固定墩结构设计应以管道热胀冷缩受约束产生的作用力,内压产生的不平衡力,活动端位移产生的作用力计算管道对固定墩的推力作为固定墩立板设计的主要依据。固定墩底板设计应以管道对固定墩形成推力后不倾覆、不滑移为原则。固定墩设置后必须进行抗滑移和抗倾覆的稳定性验算:
抗滑移验算 Ks=(KEp+f1+f2+f3)/(Ea+T) ≥1.3
抗倾覆验算 K0v={KEpX2+(G+G1)d/2}/{EaX1+T(H-h2)}≥1.5
σmax≤1.2f
EP=1/2ρgbh(h1+H)tg2(45°+φ/2)
EP=1/2ρgbh(h1+H)tg2(45°-φ/2)
式中 EP—背动土压力(N);
Ea—主动土压力(N),当固定墩前后为粘性土时Ea可略去;
f1、f2、f3—固定墩底面、侧面及顶面与土壤产生的摩擦力(N);
T—供热管道对固定墩作用力(N);
Ks—抗滑移系数;
K0v—抗倾覆系数;
K—固定墩后背土压力折减系数,取0.4~0.7;
f—地基承载力设计值(Pa);
G—固定墩自重(N);
G1—固定墩上部覆土重(N);
σmax—固定墩底面对土壤的ZUI大压应力(Pa);
b、d、h—固定墩的几何尺寸(宽、厚、高)(m);
h1、h2、H—固定墩顶面、管孔中心和底面至地面的距离(m);
X1—主动土压力Ea作用点至固定墩底面距离(m);
X2—被动土压力EP作用点至固定墩底面距离(m);
φ—回填土内摩擦角,对砂土取30℃。
为降低工程造价,增加固定墩的稳定性,笔者认为尽可能将固定墩设置于分支管阀门井或补偿器检查井内,以阀门井壁经计算后作为固定墩的立板,或在补偿器井内增设固定墩立板。在设计过程中,应根据地形地貌、沿途热用户的多少综合考虑,根据实际情况确定具体方案。