明敷钢管为三维受力状态,故计算出各个应力分量后应按强度理论进行极限状态验算,若验算结果不满足要求则应重新调整管壁厚度或支墩间距重新计算,直到满足要求为止。

按承载能力极限状态设计时,各计算点的应力应符合下列要求,即

式中,σ为钢管结构构件的作用效应计算值(是各种作用标准值及其分项系数、钢管构件的几何参数等的函数);σR为钢管结构构件的抗力限值(是结构重要性系数、结构系数、焊缝系数和钢材强度设计值的函数)。

按照第四强度理论(畸变能理论)各应力计算点的作用效应为

也可将式(4-31)简化为(www.daowen.com)

σR的计算式为

式中,γ0为结构重要性系数(钢管结构安全级别为Ⅰ时取1.1,当安全级别为Ⅱ时取1.0);ψ为设计状况系数(持久状况取1.0,短暂状况取0.9,偶然状况取0.8);γd为结构系数(按表4-7取值);f为钢材强度设计值,按《水电站压力钢管设计规范》(DL/T 5141)取值。表4-7中,γd适用于焊缝系数φ=0.95的情况(若φ≠0.95,则γd应乘以0.95/φ。主厂房内的明敷钢管γd可增大10%～20%),焊缝系数取值对单面对接焊且有垫板时取0.90、双面对接焊时取0.95(经论证且有可靠技术保障措施时也可取1.0)。

表4-7　结构系数γd参考值