Q355钢管在超长距离排海管中的应用.pdf
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1、水暖电 :钢管在超长距离排海管中的应用收稿日期:作者简介:曹志杰(),男,正高级工程师,从事给排水结构研究曹志杰(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 )摘要:以某排海管工程为例,对 和 钢材在超长距离顶管中的应用做了比较,在钢管应力和变形计算的基础上,对两种材料钢管壁厚进行了比选,对钢管在反复顶力作用下的应力变化进行了分析,论证了 钢材在超长距离顶管中的优势,且不必考虑疲劳应力的影响。关键词:钢;顶管;排海管;超长距离中图分类号:文献标识码:文章编号:()钢顶管的发展具有悠久的历史,现代社会最早关于顶管技术记载的工程是在 年 年间为美国北太平洋铁路公司敷设的穿越铁路的铸铁管。从 世
2、纪 年代起,英国、法国、日本、德国等国家相继采用了钢管顶管施工技术,日本在 年代以后大力发展了现代化的顶管技术,如长距离顶进时采用中继间等。我国顶管施工法的起步略晚于西方发达国家,初期发展缓慢,近 年间发展速度很快。我国最早 在 年,北 京 运 用 手 掘 式 顶 管 技 术(内 径 )穿越了京包铁路,开创了国内应用顶管技术的历史 。近 多年来,我国完成了多项大口径长距离钢顶管工程,详见表 。表 近年来长距离钢顶管工程主要案例序号年度工程名称管道口径壁厚 管材顶进长度 丹阳市长江黄岗取水管延伸工程 汕头市第二过海顶管工程 黄浦江上游水源地连通管工程 镇江大港水厂一期工程 第四条对澳供水管道工程
3、 过马骝洲、十字门河道顶管工程 平岗 广昌原水供应保障工程磨刀门顶管段 阳澄湖饮水工程 福建省平潭及闽江口水资源配置工程 从上述案例可以看出,大部分长距离钢顶管采用了 钢 材,近 年 来 才 有 个 别 工 程 开 始 采 用 了 钢材。和 钢管材料比较 钢材属于碳素结构钢,钢号冠以“”,代表钢材的屈服点,表示质量等级。钢材属于低合金 高 强 度 结构 钢,新 修 订 后 的 国 家 标 准 低合金高强度结构钢已于 年 月实施,用 钢材取代了 钢材,由此,我国钢结构全面进入高强钢焊接时代,这也是我国钢材与国际接轨的重大举措 ,和 钢材成分和性能比较见表 。表 和 钢材成分和性能比较表 钢材牌号
4、标准质量等级碳含量微量元素屈服强度伸长率冲击吸收功 ,(厚度 )(厚度 )(),(厚度 )(纵向)(横向)(纵向)(横向)注:碳当量 。从表 可以看出,这两种钢材化学成分和物理力学性质明显不同,主要体现在:)屈服强度有明显不同:的屈服强度下限为 。的屈服强度下限为 。比 钢材强度高。但是,随着材质厚度的增加,它们的屈服值都会减小。)两者化学成分不同:钢中含有少量合金元素。由于合金元素的作用,低合金高强度结构钢屈服强度比相同含碳量的碳素结构钢高 ,用低合金高强度结构钢代替碳素结构钢使用,可以减轻结构自第 卷 第 期年 月 山西建筑 重,节约金属材料并延长结构使用寿命。)两者焊接性能不同:钢板由于
5、回火稳定性差,碳钢在进行调质处理时,为了保证较高的强度需采用较低的回火温度,这样钢的韧性就偏低;为了保证较好的韧性,采用高的回火温度时强度又偏低,所以碳钢的综合机械性能水平不高。钢不用预热也不需缓冷,但厚度大于 时需预热 左右,一般用 就可以焊,如果韧性好些的话,也可以建议用 。)两者价格不同:价格上 稍贵点,价格相差 ,所以,选用时可从以上几点综合考虑。如果设计的结构是强度控制,可考虑采用 ,因为 比 钢材强度高,省材料,比 省 ;如果是稳定性控制,可考虑采用 。钢顶管结构分析 工程概况根据排海管线路设计,本工程钢管口径为 ,顶进距离为 ,钢管最大覆土为 ,地下水位取 ,顶管基本位于第层灰色
6、淤泥质粉质黏土层,管顶覆土的内摩擦角取为 (管顶土的加权平均值),管顶覆土的黏聚力 (取管顶土的最小值),管周原状土的变形模量 ,管道闭合温差 ,管道工作内水压力标准值 ,管道真空压力标准值 。地质参数见表 。表 地质参数表土层名称重度 ()抗剪强度 ()渗透系数 ()吹填土(粉质黏土夹黏质粉土)吹填土(黏质粉土夹粉质黏土)淤泥质粉质黏土 黏质粉土 黏质粉土夹粉质黏土 淤泥质黏土 淤泥质粉质黏土 粉砂夹粉质黏土 砂质粉土 粉质黏土 粉质黏土 计算公式计算采用 给水排水工程管道结构设计规范选用理论,该理论认为管体的受力条件类似于“沟埋式”敷管,管顶覆土的变形大于两侧土体的变形,管顶土体重量将通过
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- Q355 钢管 超长 距离 排海管 中的 应用