结构复核计算优化方案

结构计算是依据《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》（JC/T838—1998）的要求对内压强设计，对刚度、挠曲变形、外压稳定进行了计算与复核，此外还考虑小洼槽倒虹吸的特殊性，对玻璃钢夹砂管道还做了抗震计算。

5.1.4.1　内压强度计算

内压要求的管壁安全系数：

式中　FS——设计系数；

Nθ——环向拉伸强度；

D——管平均直径。

管壁安全系数满足规范要求。

5.1.4.2　刚度计算

式中　STIF——刚度；

E——环向拉伸强度；

I——单位长度管环弯曲惯性矩。

玻璃钢夹砂管的刚度满足规范要求。

5.1.4.3　挠曲变形计算

（1）径向长期挠曲变形：

（2）径向安装挠曲变形控制值按下式计算：

式中　ΔY/D——径向长期挠曲变形；

DL——荷载长期作用系数；

qC——管顶垂直净土压力；

qL——管顶车辆活荷载；

E′——土壤反作用组合模量，E′=SCE′b=1．3×13．8=17．94MPa；

E′b——管区回填土的土壤反作用模量，取13．8MPa。

经计算，管道挠曲变形及径向安装挠曲变形均小于规范规定。

5.1.4.4　外压稳定计算

（1）在正常安装条件下的管道，通过下式计算屈曲外压：

式中　Rw——水的浮力系数，取1．0；

B′——弹性支撑系数，取0．370；

FS——外压稳定安全系数，取2．5。(www.xing528.com)

（2）标准安装条件屈曲要求如下：

（3）考虑外部动荷载或临时堆土荷载条件屈曲要求如下：

以上各项计算结果满足外压稳定要求。

5.1.4.5　抗震计算

地震对玻璃钢管道沿三维方向有其影响。在这三个方向中只有两个（即与管线垂直和平行的两个方向）会对管道造成损害。

1．地震加速度计算

地震引起的垂直和水平加速度：

式中　aV——垂直加速度，m/s2；

aH——水平加速度，m/s2；

m——无量纲系数，m=2；

C——地震烈度系数，通常取C=（S-2）/100；

S——地震级，通常取1．5倍地震烈度，S=9；

I——地震保护系数，一般取I=1．2；

R——结构灵敏度系数，取1。

2．地震时稳定性校核

式中　Pσ——临界压力，MPa；

P——管载外荷载，MPa；

SF——稳定安全系数，取2．5。

3．地震引起的轴向位移

承插式双O形圈接头不能传递轴向力，但允许管道平移或转动。因此必须确定由地震引起的管道轴向应变，并校核接头滑动量，以保证接头滑动不至于使插口滑出承口。

地震时土壤的应变：

εg=0．000231

由地震引起的管体位移为：

ΔL=εgL=0．000231×12000=2．77mm

上述数据表明，由地震引起的接口位移值很小，完全在接口的调节范围内，可以保证管道安全使用。

综上所述，玻璃钢管铺层结构和厚度设计满足规范要求。