.2.5 管道單位長度
56、上土壤摩擦力的計算公式，國內現行相關標準中有兩種形式：第一種是假定作用于管道上的土壓力沿管徑的水平和垂直方向均勻分布，垂直方向的土壓力值為管頂處土壓力值，水平方向的土壓力值按管中水平點的側向土壓力值計算,如圖所示。第二種認為作用于管道上的壓力沿管周非均勻分布，管頂處的土壓力值為該處的垂直土壓力值，管中水平點的土壓力值為該點的側向土壓力值，其余各點的壓力值為該點垂直和水平土壓力在徑向的投影值。經比較,第二種比較符合實際。
7剛度驗算
本章對鋼管的剛度驗算做出了規(guī)定。將原規(guī)范GBJ69-84中按“耶式”計算的管道豎向變形公式，改為按“斯式”計算。理由同6.1.3條說明。
本章采用的“斯式”變
57、形公式,符合《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定.
8構造規(guī)定
8.0.1-8.0.6基本沿用了原規(guī)范GBJ69-84的規(guī)定，主要從鋼管的制造、施工等方面提出要求。其中第8.0.2、8.0.3條是根據以往的工程經驗確定的。第8.0.4條中，增加了焊縫的質取等級要求。
8.0.7本條強調了鋼管管道回填土夯實密度的重要性。對柔性管道的覆度和變形設計,均需考慮土壤的抗力作用.管道周圍回填土夯實密度的高低，直接影響土壤抗力的大小，是鋼管管道安全、經濟、合理設計的關鍵，在設計、施工中均應充分重視。
8.0.8本條強調施工中要嚴格控制管道的豎向變形。對口徑較大的管道，為克服自重變形
58、等不利因素可采用預加負變形等措施，例如可在回填土前在管道內設置臨時的豎向支撐或加大管側回填土的密實度等，使管道產生一定量的負變形。一些工程實踐證明，采用上述措施可取得良好效果.
8.0.9鋼管管道的防腐質量很重要，是影響鋼管管道耐久性的關鍵因索，在設計、施工時均應充分重視。
8.0.10對輸送飲用水的管道，規(guī)定了內防腐材料必須符合國家現行衛(wèi)生標準的要求，此點非常重要。對內防腐材料是否符合衛(wèi)生標準的判斷，必須由省級及以上部門指定的檢測單位的正式檢測報告做出?以確保對人體健康無害.
附錄A鋼管管道在各種荷載作用下的
最大彎矩系數和豎向變形系數
本附錄給出的各種系數，是美國SPangIer
59、公式中所對應的各項系數。
附錄B管側土的綜合變形模量
管側回填土的變形模量是柔性管道設計的重要參數.在以往的柔性管道設計中采用了回填土本身的變形模量。實際上，該變形模量除與回填上土質、壓實程度有關外,還受溝槽寬度和兩側原狀土土質的影響。根據國外有關資料，應根據上述因素綜合進行評價。按《給水排水工程管道結構設計規(guī)范》GB50332的規(guī)定，對管到何填土變形模量進行修正時?綜合修正系數可按下式計算：
?+s晨/及 c8?°?n
式中e-綜合修正系數；
S回——與溝槽寬和管外緣寬的比例有關的計算參數；
E「管側回填上的變形模量；
Ejl——溝槽兩惻原狀土的變形模量.
附錄B表B.0.2
60、-2中的數據，是根據公式（B.0.1）計算而得，方便使用。
《給水排水工程埋地鋼管管道結構設計規(guī)程》CECS141:2002勘誤次
頁
行（敗部位）
正
2
14
Wnm
v‰χ
3
9
0
t
3
IS
CQS
Cs
6
12
準永久值數
準永久值系數
8
式4.3.4-2
dj41
d,+L4z
9
2
d
d,
11
16
C“Cqs
GSVG
11
倒2
CQS
G&
13
倒4
不超過
不應超過
14
式6.1.3—3分母中
rβ
Q
14
式6.1.3-2
我
Ψc
15
13
61、
m
in
15
式6.1.4
%
!5
倒6
(FSV,k+夕ik)
孕+死k+glk)I2ro )
16
式6.2.2
/
16
12
在Jft設方向
在水平敷設方向
頁
行（成部位）
俁
正
16
倒6
轉角：
轉角.
16
式6.2.5
》,九5（也+也+g）
r?z?ψ?4(w?+τ))
16
倒I
軼人注釋
γl——回填土的■度，當有地下水時應采用回培士的有效重度.
17
式7.0.I
夕
%
17
10、12
R
A
19
8
不應大于0?9
應控制在0.85-0.90
22
表B.0.2-2倒8
1.181.18
1.181.13
22
衰B.0.2-2倒
10
1.801.35
1.801.52
38
公式
丫：t匕
v；GV,
43
公式
%.
(%.)
CECS141-2002 給水排水工程 埋地鋼管管道結構設計規(guī)程
