对明敷钢管来讲,按荷载的作用方向不同,可以将其分为轴向力、径向力和法向力3种,每种荷载都有其不同的作用分项系数,见表4-2。表4-2中,(2)中的作用分项系数当自重作用效应对结构有利时应采用0.95;γG、γQ、γA分别为永久作用、可变作用、偶然作用的分项系数;管道放空时通气设备造成的气压差作用取值不应小于0.05N/mm2,也不应大于0.1N/mm2。作用在明敷钢管上的各种作用力计算公式及作用方向见表4-3(但风荷载、雪荷载、地震荷载等需查阅现行《水工建筑物荷载设计规范》)。表4-3中,各计算式中符号的含义是P为内水压力设计值;γW为水的重度;H为计算截面管轴处内水压力作用水头(包括静水压力和水击压力);qS为单位管长钢管自重设计值;qW为单位管长管内水重设计值;L为支墩间距;α为管轴与水平面夹角;D0为钢管内径;Dmax和Dmin为渐缩管的最大内径和最小内径;D1和D2为伸缩节内套管的外径和内径;v0为机组满负荷时钢管内水流流速;g为重力加速度;bp为伸缩节止水填料长度;μp为伸缩节止水填料与钢管间的摩擦系数;μ为支座垫板与钢管间或支座上下垫板间的摩擦系数。荷载计算式中的各个变量要按表4-2计入作用分项系数,各个符号的单位同前。表4-3中,上段和下段分别是指镇墩上游侧和下游侧管段(管段从伸缩节断开),顺和逆分别表示发电工况顺水流方向和逆水流方向,序号3.2作用力及顺水流抬高的管段的其他作用力指向应根据具体情况判断。

表4-2　明敷钢管的作用分类及按承载能力极限状态设计时的作用分项系数

表4-3　明敷钢管荷载计算公式

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续表

注：⊙指必须计算的项目。