鋼管彎頭處與PCCP管承插口部位位移計算模型研究

趙振龍

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧沈陽 110006）

1 概況

遼寧省某重點供水工程管線標(biāo)采用有壓供水方式，工作水頭0.8～1.5 MPa，主供水管線采用3根DN3200的鋼管或PCCP管，鋼管與PCCP管連接處才用承插的方式柔性連接。按布置要求，部分管線段于鋼管與PCCP管承插口附近的鋼管段設(shè)置了20°角的彎頭。由于承插口為薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)確保在內(nèi)水壓力作用下，臨近鋼管彎頭處的承插口的位移值不超過允許限值，但目前相關(guān)規(guī)范及手冊缺少對這種情況下如何計算的介紹。根據(jù)工程實例，探索2種不同的理論計算方法，以及借助Ansys workbench進行仿真模擬，研究結(jié)論可為以工程設(shè)計提供依據(jù)，也可為類似工程設(shè)計提供借鑒。

2 承插口允許位移值

為保證在壓力水頭作用下，承插口部位不發(fā)生漏水，根據(jù)國家規(guī)范《預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管》，DN3200管雙膠圈接頭允許相對轉(zhuǎn)角為0.7°，單節(jié)管長5 m，相應(yīng)承插口處允許位移值為61 mm。并規(guī)定接頭轉(zhuǎn)角試驗在設(shè)計確定的工作壓力下，恒壓5 min達到允許轉(zhuǎn)角，且不出現(xiàn)漏水即為合格。

3 計算模型

以工程3-16檢修井附近的一處鋼管與PCCP管連接處的承插口為例進行研究分析。鋼管內(nèi)徑3 180 mm，外徑3 220 mm，壁厚為20 mm，水平轉(zhuǎn)角為20°，管中心覆土4.27 m，填土容重19 kN/m3，試驗壓力1.52 MPa，鋼管下部設(shè)置砂墊層，計算摩擦系數(shù)0.35，由填土重、管重及水重引起的滑動摩檫力為109 kN/m。管道兩側(cè)土壓力按靜止土壓力考慮，這種考慮是偏于安全的，由于兩側(cè)填土對稱，土壓力相互抵消，故計算時不計鋼管兩側(cè)土壓力的影響。平面布置見圖1。……