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　　2．初始缝隙值δ对钢衬应力的影响

　　初始缝隙值δ对钢衬应力的影响也可由下面的算例看出，设r1=200cm，δ＝1.2cm、p＝2mpa，k0＝40mpa/cm，则δ由0变为1mm时，钢衬应力由85.5mpa添加到171mpa。

　　初始缝隙值δ的改动很大，影响其大小的要素  很多，也适当杂乱，不易准确判定。初始缝隙首要由以下几种缝隙构成：

　　(1)施工缝隙δ0：回填的混凝土在凝聚过程中开释的水化热使钢衬胀大，混凝土凝聚往后温度康复正常，混凝土和钢衬均发作缩短，在钢衬和混凝土以及混凝土与岩石之间构成缝隙。

　　施工缝隙的大小与混凝土的缩短和施工质量有很大联络，各工程和钢管的不相同部位也都不相同。平洞和斜度较小的斜井在浇筑混凝土时，钢管两边易于平仓振捣，回填混凝土的质量较易保证；而顶、底拱部位易于构成较大空位，故施工缝隙沿管周的分布是不均匀的。减小施工缝隙的有用措施是前进混凝土垫层的浇筑质量和进行回填及接缝灌浆。一般情况下，假设管外的混凝土填筑质量极好，并进行了细心的接缝灌浆，则δ0可取0.2mm。

　　(2)岩石的塑性蠕变缝隙δrc。岩石不是彻底弹性体，在长时间重复荷载作用下，有有些变形在卸荷后不能康复，构成剩下变形，且在一定时间内会逐渐增大，其原因是岩体的节理和裂隙在加荷后闭合而卸荷后不能彻底康复，这种剩下变形称为塑性蠕变缝隙。塑性蠕变缝隙的大小与岩体的破碎程度有关。无缺岩体的剩下变形很小。例如，我国某电站埋管，围岩较好，建成后5年以内实测的钢衬应力底子没有改动。关于较破碎的岩体进行固结灌浆，封堵节理和裂隙，能有用地减小岩体的剩下变形。

　　日本东川电站的现场试验研讨标明，岩体的剩下变形和弹性变形存在良好的有关联络，剩下变形可用与弹性变形的比值βr标明，即

　　(8-51)

　　该电站实测的βr=0.3～0.6。

　　(3)温度缩短缝隙。钢管通水后，因水温较低，钢管和围岩冷却缩短，与混凝土垫层间构成缝隙。在埋管水压试验的稳压期间，在一定时间以内钢衬应力会随时间逐渐增大，即是因为钢衬和围岩因热交换逐渐冷却的作用。钢衬的径向温降缩短可用下式核算

　　式中，和分别为钢材的线胀系数和泊松比，为钢衬充水前后的温差。

　　假设施工时节选择不当，δst可以达到恰当数值。

　　围岩破碎区和开裂的混凝土衬圈，温降后缝隙值增加。其径向变位为

　　式中，和分别为围岩的线胀系数和岩壁充水前后的温差，为围岩破碎区影响系数，可按表8-6查取。

　　实习核算中，总缝隙值取上述三种缝隙之和：

　　δ=δ0+δst+δrc(8-52)

　　但在实习核算中，因为岩性比照杂乱，围岩和混凝土衬圈缩短致使的缝隙值难以准确判定，且数值不大，一般可以不计。

　　四、地下埋管的抗外压安  稳分析

　　地下埋管的钢衬也存在外压作用下失稳的疑问。国内外地下埋管发作的事端中，钢衬损坏大多是因为受外压失稳形成的。这是因为地下埋管是一种薄壳结构，承受内压的潜在才干恰当高，而其反抗外压的才干较低，但管道放空时所受外压力的值或许远高于大气压力。

　　(一)钢衬的外压荷载

　　地下埋管钢衬所承受的外压力有以下几种：

　　(1)地下水压力。钢衬所受地下水压力值，可根据勘测资料选定。根据最高地下水位线来判定外水压力值是稳妥的，但常会使设计值过高。一起要分析水库蓄水和引水系统渗漏等要素  对地下水位的影响。地下水位线一般不应逾越地上。

