下面是小编精心推荐的《管道结构设计论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：污水管道在给排水工程中应用十分广泛，本文简要阐述了市政污水管道结构设计要点。为设计工作者提供借鉴和参考作用。关键词：污水管道；结构设计一、引言随着经济的快速发展，我国的城市化步伐不断加快，市政污水管网工程迅猛发展。
管道结构设计论文 篇1：
油气管道结构设计若干问题的探讨
【摘要】近些年來油气管道设计成为当前关注的焦点，在整体性设计过程中需要明确设计形式，结合工程实际发展模式的要求，采用合理有效的干预措施，保证管道建设的合理性和完善性。油气管道结构设计是油气地面工程的重要组成部分，在设计阶段必须重视多种干预形式的应用，适应管道设计形式的整体性要求。在本次研究中将以油气管道结构设计过程中存在的问题为研究点，结合实际发展情况对设计形式进行分析。
【关键词】油气管道；结构设计；设计形式
随着我国国民经济的不断发展，能源生产和消费地区性差异也逐渐明显，由于东部地区经济比较发达，因此对资源的利用率也比较大，西部地区的油气资源比较丰富，在发展过程中必须重视油气管道的整体设计，不断减少影响因素的消极影响，发挥现有结构形式的应用合理性，进而保证产业结构和能源结构的合理性和完善性。但是受到多种因素的影响，在结构设计过程中衬砌采用的断面形式、衬砌断面尺寸的优化，衬砌的构成方式都已经成为隧道工程领域的重点研究对象。
一、当前油气管道结构设计形式分析
基于现有干预形式和应用形式的多样性，在整体控制过程中必须减少影响因素的消极影响，使其适应现有干预形式的需求，进而促进油气管道设计形式的可持续发展。以下将对当前油气管道结构设计形式进行分析。
1.结构截面设计
基于结构类型的多样性，在整体控制阶段，需要对结构类型、材料及布局形式引起重视，对现有干预结构进行优化分析，使其满足截面设计的整体性要求，进而保证设计形式的合理性和完善性。由于现有设计层次的差异性，必须重视层次设计体系的优化设计，使其满足现有设计体系的整体性要求。
2.结构形状设计
由于现有设计形式的多样性，在后续分析和应用阶段，由于干扰因素比较多，要结合结构类型、材料及布局形式等条件，对干预机制进行固定化分析，不断减少影响因素的消极影响，使其达到理想的设计效果。在后期设计阶段。结构形状优化的对象主要有框架类的杆系结构和块体、板、壳类的连续体结构。
3.结构扩展形式分析
基于结构扩展形式的特殊性，在整体分析过程中必须对应用机制进行分析，采用扩展应用机制。由于现有的结构形式比较多，在满足平衡力及应力要求的情况下，要保证结构指标的合理性，必须使其适应现有设计形式的要求，对结构类型进行分析，使其满足现有干预形式的要求，进而体现出设计形式的合理性[1]。
4.结构计算形式
在整体分析和应用阶段，存在多种计算形式，包括：经典优化方法、数学规划法、最优准则法、智能方法等，不同的计算形式对整个结构形式有一定的影响。以下将对数学规划法和最优法则进行分析。数学规划法在应用过程中必须以原理结构为基准，根据影响因素和干预形式的要求，确定合理有效的计算形式。此外在具体控制阶段，要根据计算形式和管理形式的要求，考虑到应力形式、位移变化趋势及基本干预形式的设计形式，确定合理的理论体系，发挥现有管理机制最大作用[2]。
二、油气管道的具体设计结构分析
