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　　2．初始縫隙值δ對(duì)鋼襯應(yīng)力的影響

　　初始縫隙值δ對(duì)鋼襯應(yīng)力的影響也可由下面的算例看出，設(shè)r1=200cm，δ＝1.2cm、p＝2mpa，k0＝40mpa/cm，則δ由0變?yōu)?mm時(shí)，鋼襯應(yīng)力由85.5mpa添加到171mpa。

　　初始縫隙值δ的改動(dòng)很大，影響其大小的要素  很多，也適當(dāng)雜亂，不易準(zhǔn)確判定。初始縫隙首要由以下幾種縫隙構(gòu)成：

　　(1)施工縫隙δ0：回填的混凝土在凝聚過程中開釋的水化熱使鋼襯脹大，混凝土凝聚往后溫度康復(fù)正常，混凝土和鋼襯均發(fā)作縮短，在鋼襯和混凝土以及混凝土與巖石之間構(gòu)成縫隙。

　　施工縫隙的大小與混凝土的縮短和施工質(zhì)量有很大聯(lián)絡(luò)，各工程和鋼管的不相同部位也都不相同。平洞和斜度較小的斜井在澆筑混凝土?xí)r，鋼管兩邊易于平倉振搗，回填混凝土的質(zhì)量較易保證；而頂、底拱部位易于構(gòu)成較大空位，故施工縫隙沿管周的分布是不均勻的。減小施工縫隙的有用措施是前進(jìn)混凝土墊層的澆筑質(zhì)量和進(jìn)行回填及接縫灌漿。一般情況下，假設(shè)管外的混凝土填筑質(zhì)量極好，并進(jìn)行了細(xì)心的接縫灌漿，則δ0可取0.2mm。

　　(2)巖石的塑性蠕變縫隙δrc。巖石不是徹底彈性體，在長時(shí)間重復(fù)荷載作用下，有有些變形在卸荷后不能康復(fù)，構(gòu)成剩下變形，且在一定時(shí)間內(nèi)會(huì)逐漸增大，其原因是巖體的節(jié)理和裂隙在加荷后閉合而卸荷后不能徹底康復(fù)，這種剩下變形稱為塑性蠕變縫隙。塑性蠕變縫隙的大小與巖體的破碎程度有關(guān)。無缺巖體的剩下變形很小。例如，我國某電站埋管，圍巖較好，建成后5年以內(nèi)實(shí)測的鋼襯應(yīng)力底子沒有改動(dòng)。關(guān)于較破碎的巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿，封堵節(jié)理和裂隙，能有用地減小巖體的剩下變形。

　　日本東川電站的現(xiàn)場試驗(yàn)研討標(biāo)明，巖體的剩下變形和彈性變形存在良好的有關(guān)聯(lián)絡(luò)，剩下變形可用與彈性變形的比值βr標(biāo)明，即

　　(8-51)

　　該電站實(shí)測的βr=0.3～0.6。

　　(3)溫度縮短縫隙。鋼管通水后，因水溫較低，鋼管和圍巖冷卻縮短，與混凝土墊層間構(gòu)成縫隙。在埋管水壓試驗(yàn)的穩(wěn)壓期間，在一定時(shí)間以內(nèi)鋼襯應(yīng)力會(huì)隨時(shí)間逐漸增大，即是因?yàn)殇撘r和圍巖因熱交換逐漸冷卻的作用。鋼襯的徑向溫降縮短可用下式核算

　　式中，和分別為鋼材的線脹系數(shù)和泊松比，為鋼襯充水前后的溫差。

　　假設(shè)施工時(shí)節(jié)選擇不當(dāng)，δst可以達(dá)到恰當(dāng)數(shù)值。

　　圍巖破碎區(qū)和開裂的混凝土襯圈，溫降后縫隙值增加。其徑向變位為

　　式中，和分別為圍巖的線脹系數(shù)和巖壁充水前后的溫差，為圍巖破碎區(qū)影響系數(shù)，可按表8-6查取。

　　實(shí)習(xí)核算中，總縫隙值取上述三種縫隙之和：

　　δ=δ0+δst+δrc(8-52)

