本节对玻璃钢顶管DN1200玻璃钢夹砂管道进行了结构计算。计算依据是:中华人民共和国建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》(JC/T838-1998);非线性有限元;《顶管施工技术》,以及第一章的设计条件和设计参数。
有源噪声控制由于本顶管工程地质为沙砾地质状况,参照在沈阳市崇山路的顶管工程的顶力实际情况(玻璃钢顶管管径为DN2100以及DN1550,该地质同样为沙砾土质。);并依据理论计算公式,以及参照以往工程实践和工程实测摩擦系数,加之砂土地带顶进必须带土顶进,因此和具有内聚力的土质的玻璃钢顶管相比,摩擦阻力将要大的多。通过理论计算与工程实践经验分析相结合等方法进行顶力计算。获得玻璃钢顶管与沙砾土(内聚力C=0;内摩擦角28-300)的最大摩擦系数为: μ=0.32
在4-5米土压和汽车(汽-20)压力组合作用下并考虑不同土壤内摩擦角情形下,通过已计算
的玻璃钢顶管所受到的最不利外压力,其获得以下单位长度上所受到的最大顶力结果:
f = q*πD*μ=51.86kN/m
考虑在顶进50m的最大总顶力为:
P=L*f=2160kN
1.2 玻璃钢夹砂顶管顶力强度计算
1) 轴向抗压强度
σxc=V0*σ0c +Vc*σcc+Vs*σsc+Vh*σhc=65.0Mpa(管身)
σxc=V0*σ0c +Vc*σcc+Vs*σsc+Vh*σhc=100.0Mpa(管端)
式中:V0、σ0分别为内衬层的体积比率和抗压强度;
Vc、σcc分别为缠绕层的体积比率和抗压强度;
Vs、σdc-acsc分别为增强层的体积比率和抗压强度;
Vh、σhc分别为环向层的体积比率和抗压强度;
2) 强度校核
⏹ 按玻璃钢管的连接处较薄的管壁进行校核,玻璃钢顶管的前后端部可承受的轴向压力为:
P =Л*D0*t*σxc
=Л*1.247*0.0235*100.0*103 =9206kN
安全系数为:
P/F=9206/2160=4.26
⏹ 按管身进行校核,玻璃钢管可承受的轴向压力为:
P =Л*D0*t*σxc
=Л*1.257*0.0285*65.0*103 =7315kN
安全系数为:
P/F=7315/2074=3.38
计算表明:玻璃钢管在受到顶管过程中所产生的最大顶力时,其安全系数分别为4.26和3.38。
玻璃钢顶管的后端在与顶铁接触部位,由于马蹄形铁仅有半圆在作用,顶进时增加了玻璃钢顶管后端的局部应力,这时玻璃钢顶管(在后部较薄处)仍有(4.26/2=2.13)2倍以上的安全系数。
根据在西安、长沙、沈阳玻璃钢顶管工程的实际经验,本设计的玻璃钢顶管一次顶进长度不得超过魔盒防晒霜50米。如必须超过50米,则需进一步增加管壁厚度以及改进结构铺层设计。
第二章 玻璃钢顶管的铺层结构设计
2.1 原材料选择及性能
1)、 增强材料:
玻璃纤维表面毡:无碱,面积质量30g/m2
无碱玻璃纤维布,面积质量300~ 450g/m2
针织毡:无碱,面积质量450g/m2
缠绕纱:无碱玻璃纤维直接无捻粗纱,4800TEX,2400TEX
石英砂:化学成分
SiO2》95%;CaCO3<0.5%;Fe2O3<0.06%;含水量<0.2%;粒径20目—80目;
2)、 结构层树脂
采用邻苯型不饱和聚酯树脂。
粘度(25℃):300—400Cps
树脂浇筑体力学性能
拉伸强度≥60MPa
拉伸弹性模量≥3.0GPa
断裂延伸率1.8%—2.2%
巴士硬度≥40
3) 内衬邻苯树脂煎蛋锅
采用邻苯型不饱和聚酯树脂。
粘度(25℃):400—500Cps
树脂浇筑体力学性能
拉伸强度≥60MPa
拉伸弹性模量≥2.5GPa
断裂延伸率3.6%
巴士硬度≥40
4)材料选购单位
以上原材料从具有很强的技术力量和加工设备、有良好的工程业绩和良好的社会信誉的大型厂家订购。
2.2 铺层结构设计
2.2.1自制防二手烟神器管身铺层设计
1) 管身总壁厚为: t min = 27.1mm SN=11500升华仪