基于管道设计的特殊性和差异性，在后续控制和应用阶段，需要满足建设程序的要求，使其和现有设计形式结合在一起，适应结构设计形式的整体性要求，进而优化结构类型。以下将对油气管道整体结构进行分析。
1.明确结构分析模型
基于现有设计形式的特殊性，在整体发展和控制阶段，需要根据结构形式和干扰形式的相关要求，对实际设计形式进行分析。为了体现出简化结构的设计形式，必须应用等效单元形式对其进行分析。在结构类型分析过程中，必须对结构模型及干预形式引起重视，不断应用新型处理技术。灌浆材料在整体应用过程中必须对接触材料的应用形式引起重视，确定合理的应用机制，进而促进结构模型的进一步发展。
2.优化结构设计形式
油气管道结构设计中必须重视开挖技术的整体应用，涉及到毛洞开挖、施作初期支护、衬砌装配式砌块拼装、砌块外围注浆等多道工序，必须根据实际发展形式的种种要求，确定合理有效的设计机制和形式。在基础性控制过程中要对地面地质情况及周围环境引起重视，结合应用形式确定合理的掘进形式。在后续控制和干预过程中，由于岩体整体设计形式的影响，岩石地质条件和施工形式存在一定的差异性，基于现有干预形式的特殊性，要根据实际情况确定合理有效的设计机制。
3.优化支护管理形式
在油气管道设计过程中，受到预应力因素的影响，在整个开挖过程中必须根据岩石在自身情况确定合理的应用机制和支护形式。基于支护形式的特殊性和复杂性，设计工作人员可以采用装配式的设计体系，将其和多种应用机制和发展形式结合起来，明确设计参数的同时，确定地质条件及岩石周围情况。在具体设计过程中，要结合数值模拟的相关要求，明确施工形式，采用施工阶段与毛洞开挖阶段结合施工的形式，即隧道全面段开挖后紧接着施工初期支护。最后要对建筑体系的空隙形式进行分析，明确装配式设计体系的应用程序，为了减少不利因素的消极影响，必须采用合理的注浆形式，根据预算形式和工程体系的实际要求，确定合理有效的设计形式。
4.明确计算参数
由于整个施工过程中会受到多种因素的影响，必须以现有干预形式为基准，明确现有干预形式的整体要求，发挥技术形式的作用。基于现有干预形式的多样性和复杂性，在后期设计过程中要满足管道设计形式的要求，对参数进行合理的估算。在设计过程中主要以荷载释放参数为基准，为了对系数形式和干预机制进行控制，可以在原有的预应力基础上明确释放形式，由于现有的施工形式和隧道体系存在一定的差距，必须根据释放绿的应用形式，结合隧道实际设计特点，确定荷载释放规律。
5.合理应用注浆压力
根据ANSYS有限元程序，通过对不同注浆压力下的施工模拟，分别得到注浆阶段不同的注浆压力下装配式砌块结构的弯矩图和轴力图，具体形式如下：
不同的指标控制形式和支护形式存在一定的差异性，必须以固定的支护体系为基准，设置合理的支护性别是，并在现有支护管理机构的基础上，实现合理性控制。在后期控制和应用阶段，要对支护体系进行分析，并明确注浆压力形式，保证设计形式的合理性和一致性。
结束语
基于油气管道结构设计的特殊性和复杂性，在整体控制和应用阶段，必须不断减少控制因素的消极影响，发挥现有施工技术的要求，进而满足现有管道设计形式的发展趋势。在后续设计和干预过程中，要以区域性发展形式为基准，对横断面进行分析，并确定合理的设计方案，使其作为结构设计的理论依据。
参考文献
[1]王立功，姜文华.西安一安康铁路秦岭隧道TBM掘进施工技术总结[M].北京：中国铁道出版社，2011，09（13）：99-101.
[2]陈敬军.矿山法施工的铁路隧道装配式衬砌力学特性研究[D].西南交通大学硕士学位论文，2012，01（12）：67-70.
