4.2 承载能力极限状态计算规定

4.2.1 管道结构按承载能力极限状态进行强度计算时，应采用作用效应的基本组合。结构上的各项作用均应采用作用设计值。作用设计值，应为作用代表值与作用分项系数的乘积。

4.2.2 管道结构的强度计算应采用下列极限状态计算表达式：

 

4.2.3 作用效应的组合设计值，应按下式确定：

 

4.2.4 管道结构强度标准值、设计值的确定，应符合下列要求：
1 对钢管道、砌体结构管道、钢筋混凝土矩形管道和架空管道的支承结构等现场制作的管道结构，其强度标准值和设计值应按相应的现行国家标准《钢结构设计规范》、《砌体结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》等的规定确定。
2 对各种材料和相应的成型工艺制作的圆管，其强度标准值应按相应的产品行业标准采用；对尚无制定行业标准的新产品，则应由制造厂方提供，并应附有可靠的技术鉴定证明。

4.2.5 永久作用的分项系数，应按下列规定采用：
1 当作用效应对结构不利时，除结构自重应取1.20外，其余各项作用均应取1.27计算；
2 当作用效应对结构有利时，均应取1.00计算。

4.2.6 可变作用的分项系数，应按下列规定采用：
1 对可变作用中的地表水或地下水压力，其分项系数应取1.27；
2 对可变作用中的地面人群荷载、堆积荷载、车辆荷载、温度变化、管道设计内水压力、真空压力，其分项系数应取1.40。

4.2.7 可变作用的组合系数φc，应采用0.90计算。

4.2.8 对管道结构的管壁截面进行强度计算时，应符合下列要求：
1 对沿线采用柔性接口连接的管道，计算管壁截面强度时，应计算在组合作用下，环向内力所产生的应力；
2 对沿线采用焊接、粘接或熔接连接的管道，计算管壁截面强度时，除应计算在组合作用下的环向内力外，尚应计算管壁的纵向内力，并核算环向与纵向内力的组合折算应力；
3 对沿线柔生接口连接的管道，当其接口处设有刚度较大的压环约束时，该处附近的管壁截面，亦应计算管壁的纵向内力，并核算在环向与纵向内力作用下的组合折算应力。

4.2.9 管壁截面由环向与纵向内力作用下的组合折算应力，可按下式计算：

 

4.2.10 对埋设在地表水或地下水以下的管道，应根据设计条件计算管道结构的杭浮稳定。计算时各项作用均应取标准值，并应满足抗浮稳定性杭力系数不低于1.10。

4.2.11 对埋设在地下的柔性管道，应根据各项作用的不利组合，计算管壁截面的环向稳定性。计算时各项作用均应取标准值，并应满足环向稳定性抗力系数Ks不低于2.0。

4.1.12 埋地柔性管道的管壁截面环向稳定性计算，应符合下式要求：

 

4.2.13 对非整体连接的管道，在其敷设方向改变处，应作抗滑稳定验算。抗滑稳定应按下列规定验算：
1 对各项作用均取标准值计算；
2 对稳定有利的作用，只计入永久作用(包括由永久作用形成的摩阻力)；
3 对沿滑动方向一侧的土压力可按被动土压力计算；
4 抗滑验算的稳定性抗力系数不应小于1.5。

4.2.14 被动土压力标准值可按下式计算：

 

条文说明
 

4.2 承载能力极限状态计算规定

4.2.1～4.2.3 条文系根据多系数极限状态的计算模式作了规定。其中关于管道的重要性系数γo，在原规范的基础上作了调整。原规范对地下管道按结构材质的不同，给定了强度设计调整系数，与工程实践不能完全协调，例如某些重要的生命线管道，由于其承受的荷载（主要是内水压力）不大，也可能采用钢筋混凝土结构。为此条文改为以管道的运行功能区分不同的可靠度要求，对排水工程中的雨水管道，保持了原规范的规定；对其他功能的管道适当作了提高，亦即不再降低水准。同时，对给水工程中的输水管道，如果单线敷设，并未设调蓄设施时，从供水水源的重要功能考虑，条文规定了应予提高标准。

4.2.4 本条规定了各种管道材质的强度标准值和设计值的确定依据。其中考虑到20 世纪90 年代以后，国内引进的新颖管材品种繁多，有些管材国内尚未制订相应的技术标准，对此在一般情况下，工程实践应用较为困难，如果有必要使用时，则强度指标由厂方提供（通常依据其企业标准），对此条文要求应具备可靠的技术鉴定证明，由依法指定的检测单位出具。

4.2.5～4.2.7 条文规定了各项作用的分项系数和可变作用的组合系数。
这些系数主要是通过工程校准制定的，与原规范的要求协调一致。其中关于混凝土结构的工程校准，可参阅《给水排水工程构筑物结构设计规范》的相应部分说明。必须指出，对其他材质的管道结构，不一定完全取得协调，对此，应在统一分项系数和组合系数的前提下，各种不同材质的管道结构可根据工程校准的原则，自行制定相应必要的调整系数。

4.2.8～4.2.9 条文对管道结构强度计算的要求，保持了原规范的规定。

4.2.10～4.2.13 条文给出了关于管道结构几种失稳状态的验算规定。基本上保持了原规范的要求，仅就以下几点作了修改和补充。
1 对管道的上浮稳定，关于整个管道破坏，原规范仅要求安全系数1.05，实践中普遍认为偏低，因为无论是地表水或地下水的水位，变异性大，设计中很难精确计算，因此条文给予了适当提高，稳定安全系数应控制在不低于1.10。
2 对柔性管道的环向截面稳定计算，原规范系参照原苏联1958 年制定的《地下钢管设计技术条件和规范》，引用前苏联学者E.A.HигoΛaǔ系考虑了圆管周围360°全部管壁上的正、负土抗力作用。对比国外不少相应的规范则沿用R.V.Mises 获得的明管临界压力公式。
此次条文修改时，感到原规范依据的计算模型考虑管周土的负抗作用，是很值得推敲的，通常都不考虑土的负效应（即承拉作用），为此条文给出了不计管周土负抗作用的计算公式，以使更加符合工程实际情况。应该指出这种计算模型，日本藤田博爱氏于1961年就曾经推荐应用（日本“水道协会”杂志第318 号）。
根据失稳临界压力计算模型的修改，不计管周土的负抗力作用后，相应的稳定安全系数也作了适当调整，取稳定安全系数不低于2.0。
3 条文补充了对非整体连接管道的抗滑动稳定验算规定。并在计算抗滑阻力时，规定可按被动土压力计算，但此时抗滑安全系数不宜低于1.50，以免产生过大的位移。