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第一章 玻璃钢顶管结构计算 本节对玻璃钢顶管DN1200玻璃钢夹砂管道进行了结构计算。计算依据是：中华人民共和国建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》(JC/T838-1998)；非线性有限元；《顶管施工技术》，以及第一章的设计条件和设计参数。 1.1 顶力计算 由于本顶管工程地质为沙砾地质状况，参照在沈阳市崇山路的顶管工程的顶力实际情况（玻璃钢顶管管径为DN2100以及DN1550，该地质同样为沙砾土质。）；并依据理论计算公式，以及参照以往工程实践和工程实测摩擦系数，加之砂土地带顶进必须带土顶进，因此和具有内聚力的土质的玻璃钢顶管相比，摩擦阻力将要大的多。通过理论计算与工程实践经验分析相结合等方法进行顶力计算。获得玻璃钢顶管与沙砾土（内聚力C=0;内摩擦角28-300）的最大摩擦系数为： μ=0.32 在4-5米土压和汽车（汽-20）压力组合作用下并考虑不同土壤内摩擦角情形下，通过已计算的玻璃钢顶管所受到的最不利外压力，其获得以下单位长度上所受到的最大顶力结果: f = q*πD*μ=51.86kN/m 考虑在顶进50m的最大总顶力为： P=L*f=2160kN 1.2 玻璃钢夹砂顶管顶力强度计算 轴向抗压强度 σxc=V0*σ0c +Vc*σcc+Vs*σsc+Vh*σhc=65.0Mpa(管身) σxc=V0*σ0c +Vc*σcc+Vs*σsc+Vh*σhc=100.0Mpa(管端) 式中：V0、σ0分别为内衬层的体积比率和抗压强度； Vc、σcc分别为缠绕层的体积比率和抗压强度； Vs、σsc分别为增强层的体积比率和抗压强度； Vh、σhc分别为环向层的体积比率和抗压强度； 强度校核 按玻璃钢管的连接处较薄的管壁进行校核，玻璃钢顶管的前后端部可承受的轴向压力为： P =Л*D0*t*σxc =Л*1.247*0.0235*100.0*103 =9206kN 安全系数为： P/F=9206/2160=4.26 按管身进行校核，玻璃钢管可承受的轴向压力为： P =Л*D0*t*σxc =Л*1.257*0.0285*65.0*103 =7315kN 安全系数为： P/F=7315/2074=3.38 计算表明：玻璃钢管在受到顶管过程中所产生的最大顶力时，其安全系数分别为4.26和3.38。 玻璃钢顶管的后端在与顶铁接触部位，由于马蹄形铁仅有半圆在作用，顶进时增加了玻璃钢顶管后端的局部应力，这时玻璃钢顶管（在后部较薄处）仍有（4.26/2=2.13）2倍以上的安全系数。 根据在西安、长沙、沈阳玻璃钢顶管工程的实际经验，本设计的玻璃钢顶管一次顶进长度不得超过50米。如必须超过50米，则需进一步增加管壁厚度以及改进结构铺层设计。 第二章 玻璃钢顶管的铺层结构设计 2.1 原材料选择及性能 1）、 增强材料： 玻璃纤维表面毡：无碱，面积质量30g/m2 无碱玻璃纤维布，面积质量300～ 450g/m2 针织毡：无碱，面积质量450g/m2 缠绕纱：无碱玻璃纤维直接无捻粗纱，4800TEX，2400TEX 石英砂：化学成分 SiO2》95%；CaCO30.5%；Fe2O30.06%；含水量0.2%；粒径20目—80目； 2）、 结构层树脂 采用邻苯型不饱和聚酯树脂。 粘度（25℃）：300—400Cps 树脂浇筑体力学性能 拉伸强度≥60MPa 拉伸弹性模量≥3.0GPa 断裂延伸率1.8%—2.2% 巴士硬度≥40 3） 内衬邻苯树脂 采用邻苯型不饱和聚酯树脂。 粘度（25℃）：400—500Cps 树脂浇筑体力学性能 拉伸强度≥60MPa 拉伸弹性模量≥2.5GPa 断裂延伸率3.6% 巴士硬度≥40 4）材料选购单位 以上原材料从具有很强的技术力量和加工设备、有良好的工程业绩和良好的社会信誉的大型厂家订购。 2.2 铺层结构设计 2.2.1管身铺层设计 1） 管身总壁厚为: t min = 27.1mm SN=11500 2）铺层设计：内衬层：2层玻璃表面毡 +1层无碱针织毡 +1层网格布 结构层：1层内交叉缠绕 +5层夹砂 +2层外交叉缠绕 +1层外环向缠绕 注：管的两端的300mm内不夹砂，为纯玻璃钢。 2.3 管身铺层结构示意图 2.4管前后端铺层示意图 第三章 玻璃钢顶管的接头设计 玻璃钢顶管的接头设计见如下设计图。（下页） 第一节玻璃钢顶管的工具管结构图如下： 第四章 制造设备和工艺 1、制造设备 本公司玻璃钢顶管的制造设备为：微机自动控制玻璃纤维夹砂缠绕制造系统。包括制衬机、微机自动控制玻璃纤维夹砂缠绕机、固化站、修正机