[實用新型]聚乙烯玻璃鋼組合結構排水管

有效

• 申請號: 201721074051.4
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN207195859U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 劉建華;汪勝;梁東山
• 申請（專利權）人: 廣東中科華冉智網科技有限公司
• 主分類號: F16L9/133
• 分類號: F16L9/133;F16L57/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種聚乙烯玻璃鋼組合結構排水管，特別涉及一種增強型結構壁塑料排水管。

背景技術

埋地塑料排水管具有內壁光滑摩阻力小、接口嚴密不滲漏、耐腐蝕性能好等優點，廣泛應用在排水管道工程中。目前應用較多的管材結構形式有雙壁波紋管、鋼帶增強管、纏繞結構壁管、鋼塑復合管等，從管材的材料分有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯，市政工程中應用較多的是聚乙烯PE排水管。排水管道設計中，是按照管道在正常使用極限狀態下，組合荷載作用下管道最大豎向變形不超過5%的計算管徑，豎向變形量與管道覆土厚度、地面荷載、管材的環剛度等參數有關。塑料管材一個主要參數就是環剛度，是管道抵抗環向變形的能力，是管材的一項主要力學指標。管材的環剛度S_P=EI/D₀³，E為材料的彈性模量，I為管壁單位長度的截面慣性矩，D₀為圓形管材計算直徑。從公式可以看出，管徑一定時，E和I與環剛度成正比，在材料確定后，截面慣性矩就是影響環剛度的唯一因素。截面慣性矩指截面各微元面積與各微元至截面上某一指定軸線距離二次方乘積的積分。截面慣性矩是衡量截面抗彎能力的一個幾何參數，排水管材可視為一個圓環，圓環的截面慣性矩公式為：I=πD⁴-d⁴/64，D為管外徑，d為管內徑，增加壁厚可以提高管材的截面慣性矩，但使用的材料較多，成本增加。通過改變單一的截面形式，采用組合截面提高管材的截面慣性矩是一種有效的辦法。雙壁波紋管、內肋增強結構壁管、克拉管等都是通過增加波紋壁或者肋管提高管材的截面慣性矩，從而達到增強管材環剛度的目的。但這些結構壁的設置并未充分發揮增加的材料對截面慣性矩應有的作用，以聚乙烯螺旋纏繞的中空圓形結構壁克拉管為例，結構壁高度是指管道內壁至螺旋波峰的距離，螺旋結構壁纏繞時，圓形結構壁內的PP波紋管是用作內膜的，對截面慣性矩作用忽略不計，中空圓形結構壁的截面慣性矩可以等效為：結構壁的PP波紋管外裹塑料的面積，這個面積可以等效為寬為結構壁的外徑，厚為面積除以寬度的矩形實心壁，矩形實心壁位于空圓形結構壁的中心中心以外的半圓面積與中心以內的半圓面積平均，以該面積乘以圓形結構壁中心到管道中心距離的平方，即為中空圓形結構壁的截面慣性矩，中空圓形結構壁是間隔螺旋纏繞的，結構壁的寬度占螺距的比例折算每延長米的圓形結構壁的截面慣性矩，才是圓形結構壁對管材環剛度起作用的截面慣性矩。從這一分析可以看出等效的圓形結構壁的塑料面積，并沒有放置在發揮作用的管道最外層，因此，外壁為波紋的纏繞結構壁B型管外壁為波峰波谷的螺旋狀，存在沒有充分利用材料提高環剛度的缺陷。

纏繞結構壁B型管還存在一個缺陷，管道抵抗環向變形時，依靠內壁和纏繞結構壁共同抵抗變形。波谷位置的管內壁依靠塑料材料的抗彎抵抗變形，塑料書柔性材料，抗彎強度較低，抗變形能力有限，管道受力纏繞結構壁也在變形，圓形結構壁向波谷方向擴張變扁，實心肋板結構壁產生扭曲變形，螺旋纏繞的結構壁之間的波谷沒有材料限制，纏繞結構壁向波谷方向的擴張力沒有受到抵御，失去一定的增強作用。纏繞結構壁猶如一根彈簧纏繞在管內壁外側，管道的抗彎僅靠管內壁的塑料抗彎強度抵抗，但塑料屬于柔性材料，抗彎性能差，在受到集中力作用在管道上時，也是因為螺旋纏繞的結構壁之間沒有材料限制，受力點結構壁向波谷方向位移，管材容易產生擾度變形。一根管子兩頭支起，自重都會產生較大的擾度變形，因此，纏繞結構壁B型管抗地基不均勻沉降能力較差。

埋地塑料排水管道是柔性管道，按照柔性管道設計理論，管土共同作用原理承擔外部荷載。外部荷載主要包括土體重量和地面產生的靜荷載以及車輛行駛產生的動荷載。管土共同作用是管材和周圍土體回填材料共同承受外部荷載。管道基層、管道基層與管道之間的三角區、管道兩側胸腔的回填材料和壓實度對管道受力狀態和變形影響很大，《埋地塑料排水管道工程技術規范》CJJ143-2010，對管道的基層、基層與管道之間的三角區、管道兩側胸腔的壓實度要求95%以上。塑料排水管采用土弧基層，一般采用砂石墊層，管道鋪設在基層上，結構壁的波峰支撐在基層上，波谷很難填實，基層與管道之間的三角區、管道兩側胸腔即使使用夯實工具緊貼管外壁夯實，達到要求的95%以上壓實度，波谷部分的回填材料也難以壓實。在管道受到上部荷載作用時，管道中心位置的管壁向水平方向兩側變形，纏繞結構壁的波峰與壓實土的接觸面積很小，壓強較大，即使回填土達到設計壓實度要求，波谷沒有足夠的壓實度，管道胸腔兩側的回填土提供不了足夠的抵抗力，管道豎向變形加大。

發明內容