曲線頂管初探（一）
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁(yè)
關(guān)鍵詞 頂管 曲線頂管
曲線頂管是頂管的前沿技術(shù),只有當(dāng)頂管被工程界廣泛采納后才會(huì)提出曲線頂管問題。目前曲線頂管各國(guó)尚處于研究發(fā)展階段,有些曲線目前已能施工,有些曲線還不能。例如彎曲半徑太小,有可能造成管道失穩(wěn),管道裂縫等嚴(yán)重后果。曲線頂管多用于舊城區(qū)的改造,舊城區(qū)馬路彎曲,管道一般沿馬路敷設(shè),這就需要采用曲線頂管。另一種情況是過江過河的混凝土頂管,有時(shí)為了減少投資,把管軸線設(shè)計(jì)成倒虹管或者拋物線形狀,這也需要采用曲線頂管。曲線頂管比較適合于混凝土管。曲線頂管用于鋼管,則需要很的彎曲半徑,而且必須有中繼環(huán)。
管道的彎曲半徑的小與土質(zhì)、管徑、頂力有關(guān)。土體承載力高,彎曲半徑可以小一點(diǎn);反之,承載力低,彎曲半徑要一點(diǎn)。管道口徑,彎曲半徑要一點(diǎn);反之,管道口徑小,彎曲半徑可以小一點(diǎn)。管段較長(zhǎng),彎曲半徑要一點(diǎn);反之,管段較短,彎曲半徑可以小一點(diǎn)。施工頂力較,彎曲半徑要一點(diǎn);反之,頂力較小,彎曲半徑可以小一點(diǎn)。
一、 混凝土管最小彎曲半徑分析
最小彎曲半徑時(shí)忽略土體承載力和施工頂力影響,僅就管道口徑小、管段長(zhǎng)度、木墊片的厚度三者與最小彎曲半徑的關(guān)系進(jìn)行分析。曲線頂管的軸線,從宏觀上看是曲線,實(shí)際上是折線,是多邊形的一部份,多邊形的邊就是管段長(zhǎng)度。從圖1可知多邊形的邊、角、半徑有如下關(guān)系:
α=l/R
式中 α—中心角(弧度);
l—邊長(zhǎng);
R—多邊形外切圓半徑。
曲線頂管中把管段的長(zhǎng)度看成是多邊形的邊,管段對(duì)應(yīng)的中心角就是多邊形的中心角,管軸線就是多邊形的外切圓。
假設(shè)管道內(nèi)徑為d,壁厚為t,管段長(zhǎng)度為l,木墊片厚度為b,并假設(shè)管道壁厚是內(nèi)徑的1/10,木墊片允許最壓縮率是50%。
即 t=d/10
S=b∙50%
從圖1可知,管段間的轉(zhuǎn)角與管段對(duì)應(yīng)的中心角相等。則曲線的最小彎曲半徑可按下式計(jì)算:
Rmin=l(d+2t)/（b-s）或Rmin=12ld/5b
式中 Rmin—最小彎曲半徑(m);
l—管段的長(zhǎng)度(m);
d—管道內(nèi)徑(m);
t—管道壁厚(m);
b—木墊片厚度(m);
s—木墊片最小壓縮高度(m)。
由上式確定的不同管徑混凝土管的最小彎曲半徑見表1。彎曲半徑太小,會(huì)使管段上應(yīng)力過于集中,使管道混凝土裂縫。這是要力求避免的。
二、鋼管頂管的最小彎曲半徑
無中繼環(huán)的鋼管不能用于曲線頂管。鋼管曲線頂管的最小彎曲半徑的小主要取決于中繼環(huán)布置的間距和中繼環(huán)的允許轉(zhuǎn)角。目前鋼管頂管沿用的老式中繼環(huán)允許轉(zhuǎn)角很小,因此不宜用于曲線頂管。組合密封中繼環(huán)研究成功后,允許中繼環(huán)有較的轉(zhuǎn)角,因此可用于曲線頂管。已知中繼環(huán)的允許轉(zhuǎn)角和間距,鋼管管道的最小彎曲半徑可按下式計(jì)算:
Rmin≥L/2sin(kα/2)
最小彎曲半徑參考值 單位:m 表1
|
公稱管徑(mm) |
木墊片厚0.03 |
木墊片厚0.02 | ||
|
管段長(zhǎng)2.0 |
管段長(zhǎng)2.5 |
管段長(zhǎng)2.0 |
管段長(zhǎng)2.5 | |
|
800 |
128 |
160 |
192 |
240 |
|
1000 |
160 |
200 |
240 |
300 |
|
1200 |
190 |
260 |
288 |
360 |
|
1400 |
224 |
280 |
336 |
420 |
|
1600 |
256 |
320 |
384 |
480 |
|
1800 |
288 |
360 |
432 |
540 |
|
2000 |
320 |
400 |
480 |
600 |
|
2200 |
352 |
440 |
528 |
660 |
|
2400 |
384 |
480 |
576 |
720 |
|
2600 |
416 |
520 |
624 |
780 |
|
2800 |
448 |
560 |
672 |
840 |
|
3000 |
480 |
600 |
720 |
900 |
|
3200 |
512 |
640 |
760 |
960 |
|
3400 |
544 |
680 |
816 |
1020 |
|
3600 |
576 |
720 |
804 |
1080 |
|
3800 |
608 |
760 |
912 |
1140 |
|
4000 |
640 |
800 |
960 |
1200 |
說明:
1.假定土體有足夠的承載力。
2.假定頂力在允許范圍內(nèi)。
3.表中未考慮施工偏差對(duì)彎曲半徑的影響。
式中
Rmin—最小彎曲半徑(m);
α—中繼環(huán)的允許轉(zhuǎn)角,取α=1°;
k—系數(shù),k=0.5;
L—中繼環(huán)間距(m)。
如果中繼環(huán)間距L=60m,則彎曲半徑Rmin≥6875m。
巖土工程師站點(diǎn)
