CECS214-2006 自承式给水钢管跨越结构设计规程.docx
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1、CECS 214:2006中国工程建设标准化协会标准自承式给水钢管跨越结构设计规程design specification for self-sustaining longitodinallyover-crossing structure of steel pipe of water supply中国工程建设标准化协会标准自承式给水钢管跨越结构设计规程design specification for self-sustaining longitudinallyover-crossing structure of steel pipe of water supplyCECS 214:2006主编
2、单位:上海市政工程设计研究院批准单位:中国工程建设标准化协会施 行 日 期 : 2 0 0 7 年 4 月 1 日前 言根据中国工程建设标准化协会(89)建标委字第19号文关于 下达推荐性工程建设标准计划的通知的要求,制定本规程。本规 程是在广泛调查研究的基础上,认真总结实践经验,借鉴国内外有 关研究成果和技术经验,广泛征求有关单位和专家的意见,并结合我国给水钢管跨越工程建设的实际情况编制而成。本规程系根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标准 GB 50068和工程结构可靠度设计统一标准GB 50153规定的原 则,采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,并与国家现行有关的结构专业设计标准协
3、调一致。本规程的主要内容有:总则、材料、钢管结构上的作用、基本设 计规定、内力计算、强度计算、稳定计算、挠度验算、支墩、基本构造及施工要求、有关附录和计算例题,共11章、6个附录。根据国家计委计标19861649号文关于请中国工程建设标 准化委员会负责组织推荐性工程建设标准试点工作的通知的要求,现批准发布协会标准自承式给水钢管跨越结构设计规程,编号为 CECS 214:2006,推荐给工程建设设计、施工和使用单位采用 。本规程由中国工程建设标准化协会管道结构专业委员会 CECS/TC17 归口管理,由上海市政工程设计研究院(上海市圆明 园路133号,邮编200002)负责解释。在使用中如发现需
4、要修改或补充之处,请将意见和资料径寄解释单位。主编单位:上海市政工程设计研究院参编单位:中国市政工程西南设计研究院中国市政工程中南设计研究院1 北京市市政工程设计研究总院上海自来水管线工程有限公司主要起草人:范民权 胡云程 郭天木 李雯荣 王文贤徐关兴 鲁文美 严 勤 王金玉 王 毅中国工程建设标准化协会2006年12月22日2 目 次1 总 则 (1)2 主要符号 (2)3 材 料 (5)3.1 材质标准 (5)3.2 计算指标 (5)3.3 钢筋 (6)3.4 混凝土 (7)4 钢管结构上的作用 (8)4.1 作用分类和作用代表值 (8)4.2 永久作用标准值 (8)4.3 可变作用标准值
5、、准永久值系数 (9)4.4 偶然作用标准值、准永久值系数 (11)5 基 本 设 计 规 定 (12)5,1 一般规定 (12)5.2 承载能力极限状态计算 (13)5.3 正常使用极限状态计算 (15)6 内力计算 (17)6.1 平管 (17)6.2 折管 (21)6.3 拱管 (27)7 强 度 计 算 (31)7.1 计算原则 (31)7.2 平管 (33)7.3 折管 (36)1 7.4 拱管 (37)8 稳定计算 (39)8.1 平管 (39)8.2 折管 (40)8.3 拱管 (42)9 挠度验算 (45)10 支 墩 (46)10.1 一般规定 (46)10.2 支墩计算 (
6、47)11 基本构造和施工要求 (49)11.1 一般规定 (49)11.2 管道支座 (50)11.3 管道现场拼装和架设 (53)附录 A圆弧形管(拱管)在全跨竖向荷载作用下拱脚内力系数表 (54)附录B圆弧形管(拱管)在温度作用下拱脚内力系数表 (55)附录C圆弧形管(拱管)在侧向水平荷载作用下拱脚内力系数表 (56)附录D 圆弧形管(拱管)在半跨水重作用下拱脚内力系数表 (57)附录E折管计算实例 (58)附录F拱管计算实例 (66)本规程用词说明 (76)附:条文说明 (77)2 1 总 则1.0.1 为了在自承式给水钢管跨越结构设计中,贯彻执行国家的 技术经济政策,做到技术先进、经
