第18卷第1期2007年2月水资源与水工程学报JournalofWaterResources&WaterEngineeringVol.18No.1Feb.,2007收稿日期:2006-07-20;修稿日期:2006-12-14作者简介:周云(1968-),男(汉族),西安市人,设计室主任,工程师,主要从事水利水电及土建工程设计。压力水管镇墩计算的探讨周云,赵海生,刘崇选(西安市水利建筑勘测设计院,陕西西安710054)摘要:针对水工上压力水管镇墩计算存在的问题,如作用力的计算不分主次、镇墩形式不尽合理、镇墩计算过于繁复,本文提出压力水管镇墩的合理形式及镇墩的计算方法,不仅使镇墩的计算大为简化,而且显著地节约了镇墩的工程量。关键词:压力水管;镇墩;作用力;镇墩的计算中图分类号:TV131.4;TV314文献标识码:A文章编号:1672-643X(2007)01-0079-04DiscussiontocalculatetheabamurusinpressurepipelineZHOUYun,ZHAOHai-sheng,LIUChong-xuan(Xi'anWaterConservancySurveyDesignInstitute,Xi'an,Shaanxi710054,China)Abstract:Pointedtotheproblemsofcalculationofabamurusinpressurepipeline,suchasthecalcula-tionofappliedforcenotmakethedifferenceaswhichwasthemainforceandwhichwasthesec-ondary,formofabamuruswasnotrational,calculationofabamurswastoocomplicated,thisarticleputforwardtherationalformandcalculationmethodfortheabamurusinpressurepipeline,notonlysimplecalculation,butalsotheengineeringamountofabamuruswasobviouslyreduced.Keywords:pressurepipeline;abamurus;appliedforce;calculationofabamurus水电站的引水管、抽水站的出水管、喷灌工程及供水等工程的管道水流都为压力流,管道为压力水管。压力水管镇墩的计算有些问题值得商榷,如作用力的计算不分主次,镇墩形式不尽合理,镇墩的计算过于繁复等。针对以上问题,笔者经过深入研究,并根据文献[1],在本文中论述了作用在压力水管及镇墩上的主要力,各种镇墩的合理形式及镇墩的计算,这样不仅使计算大大简化,而且显著的减少了镇墩的工程量。压力水管镇墩的计算可分为两类:一类管道是明管,管道明设;另一类是暗管,管道地埋(即回填管)。本文仅讨论地埋管镇墩的计算。1作用在压力水管上的力作用在管道上的力可分为沿管轴线方向的轴向力及垂直管轴线的法向力,对于明管管道再将这二力传给支墩及镇墩;对于地埋管,当管道设有基础(座垫)时,管道将力传给基础(座垫)及镇墩;当管道直接敷设在土基上时,管道直接将力传给地基和镇墩。镇墩不一定需要,当管径小、压力小、管道转弯角度小时可不设镇墩。(1)水流拖曳力产生的轴向力P1P1=r�D24hf(1)式中:r为水容重;�为园周率;D为管内径;hf为管道摩阻水头损失;P1与水流同向。拖曳力即水流与管壁的摩擦力,作用在管壁上。(2)管径发生变化时(扩大与缩小)轴向力P2P2=rH�4(D21-D22)(2)式中:H为变径处、阀门及堵头处、分叉及丁字管处、管轴线变化处计算水头;D1、D2分别为管道管径缩小前后的管径;P2方向由管径大头指向小头,与水流方向无关。(3)管道阀门全关及堵头处轴向力P3P3=rH�D24(3)此式为(2)式的特例,即当(2)式中D1=D、D2=0时即为(3)式。如阀门关闭一部分,则P3可用(2)式计算。(4)叉管及丁字管的轴向力P4P4=rH�d24(4)式中:d为支管的管径;P4方向沿支管轴线且指向主管。(5)弯管处内水压力的轴向力P及合力R(图3、图4、图5)P=rH�D24(5)R=2Psin�2=2rH�D24sin�2(6)式中:�为弯管的转弯角度。R的方向沿园弧中心角的平分线,且由弯管凹面指向凸面。(6)弯管处水流的离心力R1R1=rV2g�D22sin�2(7)式中:V为管中水流的速度;g为重力加速度。R1方向与R同。(7)管道水平敷设时管重G1及水重G2G1=q1L(8)式中:q1为单位长管重;L为管段长。G2=r�D24L(9)管重及水重垂直管轴线方向向下。管内水重是管道内水压力在径向的合力。(8)斜坡上管道的管重及水重及其分力(图1)斜坡上管道管重及水重沿管轴线斜向下的分力(轴向力)T1及T2T1=G1sin�=q1L(10)式中:�为管线与水平面的夹角。T2=G2sin�=r�D24Lsin�(11)管重及水重沿管轴法向的分力NN=(G1+G2)cos�(12)N指向坡内,管重及水重产生之抗滑力(轴向力)P5=f(G1+G2)cos�(13)(9)管道由于温度变化产生之轴向力。管道埋在地下,受温度影响小...
