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深度解析钢带波纹管怎样选择合适的环刚度

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深度解析钢带波纹管怎样选择合适的环刚度
国内外不少专家总结近年实际经验和教训,建议尽量选择较高环刚度的钢带波纹管、钢带增强波纹管,尽量避免使用低环刚度(如环刚度4KN/m2以下)的排水管道。
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因为塑料管在外压荷载下是由管材和周围土壤(回填材料)共同来承受外压荷载,所以在敷设情况良好时确实可以使用环刚度较低的管材,在国内外都有不少采用较低环刚度塑料埋地排水管并在相当深埋下或在运输车辆下变形不大的成功实例。
但是,要保证敷设情况良好并不是都能做到的事,同时必然带来成本增加。这是因为:
     (1)某些地区的地质条件不可能实行良好的“管土共同作用”。例如,在上海地区很多工程都敷设在‘烂泥地’里(淤泥层),不能抵抗塑料管变形,所以上海地区的设计部门一般都要求塑料埋地排水管的环刚度在8KN/m2以上。
(2)一条长管线的地质情况实际上在事先很难确切地掌握,管线常常长达几公里,沿线如果加密地质钻孔,代价太高。即使在地质条件比较好的地区也可能在部分地段保证不了达到敷设情况良好的要求。
(3)良好的‘管土共同作用’要求高性能的回填材料。在很多工程中不能用现场的土壤回填,需要从外地购买和运进回填材料,这通常会明显地增加工程费用。所以采用低环刚度节省的管材成本可能还不够补偿增加的工程费用。
(4)我国的管道敷设队伍很多培训不够和缺乏经验,不容易保证施工质量。
(5)根据变形量公式,柔性管受压从圆形向椭圆形变形时形成的土压力分布假定是这个公式成立的前提。分母构成为管材参数和土壤参数的和,单纯从公式看似乎只要土壤参数足够大,管材参数多么小都可以。实际上如果管材环刚度过小,有可能在铺设中不能保持接近圆形,就不可能形成‘管土共同作用’,变形量就不能用前面公式来计算了。这时管材很可能出现压屈失稳现象。
(6)根据近年实用的经验,塑料埋地排水管的失败很多是出现压屈失稳现象。
即使土壤参数——管侧综合变形模量大,乘积也会较小。换句话说,失稳的临界压力会较低,容易出现压屈失稳现象。
 综合考虑以上原因,在设计塑料埋地排水管时尽量选择较高的环刚度,建议如下:
深度解析钢带波纹管怎样选择合适的环刚度
(1)直径在500mm以下钢带波纹管:一般要选择环刚度8KN/m2的管材,只有在地质条件好且没有运输车辆荷载的情况下,可采用环刚度为4KN/m2的管材。不宜选择环刚度为2KN/m2(即环刚度在4KN/m2以下)的管材。
(2)直径在500~1200mm的钢带波纹管:尽量选择环刚度8KN/m2的管材,如果选择环刚度8KN/m2以下的要经过结构设计计算,如变形验算和压屈失稳计算,并严格控制铺设施工的质量,如管道基础、回填材料、分层夯实等。不宜选择环刚度为2KN/m2以下的管材。
(3)直径800mm以上的钢带波纹管:重要工程推荐使用环刚度较高(环刚度 8KN/m2以上)的钢带增强管和玻璃钢夹砂管。如果使用环刚度较低(环刚度8KN/m2以下)的热塑性塑料管,必须经过结构设计计算,并严格控制敷设施工的质量,不要选择环刚度2KN/m2以下的管材。
    (4)对于排送污水的管道尽量选择环刚度较高的钢带波纹管。因为环刚度较高,管材变形量较小容易保证连接处的密封性;应用于排送雨水的埋地排水管则可以选择环刚度较低的管材。
 
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