　　但在實(shí)習(xí)核算中，因?yàn)閹r性比照雜亂，圍巖和混凝土襯圈縮短致使的縫隙值難以準(zhǔn)確判定，且數(shù)值不大，一般可以不計(jì)。

　　四、地下埋管的抗外壓安  穩(wěn)分析

　　地下埋管的鋼襯也存在外壓作用下失穩(wěn)的疑問。國內(nèi)外地下埋管發(fā)作的事端中，鋼襯損壞大多是因?yàn)槭芡鈮菏Х�(wěn)形成的。這是因?yàn)榈叵侣窆苁且环N薄殼結(jié)構(gòu)，承受內(nèi)壓的潛在才干恰當(dāng)高，而其反抗外壓的才干較低，但管道放空時(shí)所受外壓力的值或許遠(yuǎn)高于大氣壓力。

　　(一)鋼襯的外壓荷載

　　地下埋管鋼襯所承受的外壓力有以下幾種：

　　(1)地下水壓力。鋼襯所受地下水壓力值，可根據(jù)勘測資料選定。根據(jù)最高地下水位線來判定外水壓力值是穩(wěn)妥的，但常會(huì)使設(shè)計(jì)值過高。一起要分析水庫蓄水和引水系統(tǒng)滲漏等要素  對(duì)地下水位的影響。地下水位線一般不應(yīng)逾越地上。

　　(2)鋼襯與混凝土之間接縫灌漿壓力。接縫灌漿壓力一般為0.2mpa。

　　(3)回填混凝土?xí)r流態(tài)混凝土的壓力。其值決定于混凝土一次澆筑的高度，最大或許值等于混凝土容重乘以一次澆筑高度。

　　(二)埋管鋼襯在外壓下失穩(wěn)的特征

　　鋼村承受流態(tài)混凝土壓力時(shí)，因鋼襯尚無束縛，類似明鋼管承受外壓。鋼村在承受地下水壓力和灌漿壓力時(shí)，現(xiàn)已遭到混凝土墊層的束縛。灌漿壓力沿管周不是均布的，地下水壓力則可認(rèn)為是均布的。

　　埋管鋼襯在周圍巖石的束縛下承受外壓力發(fā)作變形時(shí)，與地上鋼管有很大不相同，如圖8-40所示。假設(shè)外壓值增加到一定值時(shí)，鋼襯將發(fā)作塑性活動(dòng)而致使大變形，有些鋼襯脫離混凝土，而其他有些鋼襯則與混凝土嚴(yán)密接觸，此時(shí)鋼襯已喪失其使用性能，其相應(yīng)的外壓力為臨界壓力。

　　埋管鋼襯的臨界壓力與資料的屈服強(qiáng)度和初始縫隙值直接有關(guān)。這是埋管與明鋼管外壓下失穩(wěn)的重要區(qū)別。

　　(三)鋼襯臨界外壓力核算

　　1．光面鋼管

　　在均勻外水壓力作用下，光面鋼管的核算公式頗多，在我國比照常用的是阿姆斯圖茲(amstutz)公式。國內(nèi)外實(shí)習(xí)工程的地下埋管失穩(wěn)損壞和模型試驗(yàn)失穩(wěn)損壞的實(shí)例說明，其損壞形狀與阿氏公式假定的變形形狀相符，阿氏公式的核算作用比照接近模型試驗(yàn)值。因此我國鋼管設(shè)計(jì)規(guī)范引薦阿氏公式作為首要核算公式。阿氏假定，當(dāng)外壓逾越鋼襯的臨界外壓時(shí)，一有些的鋼襯首要失穩(wěn)，勉強(qiáng)成三個(gè)半波，一個(gè)向內(nèi)，兩個(gè)向外，如圖8-40所示。在被壓屈有些，鋼襯中的最大應(yīng)力達(dá)到了資料的屈服強(qiáng)度σs。根據(jù)以上假定，阿氏導(dǎo)出的臨界外壓力的公式為