作者：王立平
管道结构设计论文 篇2：
市政污水管道结构设计概述
摘要：污水管道在给排水工程中应用十分广泛，本文简要阐述了市政污水管道结构设计要点。为设计工作者提供借鉴和参考作用。
关键词：污水管道；结构设计
一、引言
随着经济的快速发展，我国的城市化步伐不断加快，市政污水管网工程迅猛发展。近年来，城镇环境整治力度加大，污水处理厂如雨后春笋般涌现，污水管网工程随之增多。在老城区，进行雨污分流改造时，地下管网极其复杂，距离地面构筑物很近；污水管网路线长，高低曲折，地形、地质情况复杂多变，因此，要做到方案合理，经济高效，设计人员应具有丰富的经验。
二、基础资料收集
一般来说，管网工程设计开始前应该要有电子版地形图，需要管线位置的地质勘探报告。过河管道时要有河道断面测量图，过道路时要有其他地下管线图等资料。市政污水管道工程一般覆盖面较大，设计人员应该亲临现场踏勘，了解管道铺设总体情况。例如管道过河流，公路，铁路等复杂障碍物设计还需通过专门部门的评审。
三、污水管道结构特性
污水管道的结构设计应包括管体、管座及连接构造，对埋地管道，尚应包括管周各部位回填土的密实度设计要求。对管道结构内力分析，均应按弹性体系计算，不考虑由非弹性变形所引起的塑性内力重分布。
一般来说，工艺上污水管道分为压力管和重力管。污水管通常埋地较深，多半采用重力管，导虹管或者通过泵房提升的污水管是有压管，但是压力较小，管材还是受外压为主。按照管道的受力和变形特点将管道分为刚性管与柔性管。根据公式αs=EpEd（tro）3[1]（各参数详见规范），αS≥1是刚性管，<1是柔性管。刚性管变形小，柔性管变形大，管材延伸性能好。刚性管道以裂缝允许值控制，柔性管则以变形允许值控制。
刚性管材有钢筋混凝土管（RCP）、预应力钢筋混凝土管（PCP）、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、灰口铸铁管等。常用柔性管材有塑料类管材、钢管和球墨铸铁管。
管道的接口从性能上分为柔性接口和刚性接口。刚性接口属于固接连接，其接头部位的相邻管端不能产生转角和伸缩。柔性接口属于可动连接，其接头部位的相邻管端与管轴线可有小量的转角和伸缩。刚性接口有钢筋混凝土套环、焊接、法兰连接、套筒连接等。柔性接口有承插式、企口式、卡箍连接等。柔性接口一般内置橡胶圈止水，防渗漏效果好，但是成本高，刚性接口价格低，管道接口容易开裂渗漏，而且施工工期长。
污水管（重力管）采用较多的是钢筋混凝土管、塑料管和玻璃钢管。普通钢筋混凝土管价格便宜，受力性能好，耐腐蚀性能一般，但是接口容易渗漏。塑料管主要有HDPE管、PE管UPVC管等。塑料管自重轻、运输安装方便，接口少，安装效率高，但是属于脆性材料，耐腐蚀较差，由于污水管设计对环境要求很高，一旦渗漏，很难处理，所以不推荐使用。球墨铸铁管强度高，内外涂抹防腐材料，性能好，近年来被广泛采用。
埋地钢筋混凝土管遇到软土地基时，地基变形会导致接口开裂渗漏，应配设置钢筋混凝土基础，减小管道变形。
实际工程中，当污水管道遇到河流、铁路、桥梁等障碍物时，设计人员还应留出预埋管道与已有构筑物的安全距离，避让已有构筑物基础，选择合理的施工方法。重要河流应不影响航道通航要求，穿越铁路时应经过地铁主管部门组织的审查。
四、污水管道施工方法
污水管的施工方法一般根据管道埋深、土层情况、现状地形等条件来确定。污水管道施工方法有开挖施工，顶管，牵引管，小管径顶管。
（一）开挖施工
当施工场地以无障碍物，沟槽深度在一般在4米以内，可选用开挖施工。开挖施工一般成本较低，施工工期较短。基坑开挖还应注意以下几点：开挖沟槽时需采取切实可行的基坑支护措施确保边坡稳定，通常采用钢板桩支护。沟槽开挖应确保沟底土层不受扰动，且不得超挖，人工清底。沟槽开挖完毕后必须经有关人员验槽后方可继续施工。施工中遇管道交叉时需采取有效保护措施确保交叉管安全。