7、济合理、安全适用、确保质量,制定本规程。1.0.2 本规程适用于城镇公用设施和工业企业中的自承式给水 平直形管(简称平管)、折线形管(简称折管)、圆弧形管(简称拱管)钢管跨越结构设计。同类的排水钢管可参照执行。1.0.3 本规程系根据现行国家标准建筑结构可靠度设计统一标 准GB 50068 和工程结构可靠度设计统一标准GB 50153 规定 的原则进行制定,并符合现行国家标准给水排水工程管道结构设计规范GB 50332 的有关规定。1.0.4 按本规程设计时,对于一般性荷载的确定、构件载面计算 和地基基础设计等,应按相应的国家标准的规定执行。对于兴建 在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区,有特殊
8、设计要求和特定情 况下的给水钢管跨越结构设计,尚应符合国家现行有关标准的规定 。1.0.5 钢管管道施工时,尚应遵守现行国家标准给水排水管道工程施工及验收规范50268的规定。1 2 主 要 符 号2.0.1 作用和作用效应F. 压弯失稳临界力;Faw流水压力标准值;Fr 融冰压力标准值;Fv 管道内真空压力;Fw 管道内的工作内水压力;Fwd 管道内的设计内水压力;q 雪荷载作用设计值或竖向分布活荷载设计值;9w 风荷载作用标准值;M 计算截面处的弯矩;V 计算截面处的剪力;N 计算截面处的纵向轴力;H 计算截面处的水平推力;R 计算截面处的竖向反力;P 飘流物对支墩撞击力标准值;T 扭矩;
9、t温差标准值; 管壁环向应力;x管壁纵向应力;t 管壁剪应力; 管壁最大组合折算应力或管壁环向拉应力;o 内水压力产生的环向拉应力; 钢管支承处环向弯曲应力;f 钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值; 2 f 焊接管的焊缝抗弯强度计值;Vex 竖向作用下的跨中挠度;S 使用效应组合设计值。2.0.2 几何参数D 、n 钢管外直径、外半径(mm);D、r 钢管内直径、内半径(mm);t管壁计算厚度(mm);l- 平管或折管跨度(mm);L 拱管跨度(mm);s折管斜管段斜长(mm);L 折管斜管段水平投影长度(mm);L折管水平管段长度(mm);S. 拱管轴线弧长(mm);0折管斜管段倾角();I 钢
10、管截面惯性矩(mm);W 钢管截面抵抗矩(mm);A 管壁计算截面积(mm);n 钢管截面回转半径(mm);i 折管水平段长度与斜管段长度之比;bo- 折管管段的折算长度(mm); -折管管段的长细比;f 拱管的矢高(mm);拱管矢跨比f/L; 拱管半圆心角(弧度);So 拱管当量计算长度(mm);R 拱管圆弧半径(mm)。2.0.3 计算参数、系数K.- 折管水平作用时的弯矩计算参数;K: 折管温度作用时内力计算参数(N mm); 3 、2分别为折管全跨、单侧斜管段在竖向作用下的内力计算参数;s折管在半跨竖向作用时内力计算参数; 折管在水平作用时内力计算参数;s、b折算长度系数;折管轴心受压
11、稳定系数;折管节点处轴向压力比值;ax钢管道的线膨胀系数(1/);K. 支墩抗滑安全系数;K 支墩抗倾安全系数;Yo管道的重要性系数;Cc 永久作用的作用效应系数;Co 可变作用的作用效应系数;Yg永久作用分项系数;Yo可变作用分项系数;pp钢管管材的泊桑比;4.可变作用的作用组合系数;4a可变作用的准永久值系数;4m 拱管轴心受压纵向挠曲系数。4 3 材 料3.1 材 质 标 准3.1.1 钢管及其支承的钢材强度等级不应低于 Q235, 其质量应 符合现行国家标准碳素结构钢GB/T 700 的要求。3.1.2 钢管结构的连接材料应符合下列要求:1 手工焊接用的焊条应符合现行国家标准碳钢焊条G
12、B/T5117 的要求,选用的焊条型号应与钢管及其支承的钢材物理性能相适应。焊条型号宜采用E4300E4313;2 自动焊接或半自动焊接应采用与钢管管材物理性能相适 应的焊丝和焊剂。焊丝应符合现行国家标准熔化焊用钢丝GB/T 14957 的要求;3 普通粗制螺栓、锚栓应符合现行国家标准碳素结构钢GB/T 700 的要求。3 . 2 计 算 指 标3.2.1 钢管管材和焊缝的强度设计值,应根据现行国家标准钢 结构设计规范GB 50017 的规定采用。3.2.2 钢材的物理性能指标应按表3.2.2的规定采用。表3.2.2 钢材的物理性能指标弹性模量E(N/mm)剪变模量G(N/mm)线膨胀系数1(
