给水排水工程管道结构设计规范

UDC中华人民共和国国家标准PGB50332-2002给水排水工程管道结构设计规范Structuraldesigncodeforpipelinesofwatersupplyandwastewaterengineering2002-11-26发布2003-3-1实施中华人民共和国建设部国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国国家标准给水排水工程管道结构设计规范StructuraldesigncodeforpipelinesofwatersupplyandwastewaterengineeringGB50332-2002批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2003年3月1日中华人民共和国建设部公告第92号建设部关于发布国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》的公告现批准《给水排水工程管道结构设计规范》为国家标准，编号为GB50332-2002，自2003年3月1日起实施。其中，第4.1.7、4.2.2、4.2.10、4.2.11、4.2.13、4.3.2、4.3.3、4.3.4、5.0.3、5.0.4、5.0.5、5.0.11、5.0.13、5.0.14、5.0.16条为强制性条文，必须严格执行。原《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84中相应内容同时废止。本规范由建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。中华人民共和国建设部二零零二年十一月二十六日前言本规范根据建设部(92)建标字第16号文的要求，对原规范《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84作了修订。由北京市规划委员会为主编部门，北京市市政工程设计研究总院为主编单位，会同有关设计单位共同完成。原规范颁布至今已15年，在工程实践中效果良好。这次修订主要是下面两方面的原因：(一)、结构设计理论模式和方法有重要改进GBJ69-84属于通用设计标准，各类结构(混凝土、砌体等)的截面设计均应遵循本规范的要求。我国于1984年发布《建筑结构设计统一标准》GBJ68-84(修订版为《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001)后，1992年又颁布了《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153-92。在这两本标准中，规定了结构设计均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，替代原规范采用的单一安全系数极限状态设计方法。据此，有关设计的各种标准、规范均作了修订，例如《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》等。因此，《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84也必须进行修订，以与相关标准、规范协调一致。(二)、原规范GBJ69-84内容过于综合，不利于促进技术进步原规范GBJ69-84为了适应当时的急需，在内容上力求能概括给水排水工程的各种结构，不仅列入了水池、沉井、水塔等构筑物，还包括各种不同材料的管道结构。这样处理虽然满足了当时的工程需要，但从长远来看不利于发展，不利于促进技术进步。我国实行改革开放以来，通过交流和引进国外先进技术，在科学技术领域有了长足进步，这就需要对原标准、规范不断修订和增补。由于原规范的内容过于综合，往往造成不能及时将行之有效的先进技术反映进去，从而降低了它应有的指导作用。在这次修订GBJ69-84时，原则上是尽量减少综合性，以利于及时更新和完善。为此将原规范分割为以下两部分，共10本标准：1.国家标准(1)《给水排水工程构筑物结构设计规范》；(2)《给水排水工程管道结构设计规范》。2.中国工程建设标准化协会标准(1)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》；(2)《给水排水工程水塔结构设计规程》；(3)《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》；(4)《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》；(5)《给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程》；(6)《给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程》；(7)《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》；(8)《给水排水埋地矩形管管道结构设计规程》。本规范主要是针对给水排水工程各类管道结构设计中的一些共性要求作出规定，包括适用范围、主要符号、材料性能要求、各种作用的标准值、作用的分项系数和组合系数、承载能力和正常使用极限状态，以及构造要求等。这些共性将在协会标准中得到遵循，贯彻实施。本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，由北京市市政工程设计研究总院负责对具体技术内容的解释。请各单位在执行本规范过程中，注意总结经验和积累材料，随时将发现的问题和意见计较北京市市政工程设计研究总院(100045)，以供今后修订时参考。本规范编制单位和主要起草人名单主编单位：北京市市政工程设计研究总院参编单位：中国市政工程中南设计研究院、中国市政工程西北设计研究院、中国市政工程西南设计研究院、中国市政工程东北设计研究院、上海市政工程设计研究院、天津市市政工程设计研究院、湖南大学。