　　=(8-53)

　　(8-54)

　　其間σn——鋼襯勉強(qiáng)有些由外壓直接致使的環(huán)向應(yīng)力；

　　核算時(shí)由式(8-53)先用試算法求出σn，再由式(8-54)求pcr。

　　假設(shè)選用高強(qiáng)度鋼，若σs>0.67σb(σb為鋼材的極限強(qiáng)度)，則選用σs=0.67σb。

　　需要指出的是，影響埋管外壓安  穩(wěn)的要素  很多，而且很多要素  難于判定，例如外壓力的大小和分布，縫隙的大小和分布，鋼襯的不圓度和有些缺陷等。因此理論公式的核算作用只能起參看作用。開始核算時(shí)也可用下面的經(jīng)歷公式：

　　(8-55)

　　該公式是根據(jù)38個(gè)不相同國家、不相同試驗(yàn)者在不相一起期得出的模型試驗(yàn)資料，用回歸分析的方法樹立的，其相關(guān)性極好。核算時(shí)，pcr和σs的單位均選用n/mm2。

　　2．有加勁環(huán)的埋管

　　地下埋管的外壓安  穩(wěn)是規(guī)劃中的首要疑問，所以也常常選用增加加勁環(huán)的方法來提高安  穩(wěn)性和在運(yùn)送和施工時(shí)增加鋼襯的剛度。

　　有加勁環(huán)的埋藏式鋼管的抗外壓安  穩(wěn)核算包括加勁環(huán)間管壁的安  穩(wěn)核算和加勁環(huán)斷面的安  穩(wěn)核算兩個(gè)方面。

　　(1)加勁環(huán)的安  穩(wěn)分析

　　加勁環(huán)斷面的安  穩(wěn)分析理論上也可以依照埋藏式光面管公式進(jìn)行，但需要按加勁環(huán)的有用截面進(jìn)行核算。但實(shí)際上，加勁環(huán)嵌固在混凝土中，向內(nèi)變形時(shí)束縛大，很難像潤滑管壁那樣脫離混凝土向內(nèi)勉強(qiáng)，所以一般可以不考慮加勁環(huán)的外壓安  穩(wěn)性疑問，而按強(qiáng)度條件操控，即鋼襯在外壓作用下加勁環(huán)內(nèi)均勻壓應(yīng)力不逾越資料屈服強(qiáng)度的條件來判定臨界壓力：

　　(8-56)

　　式中：f——加勁環(huán)有用截面；

　　l——加勁環(huán)間隔。

　　(2)加勁環(huán)之間的管壁外壓安  穩(wěn)

　　對(duì)加勁環(huán)之間的管壁外壓安  穩(wěn)，現(xiàn)在沒有合理的核算辦法，可以套用帶有加勁環(huán)的明管的外壓安  穩(wěn)核算公式，即認(rèn)為縫隙值很大，這么偏于安  全。

　　(四)避免埋管鋼襯受外壓失穩(wěn)的辦法

　　工程上通常可以選用下面的幾種辦法來提高鋼襯的抗外壓安  穩(wěn)性：

　　(1)下降地下水水壓力是避免鋼襯失穩(wěn)的根柢辦法，比照廣泛選用的辦法是排水廊道結(jié)合排水孔；

　　(2)精心施工做好鋼襯與混凝土之間的灌漿，減小縫隙。但灌漿時(shí)要注意鼓包疑問，可采用暫時(shí)辦法或束縛灌漿壓力；

　　(3)流態(tài)混凝土的外壓力安  穩(wěn)可用暫時(shí)支撐處理或束縛澆筑高度。

　　五、不必鋼襯砌的地下管道