13、以每计)质量密度p(kN/m)泊松比v2.061057.91041210-678.50.33.2.3 普通螺栓、锚栓连接的强度设计值,应根据现行国家标准钢结构设计规范GB 50017的规定(表3.2.3)采用。 5 表3.2.3 普通粗制螺栓连接的强度设计值(N/mm)螺栓、锚栓的钢材牌号抗拉ft抗剪f抗拉f普通螺栓Q235170140锚栓Q2351403.3 钢 筋3.3.1 钢筋混凝土结构中的钢筋宜采用 HPB235(Q235) 级 、HRB335(20MnSi) 级钢筋。3.3.2 钢筋的强度标准值应具有不小于95%的保证率。热轧钢筋的强度标准值系根据屈服强度确定,钢筋的强度标准 值fy
14、 应按表3 . 3 .2的规定采用。表3.3.2 钢筋强度标准值(N/mm)种 类符号d(mm)fy热轧钢筋HPB235(Q235)中820235HRB335(20MnSi)中650335注:热轧钢筋直径d 系指公称直径。3.3.3 钢筋的抗拉强度设计值f, 及抗压强度设计值f, 应 按 表 3.3.3的规定采用。当构件中配有不同种类的钢筋时,每种钢筋应采用各自的强度设计值。表3.3.3 钢筋强度设计值(N/mm)种 类符号f,f,热轧钢筋HPB235(Q235)甲210210HRB335(20MnSi)9300300注:在钢筋混凝土结构中,轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于30
15、0N/mm 时,仍应按300N/mm 取用。6 3.3.4 钢筋弹性模量 E, 应按表3.3.4的规定采用。表3.3.4 钢筋弹性模量(10N/mm)种 类E、HPB235级钢筋2.1HRB335级钢筋2.03.4 混 凝 土3.4.1 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值 fa 、f 应按现行 国家标准混凝土结构设计规范GB 50010 的规定采用。3.4.2 混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度设计值f.、f.应按现行国 家标准混凝土结构设计规范GB 50010 的规定采用。3.4.3 混凝土受压或受拉的弹性模量 E. 应按现行国家标准混 凝土结构设计规范GB 50010 的规定采用。3.4.4 混
16、凝土泊松比v. 可采用0.2。3.4.5 混凝土剪变模量,可按相应混凝土强度等级弹性模量的 0 .4倍采用。3.4.6 混凝土线胀系数ac 可采用110-5(1/)。3.4.7 钢筋混凝土构件不得采用氯盐作为防冻、早硬的外加剂。 需采用其他外加剂时,应符合现行国家标准混凝土外加剂应用技 术规范GB 50119 的规定,并根据试验,鉴定其适用性及确定相应 的掺入量。3.4.8 最冷月平均气温低于一5的地区,外露的钢筋混凝土支 墩的混凝土应保证具有良好的抗冻性能,其抗冻等级应按现行国 家标准给水排水工程构筑物结构设计规范GB 50069 的规定采 用 。7 4 钢管结构上的作用4.1 作用分类和作
17、用代表值4.1.1 钢管结构上的作用,按其性质可分为永久作用、可变作用 和偶然作用三类。1 永久作用应包括钢管道结构自重、管道内外防腐材料重、 管道保温层重、管道附属设施重、管道内水重、支墩自重及土压力(竖向和侧向)等。2 可变作用应包括压力管内的静水压力(工作内水压力或设 计内水压力)、真空压力、风荷载、雪荷载、温度作用、施工安装荷载或检修荷载,流水压力、融冰压力等。3 偶然作用指撞击力。4.1.2 钢管结构设计时,对不同的作用应采用不同的作用代表值。1 对永久作用,应采用标准值作为代表值。2 对可变作用,应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。4.1.3 当负管结构承受两种或
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- CECS214-2006 自承式给水钢管跨越结构设计规程 CECS214 2006 给水 钢管 跨越 结构设计 规程