Ⅰ　作用分类和作用代表值

5.2.1　管道结构上的作用，可分为永久作用和可变作用两类：

1　永久作用应包括管道结构自重、预加应力、竖向土压力、侧向土压力、管道内水重和顶管轴线偏差引起的纵向作用。

2　可变作用应包括管道内的水压力、管道真空压力、地面堆积荷载、地面车辆荷载、地下水压力和顶力作用。

5.2.2　管道结构设计时，对不同性质的作用应采用不同的代表值：

1　对永久作用，应采用标准值作为代表值。

2　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。

3　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。

5.2.3　当管道结构承受两种或两种以上可变作用时，承载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中，对可变作用应采用组合值作为代表值。

5.2.4　正常使用极限状态应按长期效应组合设计，可变作用应采用准永久值作为代表值。

Ⅱ　永久作用标准值

5.2.5　管道自重和水重的标准值可按管道的设计尺寸与相应材料单位体积的自重标准值计算确定。常用材料单位体积的自重标准值可按表5.2.5的规定确定。

表5.2.5　常用材料单位体积的自重标准值

5.2.6　作用在管道上的竖向土压力，其标准值应按覆盖层厚度和力学指标确定：

1　当管顶覆盖层厚度小于或等于1倍管外径或覆盖层均为淤泥土时，管顶上部竖向土压力标准值应按下式计算：

管拱背部的竖向土压力可近似化为均布压力，其标准值为

式中：Fsv，k1——管顶上部竖向土压力标准值（kN/m2）；

　　　Fsv，k2——管拱背部竖向土压力标准值（kN/m2）；

　　　γi——管道上部i层土层重度（kN/m3），地下水位以下应取有效重度；

　　　γ——管顶所在土层重度（kN/m3），地下水位以下应取有效重度；

　　　hi——管道上部i层土层厚度（m）；

　　　R1——管道外半径（m）。

2　当管顶覆土不属上述情况时，管顶上竖向土压力标准值应按下式计算：

式中：Fsv，k3——管顶上部竖向土压力标准值（kN/m2）；

　　　Cj——管顶竖向土压力系数；

　　　Bt——管顶上部土压力传递至管顶处的影响宽度（m）；

　　　D——管道外径（m）；

　　　φ——管顶土的内摩擦角（°）；

　　　c——土的黏聚力（kN/m2），宜取地质报告中的最小值；

　　　HS——管顶至原状地面的埋置深度（m）；

　　　Kaμ——原状土的主动土压力系数和内摩擦系数的乘积，黏性土可取0.13，饱和黏土可取0.11，砂和砾石可取0.165。

3　当管道位于地下水位以下时，Fsv，k采用水土分算。

5.2.7　作用在管道上的侧向土压力，标准值可按下列几种条件分别计算：

1　当管道处于地下水位以上时，侧向土压力标准值可按下式计算主动土压力：

(www.daowen.com)

式中：Fh，k——侧向土压力标准值（kN/m2），作用在管中心；

　　　Ka——主动土压力系数，即

2　当管道处于地下水位以下时，侧向水土压力标准值应采用水土分算，土的侧压力按式（5.2.7）计算，重度取有效重度；地下水压力按静水压力计算。

5.2.8　预应力钢丝的有效预应力标准值、应为预应力钢丝的张拉控制应力值扣除相应张拉工艺的各项应力损失值。预应力钢丝的张拉控制应力值不宜超过0.75fptk，fptk为预应力钢丝强度标准值，按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用。

5.2.9　预应力钢筒混凝土顶管应按式（5.2.10）～式（5.2.12）计算以下各项预应力损失值：钢丝应力松弛；混凝土收缩徐变；混凝土环向弹性压缩。

5.2.10　钢丝应力松弛引起的环向预应力损失，应按下式计算：

式中：σs1——钢丝松弛引起的预应力损失（N/mm2）；

　　　σcon——预应力钢丝的张拉控制应力（N/mm2）；

　　　φt——取1.0；

　　　φ——钢丝配筋影响系数，对单层配筋应为1.0。

5.2.11　混凝土收缩徐变引起的预应力损失应符合下列规定：

1　混凝土收缩徐变引起的预应力损失的取值应按表5.2.11的规定确定。

表5.2.11　混凝土收缩徐变引起的预应力损失

注：1 表中σp为管壁环向截面上的法向预应力。
2 f′cu为施加预应力时的混凝土立方体抗压强度，可取0.7fcu，k；fcu，k为管芯混凝土的立方体抗压强度标准值（N/mm2）。

2　管壁环向截面上的法向预应力σp应按下列公式计算：

式中：ns——预应力钢丝弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

　　　Es——预应力钢丝的弹性模量（N/mm2）；

　　　Ec——管芯混凝土的弹性模量（N/mm2）；

　　　σp——管壁环向截面上的法向预压应力（N/mm2）；

　　　Ap——环向预应力钢丝截面面积（mm2）；

　　　Acy——单层配筋时，管芯和钢筒的截面折算面积（mm2）。

5.2.12　预应力钢筒混凝土顶管混凝土弹性压缩引起的预应力损失，应按下式计算：

式中：σs3——混凝土弹性压缩引起的环向预应力损失值（N/mm2）；

　　　ρy——环向预应力钢丝的配筋率（%）。

Ⅲ　可变作用标准值、准永久值系数

5.2.13　管道设计内水压力的标准值可按下式计算：

式中：Fwd，k——管道的内水压力标准值（MPa）；

　　　Fwk——管道的工作压力标准值（MPa）。

设计内水压力的准永久值系数取0.7，但不得小于工作压力。

5.2.14　地面堆积荷载传递到管顶处竖向压力标准值qmk，可按10kN/m2计算，其准永久值系数可取0.5。

5.2.15　地面车辆传递至管顶处的竖向压力标准值qvk，可按现行行业标准《城镇给水预应力钢筒混凝土管管道工程技术规程》CJJ 224的规定确定，其准永久系数可取0.5。当埋深大于2m时可不计冲击系数。

5.2.16　地面堆积荷载与地面车辆轮压可不考虑同时作用。