給排水工程師關(guān)于頂管工程力學(xué)參數(shù)確定
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頂力計(jì)算
本工程采用頂管總頂力計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：
F=F0+F1
F0=αpeBC2π/4
F1=RSL
F0——初始頂力(kN)
F1——管壁摩擦力(kN)
α——綜合系數(shù)，本工程取淤泥質(zhì)土系數(shù)值1
pe——土倉的壓力(kpa)，pe=150kpa
BC=管外徑(m)，取2.238m
R——綜合摩擦阻力(kpa)，本工程取淤泥質(zhì)土值2;
S——管外周長(m)，=3.1415*2.238=7.03m;
L——推進(jìn)長度(m)，本工程考慮L=400m。
初始頂力：F0=1.5*150*2.2382*π/4=885kN
管壁摩擦力：F1=2*7.03*400=5624kN
總推力：F=885+5624=6509kN=651T
說明：以上的管壁摩擦力計(jì)算沒有考慮觸變泥漿減摩效果，施工是采用觸變泥漿減摩，可以有效折減管壁摩阻力。
工具頭正面泥水壓力：F1=π×D2/4×P其中
F1——頂管泥水阻力(t)
D——頂管外徑(m)
σ——頂管泥水最大壓力(t/m2)
σ與土層密實(shí)度、土層含水量、地下水位狀況有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算工具頭正面泥水壓力為50t/m2左右，F(xiàn)1=π×D2/4×P=π×2.2382/4×50=196T
管壁摩擦阻力：F2=S×L×f其中
S—頂管外周長(m)
L—最長一段頂管長度(m)
f—綜合摩擦力系數(shù)(T/m2)
f與管道的埋設(shè)深度、土質(zhì)、地下水位等因素有關(guān)。根據(jù)有關(guān)工程統(tǒng)計(jì)資料和本工程的分析，估算綜合摩擦力系數(shù)f=1.3T/m2。F2=S×L×f=π×2.238×60×1.0=421T
在考慮一次頂進(jìn)距離為60-70m時，頂管總阻力為以上阻力之和：F=F1+F2≈617t
根據(jù)該管徑鋼管的要求，其不能承受的以上頂力，頂力較大，需要增加中繼環(huán)，頂進(jìn)的后座采用4個200T的千斤頂，中繼環(huán)采用10個30T千斤頂，共計(jì)300T。頂管中繼環(huán)布置按照“工具頭20m—中繼環(huán)—后座60m”來布置。另外，頂管過程還要采用減阻措施，通常減少管壁摩擦阻力的措施有：管壁與泥土間壓觸變泥漿減阻(優(yōu)質(zhì)膨潤土拌制而成)，注漿需要管節(jié)間的密封良好，否則漿體會在管節(jié)間泄漏起不到應(yīng)有的作用，減阻效果好時，f—綜合摩擦力系數(shù)可以降低到0.3-0.8T/m2左右，將觸變泥漿的減阻作為保險系數(shù)。
管材受力計(jì)算鋼管內(nèi)徑d=2220mm，厚度t=18mm，每節(jié)管長度6000mm，管的端頭采用焊接接頭。端面受力面積s=π×(2.238×2.238-2.22×2.22)/4=0.063m2
可承受的最大頂力為：F=s×5000T/m2/4=78.8T。
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