地面车辆荷载对埋地市政给水管道的作用

2011-10-20郑州市市政工程勘测设计研究院给水分院

河南科技 2011年9期

郑州市市政工程勘测设计研究院给水分院王冰贺洁

地面车辆荷载对埋地市政给水管道的作用

郑州市市政工程勘测设计研究院给水分院王冰贺洁

近几年，频频发生城市自来水管道爆管事故，爆管原因有很多，比如管道老化、管道规划位置不合理、管道埋置深度不合理、地面车辆过载等等。根据《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）（以下简称《规范》）的规定，埋设在市政道路车行道下的给水管道，受到包括结构自重，土压力（竖向和侧向）、预加应力、管道内的水重、地基的不均匀沉降、地面人群荷载、地面堆积荷载、地面车辆荷载、温度变化、压力管道内的静水压、管道运行时可能出现的真空压力、地表水或地下水的作用，这些作用或多或少对管道都会产生一些不利影响。但是，根据爆管原因分析，市政道路上密集的车流通过和车辆超载给管道带来的破坏最大。本文，笔者通过管道受荷计算，对地面车辆荷载对埋地给水管的作用作出分析。

一、车辆荷载的主要技术指标、尺寸及横向布置

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）的规定，公路桥涵设计时，汽车荷载分为公路Ⅰ级和公路Ⅱ级两个等级，汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。给水管道受到的汽车荷载采用车辆荷载。车辆荷载主要技术指标见表1。

表 1 车辆荷载主要技术指标

车辆荷载的立面、平面尺寸及横向布置如图1所示。

二、埋地给水管道受荷计算

按照本规范规定的多个轮压的传递分布图，埋置在不同深度的给水管道受到的地面车辆的作用力分布范围，如图2所示。

多排轮压综合影响传递到给水管道顶部的竖向压力标准值可按下式计算：

式中，qvk为轮压传递到管顶处的竖向压力标准值（kN/m2），Qvi，k为单个的i个车轮承担的单个轮压标准值（kN），ai为i个车轮的着地分布长度（m），bi为i个车轮的着地分布宽度（m），H为从车行地面至管顶的深度（m），μD为动力系数，地面在管顶0.7m之上时，μD取值＝1.0，n为车轮的总数量，ma为沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数，mb为沿车轮着地分布宽度方向的车轮排数，dbj为沿车轮轮着地分布宽度方向，相邻两个车轮间的净距（m），daj为沿车轮着地分布长度方向，相邻两个车轮间的净距（m）。