开挖后对管道周边的回填设计至关重要。钢筋混凝土管回填采用粘土、粉质粘土，土中不得含有机物。钢筋混凝土管管道沟槽回填的压实作业应符合下列要求[2]：回填压实应逐层进行，且不得损伤管道；管道两侧和管顶以上500mm范围内胸腔夯实，应采用轻型压实机具，管道两侧压实面的高差不应超过300mm。压实时，管道两侧应对称进行，且不得使管道位移或损伤。分段回填压实时，相邻段的接茬应呈台阶形，且不得漏夯。采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于200mm。塑料管管顶以下及管顶以上500范围内回填中粗砂，管顶500以上非道路下回填粘性土，道路下同道路材料要求。塑料管回填作业应符合下列规定：回填前，检查管道有无损伤或变形，有损伤的管道应修复或更换。管道半径以下回填时应采取防止管道上浮、位移的措施。沟槽回填从管底基础部位开始到管顶以上500mm范围内，必须采用人工回填，管顶500mm以上部位，可用机械从管道轴线两侧同时夯实，每层回填高度应不大于200mm。
（二）顶管法
顶管法施工就是在工作坑内借助于顶进设备产生的顶力，克服管道与周围土壤的摩擦力，将管道按设计的坡度顶入土中，并将土方运走。一节管子完成顶入土层之后，再下第二节管子继续顶进。顶在长距离顶进过程中，当顶进阻力超过容许总顶力时，无法一次达到顶进距离时，须设置中继间分段接力顶进。顶管施工属于非开挖施工，对环境和交通影响减小，适用于管道埋深较大的情况。顶管施工对土层要求不高，一般情况均可适用。顶管管道材料主要有钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢管等，管径一般要求不小于800mm。
顶管穿越铁路、公路、河道等管道施工障碍时，可以采用混凝土管套塑料管双管顶进方法。两种管道之间在施工以后压注水泥砂浆填充。
（三）牵引管法
牵引管施工，先采用钻孔机钻导向孔，洞通后再装上扩孔机具进行扩孔，反复扩孔后达到孔径要求，扩孔不大于1.5倍管径，再将管道与钻杆连接，回拖管道到预定位置。管道就位后采用水泥砂浆进行压力灌浆处理， 牵引法施工拖管完成后，两端废弃的引导孔道应压注水泥砂浆填实。牵引管施工对地表干扰小，因此具有较高的社会经济效应。牵引管管材主要采用实壁PE管、钢管，管径一般不大于600mm，对土质要求稍高，碎石土中不宜采用。
（四）小型顶管法
小型顶管法与牵引管施工类似，在管道两端开挖一个工作坑和一个接收坑，在工作坑里面采用螺旋杆钻孔，然后扩孔，孔洞形成后采用顶管将管道顶进洞内，管道施工后要求对管外空隙采用水泥砂浆进行压力灌浆处理。
五、建议
近年来，污水管道结构设计往往不被重视，管道随意铺设，回填不合格，野蛮施工等，造成了路面塌陷，附近构筑物开裂等严重问题。管道工程看似简单，但是作为结构设计人员，应该具有严肃认真的态度和丰富的设计经验。（作者单位：南京市市政设计研究院有限责任公司）
参考文献：
[1]GB 50332-2002给水排水工程管道结构设计规范 [S]
[2]GB 50268-2008给水排水工程施工及验收规范规范 [S]
作者：方祥红
管道结构设计论文 篇3：
市政给排水管道工程结构设计的探析
【摘要】市政排水管道工程在城市的日常运行和发展建设中有着举足轻重的作用。本文阐述了市政给排水管道工程施工的重要性，对市政给排水管道工程结构设计前的准备工作以及市政给排水管道工程的结构设计进行了探讨分析。
【关键词】市政给排水；管道工程；重要性；结构设计
市政给给排水管道工程建设是城市基础设施建设的重要组成部分，其对城市的经济发展和广大人民群众的日常生活起着积极作用。市政排水管道工程结构设计应严格按照现行相关规范、标准、规定进行。设计人员应当掌握专业技能，了解行业动向，研究存在的问题，积极创新，尽可能地把设计做到经济、合理、适用、安全。