　　(2)钢衬与混凝土之间接缝灌浆压力。接缝灌浆压力一般为0.2mpa。

　　(3)回填混凝土时流态混凝土的压力。其值决定于混凝土一次浇筑的高度，最大或许值等于混凝土容重乘以一次浇筑高度。

　　(二)埋管钢衬在外压下失稳的特征

　　钢村承受流态混凝土压力时，因钢衬尚无束缚，类似明钢管承受外压。钢村在承受地下水压力和灌浆压力时，现已遭到混凝土垫层的束缚。灌浆压力沿管周不是均布的，地下水压力则可认为是均布的。

　　埋管钢衬在周围岩石的束缚下承受外压力发作变形时，与地上钢管有很大不相同，如图8-40所示。假设外压值增加到一定值时，钢衬将发作塑性活动而致使大变形，有些钢衬脱离混凝土，而其他有些钢衬则与混凝土严密接触，此时钢衬已丧失其使用性能，其相应的外压力为临界压力。

　　埋管钢衬的临界压力与资料的屈服强度和初始缝隙值直接有关。这是埋管与明钢管外压下失稳的重要区别。

　　(三)钢衬临界外压力核算

　　1．光面钢管

　　在均匀外水压力作用下，光面钢管的核算公式颇多，在我国比照常用的是阿姆斯图兹(amstutz)公式。国内外实习工程的地下埋管失稳损坏和模型试验失稳损坏的实例说明，其损坏形状与阿氏公式假定的变形形状相符，阿氏公式的核算作用比照接近模型试验值。因此我国钢管设计规范引荐阿氏公式作为首要核算公式。阿氏假定，当外压逾越钢衬的临界外压时，一有些的钢衬首要失稳，勉强成三个半波，一个向内，两个向外，如图8-40所示。在被压屈有些，钢衬中的最大应力达到了资料的屈服强度σs。根据以上假定，阿氏导出的临界外压力的公式为

　　=(8-53)

　　(8-54)

　　其间σn——钢衬勉强有些由外压直接致使的环向应力；

　　核算时由式(8-53)先用试算法求出σn，再由式(8-54)求pcr。

　　假设选用高强度钢，若σs>0.67σb(σb为钢材的极限强度)，则选用σs=0.67σb。

　　需要指出的是，影响埋管外压安  稳的要素  很多，而且很多要素  难于判定，例如外压力的大小和分布，缝隙的大小和分布，钢衬的不圆度和有些缺陷等。因此理论公式的核算作用只能起参看作用。开始核算时也可用下面的经历公式：

　　(8-55)

　　该公式是根据38个不相同国家、不相同试验者在不相一起期得出的模型试验资料，用回归分析的方法树立的，其相关性极好。核算时，pcr和σs的单位均选用n/mm2。

　　2．有加劲环的埋管

　　地下埋管的外压安  稳是规划中的首要疑问，所以也常常选用增加加劲环的方法来提高安  稳性和在运送和施工时增加钢衬的刚度。

　　有加劲环的埋藏式钢管的抗外压安  稳核算包括加劲环间管壁的安  稳核算和加劲环断面的安  稳核算两个方面。

　　(1)加劲环的安  稳分析

　　加劲环断面的安  稳分析理论上也可以依照埋藏式光面管公式进行，但需要按加劲环的有用截面进行核算。但实际上，加劲环嵌固在混凝土中，向内变形时束缚大，很难像润滑管壁那样脱离混凝土向内勉强，所以一般可以不考虑加劲环的外压安  稳性疑问，而按强度条件操控，即钢衬在外压作用下加劲环内均匀压应力不逾越资料屈服强度的条件来判定临界压力：

　　(8-56)

　　式中：f——加劲环有用截面；

　　l——加劲环间隔。

　　(2)加劲环之间的管壁外压安  稳

　　对加劲环之间的管壁外压安  稳，现在没有合理的核算办法，可以套用带有加劲环的明管的外压安  稳核算公式，即认为缝隙值很大，这么偏于安  全。

　　(四)避免埋管钢衬受外压失稳的办法

　　工程上通常可以选用下面的几种办法来提高钢衬的抗外压安  稳性：

　　(1)下降地下水水压力是避免钢衬失稳的根柢办法，比照广泛选用的办法是排水廊道结合排水孔；

　　(2)精心施工做好钢衬与混凝土之间的灌浆，减小缝隙。但灌浆时要注意鼓包疑问，可采用暂时办法或束缚灌浆压力；

　　(3)流态混凝土的外压力安  稳可用暂时支撑处理或束缚浇筑高度。

　　五、不必钢衬砌的地下管道