4.3 正常使用極限狀態(tài)驗算規(guī)定
4.3 正常使用極限狀態(tài)驗算規(guī)定
4.3.1 管道結構的正常使用極限狀態(tài)計算，應包括變形、抗裂度和裂縫開展寬度，并應控制其計算值不超過相應的限定值。
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4.3.1 本條對管道結構正常使用條件下的極限狀態(tài)計算內容作了規(guī)定，這些要求主要針對管道結構的耐久性，保證其使用年限，提高工程投資效益。
4.3.2 柔性管道的變形允許值，應符合下列要求：
1 采用水泥砂漿等剛性材料作為防腐內襯的金屬管道，在組合作用下的最大豎向變形不應超過0.02～0.03Do；
2 采用延性良好的防腐涂料作為內襯的金屬管道，在組合作用下的最大豎向變形不應超過0.03～0.04Do；
3 化學建材管道，在組合作用下的最大豎向變形不應超過0.05Do。（自2022年10月1日起廢止該條，點擊查看：新規(guī)《城市給水工程項目規(guī)范》GB 55026-2022)
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4.3.2 本條對柔性管道的允許變形量作了規(guī)定。原規(guī)范僅對水泥砂漿內襯作出現定，控制管道的最大豎向變形量不宜超過0.02。從工程實踐來看，此項允許變形量與水泥砂漿的配制及操作成型工藝密切相關，例如手工涂抹和機械成型，其質量差異顯著；砂漿配制摻入適量的纖維等增強抗力材料，將改善砂漿的延性性能等。據此，條文對水泥砂漿內襯的允許變形量，規(guī)定可以有一定的幅度，供工程技術人員對應采用。
此外，條文還結合近十年來防腐內襯材料的引進和開拓，管材品種的多種開發(fā)，增補了對防腐涂料內襯和化學管材的允許變形量的規(guī)定，這些規(guī)定與國外相應標準的要求基本上協(xié)調一致。
4.3.3 對于剛性管道，其鋼筋混凝土結構構件在組合作用下，計算截面的受力狀態(tài)處于受彎、大偏心受壓或受拉時，截面允許出現的最大裂縫寬度，不應大于0.2mm。（自2022年10月1日起廢止該條，點擊查看：新規(guī)《城市給水工程項目規(guī)范》GB 55026-2022)
4.3.4 對于剛性管道，其混凝土結構構件在組合作用下，計算截面的受力狀態(tài)處于軸心受拉或小偏心受拉時，截面設計應按不允許裂縫出現控制。（自2022年10月1日起廢止該條，點擊查看：新規(guī)《城市給水工程項目規(guī)范》GB 55026-2022)
4.3.5 結構構件按正常使用極限狀態(tài)驗算時，作用效應均應采用作用代表值計算。
4.3.6 對混凝土結構構件截面按控制裂縫出現設計時，應按短期效應的標準組合作用計算。作用效應的標準組合設計值，應按下式確定：
4.3.7 對鋼筋混凝土結構構件的裂縫展開寬度，應按準永久組合作用計算。作用效應的準永久組合設計值，應按下式確定：
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4.3.3～4.3.7 條文對鋼筋混凝土管道結構的使用階段截面計算做出了規(guī)定，這些要求和原規(guī)范的規(guī)定是協(xié)調一致的。
1 當在組合作用下，截面處于受彎或大偏心受壓、拉時，應控制其最大裂縫寬度，不應大于0.2mm，確保結構的耐久性，符合使用年限的要求。同時明確此時可按長期效應的準永久組合作用計算。
2 當在組合作用下，截面處于軸心受拉或小偏心受拉時，應控制截面的裂縫出現，此時一旦形成開裂即將貫通全截面，直接影響管道結構的水密性要求和正常使用，因此相應的作用組合應取短期效應的標準組合作用計算。
4.3.8 對柔性管道在組合作用下的變形，應按準永久組合作用計算，并應按下式計算其變形量：
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4.3.8 本條對柔性管道的變形計算給出了規(guī)定，相應的組合作用應取長期效應的準永久組合作用計算。
原規(guī)范規(guī)定的計算模型系按原蘇聯1958年《地下鋼管設計技術條件和規(guī)范》采用，該計算模型由前蘇聯學者Л.М.ЕмеΛьянов提出，其理念系依照地下柔性管道的受載程序擬定，即管子在溝槽中安裝后，溝槽回填土使管體首先受到側土壓力使柔性管產生變形，向土體方向的變形導致土體的彈性抗力，據此計算管體在豎向、側向土壓力和彈性土抗力作用下管體的變形。
如圖4.3.8所示，當管體上下受到相等的均布壓力p時，管體上任一點半徑向位移ω為：
按此式可得管頂和管側的變位置是相同的。當管體僅受到側向土壓力時、亦將產生變形，其方向則與豎向土壓作用相反。由于管側土壓力值要小于豎向土壓力（例如1/3），因此管體的最終變形還取決于豎向土壓力導致的變形形態(tài)。
應該認為原規(guī)范引用的計算模型在理念上還是清楚的，但與通常的彈性地基上結構的計算模型不相協(xié)調，后者的結構上的受力，只需計算結構上受到的組合作用以及由此形成的彈性地基反力，美國spang1er氏即是按此理念提出了計算模型，獲得國際上廣為應用，據此條文修改為采用spang1er計算模型，以使在柔性管的變形計算方法上與國際溝通，協(xié)調一致。
另外，在條文給定的計算變形公式中，引入了變形滯后效應系數DL。此項系數取1.0～1.5，主要是管側土體并非理想的彈性體，在抗力的長期作用下，土體會產生變形或松弛，管側回填土的壓實密度越高，滯后變形效應越顯著，粘性土的滯后變形比砂性土歷時更長，這一現象已被國內、外工程實踐檢測所證實（例如國內曾對北京市第九水廠DN2600mm輸水管進行管體變形追蹤檢測）。顯然此項變形滯后系數取值，不僅與埋地管道覆土竣工到投入運行的時間有關，還與管道的運行功能相關，如果是壓力運行，內壓將使管體變形復圓。因此，對變形滯后系數的取值，對無壓或低壓管（內壓在0.2MPa以內）應取接近于1.5的數值；對于壓力運行管道，竣工所投入運行的時間較短（例如不超過3個月），則可取1.0計算，亦即可以不考慮滯后變形的因素；對壓力運行管道，從竣工到運行時間較長時，則可取1.0＜DL＜1.5作為設計計算采用值。
4.3.9 對剛性管道，其鋼筋混凝土構件在標準組合作用下的截而控制裂縫出現計算，應按下列規(guī)定計算：
1 當計算截面處于軸心受拉狀態(tài)時，應滿足下式要求：
2 當計算截面處于小偏心受拉狀態(tài)時，應滿足下式要求：
4.3.10 對預應力混凝土結構的管道，在標準組合作用下的控制裂縫出現計算，應滿足下式要求：
4.3.11 對剛性管道，其鋼筋混凝土結構構件在準永久組合作用下，計算截面處于受彎、大偏心受壓或大偏心受拉狀戀時，最大裂縫寬度可按附錄D計算，并應符合4.3.3的要求。
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4.3.9～4.3.11 有關條文規(guī)定可參閱《給水排水構筑物結構設計規(guī)范》相應條文的說明。