主要起草人：沈世杰刘雨生(以下按姓氏笔画排列)王文贤王憬山冯龙度刘健行苏发怀陈世江沈宜强钟启承郭天木葛春辉濯荣申潘家多目次1总则·································································2主要符号·································································3管道结构上的作用··························································3.1作用分类和作用代表值·················································3.2永久作用标准值·························································3.3可变作用标准值、准永久值系数··········································4基本设计规定····························································4.1一般规定·································································4.2承载能力极限状态计算规定················································4.3正常使用极限状态验算规定················································5基本构造要求······························································附录A管侧回填土的综合变形模量·············································附录B管顶竖向土压力标准值的确定···········································附录C地面车辆载荷对管道作用标准值的计算方法·······························附录D钢筋混凝土矩形截面处于受弯或大偏心拉(压)状态时的最大裂纹宽度计算··································································附录E本规范用词说明·······················································1总则1.0.1为了在给水排水工程管道结构设计中，贯彻执行国家的技术经济政策，达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规程。1.0.2本规范适用于城镇公用设施和工业企业的一般给水排水工程管道的结构设计，不适用于工业企业中具有特殊要求的给水排水工程管道的结构设计。1.0.3本规范系根据我国《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001和《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153-92规定的原则进行制定的。1.0.4按本规范设计时，有关构件截面计算和地基基础设计等，应按相应的国家标准的规定执行。对于建造在地震区、湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程管道结构设计，尚应符合我国现行的有关标准的规定。2主要符号2.1管道上的作用Fvk—管道内的真空压力标准值；Fɑ，k—管壁截面失稳的临界压力标准值；qvk—地面车辆轮压传递到管顶处的单位面积竖向压力标准值；Fep，k—主动土压力标准值；Fpk—被动土压力标准值；Fwk—管道内工作压力标准值；Fwd，k—管道的设计内水压力标准值；Qvi，k—地面车辆的第i个车轮所承担的单个轮压标准值；S—作用效应组合设计值；Fsv，k—每延长米管道上管顶的竖向土压力标准值。2.2几何参数A0—管道计算截面的换算截面面积；a—单个车轮的着地分布长度；Bc—矩形管道的外缘宽度；b—单个车轮的着地分布宽度；D0—圆形管道的计算直径；D1—圆形管道的外径；di—相邻连个车轮间的净距；e0—纵向力对截面重心的偏心距；Hs—管顶至设计地面的覆土高度；h0—钢筋混凝土计算截面的有效高度；Lc—管道纵向承受轮压影响的有效长度；Lp—轮压传递至管顶处沿管道纵向的影响长度；r0—圆形管道的计算半径；t—管壁厚度；μ—受拉钢筋截面的总周长；W0—管道换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；Wd，max—管道的最大竖向变形；Wmax—钢筋混凝土计算截面的最大裂缝宽度。2.3计算系数Ce—填埋式土压力系数；Cd—开槽施工土压力系数；Cj—不开槽施工土压力系数；CG—永久作用的作用效应系数；CQ—可变作用的作用效应系数；D1—变形滞后效应系数；Ep—管材弹性模量；Ed—管侧土的综合变形模量；Ka—主动土压力系数；Kd—管道变形系数；Kp—被动土压力系数；Kg—设计稳定性抗力系数；ɑct—混凝土拉应力限制系数；ɑs—管道结构与管周土体的刚度比；γ—受拉区混凝土的塑性影响系数；γG—永久作用分项系数；γ0—管道的重要性系数。γQ—可变作用分项系数；μd—动力系数；vp—管材的泊松比；ρ—钢筋混凝土管道计算截面处钢筋的配筋率；ψ—钢筋混凝土管道计算裂缝间受拉钢筋应变不均匀系数；ψc—可变作用的组合值系数；ψq—可变作用的准永久值系数。3、管道结构上的作用3.1作用分类和作用代表值3.1.1管道结构上的作用，按其性质可分为永久作用和可变作用两类：1永久作用包括结构自重、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。2可变作用包括地面人群载荷、地面堆积载荷、地面车辆载荷、温度变化、压力管道的静水压(运行工作压力或设计内水压力)、管道运行时可能出现的真空压力、地表水或地下水的作用。3.1.2结构设计时，对不同的作用应采用不同的代表值。对永久作用，应采用标准值作为代表值；对可变作用，应根据设计要求采用标准值、组合值或准永久值作为代表值。可变作用组合值，应为可变作用标准值乘以作用组合系数；可变作用准永久值，应为可变作用标准值乘以作用的准永久值系数。3.1.3当管道承受两种或两种以上可变作用时，承受能力极限状态设计或正常使用极限状态按短期效应的标准组合设计，可变作用应采用标准值和组合值作为代表值。3.1.4正常使用极限状态考虑长期效应按准永久组合设计，可变作用应采用准永久值作为代表值。3.2永久作用标准值3.2.1结构自重，可按结构构件的设计尺寸与相应的材料单位体积的自重计算确定。对常用材料及其制作件，其自重可按现行国家标准《建筑结构载荷规范》GB50009的规定采用。3.2.2作用在地下管道上的竖向土压力，其标准值应根据管道埋设方式及条件按附录B确定。3.2.3作用在地下管道上的侧向土压力，其标准值应按下列公式确定：1侧向土压力应按主动土压力计算；2侧向土压力沿圆形管道管侧的分布可视作均匀分布，其计算值可按管道中心处确定；3、对埋设在地下水位以上的管道，其侧向土压力可按下式计算：Fep，k=Kaγsz(3.2.3-1)式中Fep，k—管侧土的压力标准