一.市政给排水管道工程的重要性
市政给排水管道工程关系到人们的正常生活，其不仅有利于城市防洪、排涝和水污染治理，还有利于城市水循环，实现水资源再利用。因此，对于给排水工程施工必须进行严格的控制，加强管理，提高施工技术，以保证市政给排水工程的施工质量。
1、给排水管道有利于城市防洪和水污染治理。给排水管道的施工可以及时、有效的把工业生产废水、居民日常生活污水以及大气降水等收集到指定的污水处理中心，可以有效防止水污染的进一步蔓延，还可以避免城市在暴雨中出现内涝。对于一个发展中的城市而言，市政给排水管道工程施工程度，代表着这个城市的城市化发展水平，尤其是对于工业发达、年降雨量多的南方城市而言具有十分重要的作用。为了更好的促进我国城市化进程的良性发展，就务必要对市政给排水管道工程施工给予高度重视，从而不断的提升城市的防洪、抗涝和污水治理水平。
2、市政给排水管道工程有利于实现水资源再利用。给排水管道工程是城市水循环系统的一种有机整体，同时，水循环又是水资源再利用的一个重要的前提条件，伴随着社会不断发展和人民生活水平的日益提高，广大人民群众的环保意识也得到了进一步加强，资源再利用和可持续发展的思想观念已经深入人心，因此，解决水资源再利用问题也成为了我国城市化发展进程中的关键所在。给排水管道工程可以有效的改善城市水资源再利用情况，解决水资源的可持续再利用问题，净化城市的公共水资源，有效保护城市水域，进而保证城市生态系统的物质循环与能量循环的正常运行，为城市居民提供一个和谐、优美的城市生存环境。
二、市政给排水管道工程结构设计前的准备工作
1、排水体制的选择.排水体制主要有合流制和分流制两种。排水体制的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水体制。除降雨量少的干旱地区外，新建地区的排水系统应采用分流制。现有合流制排水系统，有条件的应按照城镇排水规划的要求，实施雨污分流改造；暂时不具备雨污分流条件的，应采取截流、调蓄和处理相结合的措施。
2、现场勘探.市政给排水管道工程距离相对较长，或穿越城镇密集区，或敷设在农田，或跨越山丘和河流，还有可能横跨铁路、公路及桥涵。一项管道工程同时会遇到上述几种或所有的地形和地貌，其复杂的地形和地貌若不现场查看，则很难全面完成设计。结构设计人员应会同给排水、概预算等专业设计人员共同进行现场勘探和选线，了解管道线路拟通过的沿线地带地形地貌、地质概况，必要时应在施工图阶段对个别疑难地段重新勘探 。
3、测量和地勘要求.要准确地反应管道沿线的地形地貌和水文地质情况，必须有测量和勘探部门提供的准确的地形和水文地质资料。（1）勘探点间距和钻孔深度。勘探点应布置在管道的中线上，并不得偏离中线3m，间距应根据地形复杂程度确定的30～100m，较复杂和地质变化较大的地段应适当加密，深度应达到管道埋设深度以下1m以上，遇河流应钻至河床最大冲刷深度以下2～3m。（2）提供勘探成果要求。划分沿线地质单元；查明管道埋设深度范围内的地层成因、岩性特征和厚度；调查岩层产状和分化破碎程度及对管道有影响的全部活动断裂带的性质和分布特点；调查沿线滑坡、崩塌、泥石流、冲沟等不良地质现象的范围、性质、发展趋势及其对管道的影响；查明沿线井、泉的分布和水位等影响；查明拟穿、跨河流的岸坡稳定性，河床及两岸的地层岩性和洪水淹没范围。
三、市政给排水管道工程的结构设计分析
1、结构形式。管道的结构形式主要由给排水专业确定，结构专业应根据管道的用途（给水还是排水，污水还是雨水）、工作环境（承压还是非承压）、口径、流量、埋置深度、水文地质情况、敷设方式和经济指标等从专业角度提出参考意见。一般情况下，承压管道常采用预应力钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、玻璃钢管、UPVC管、PE管、现浇钢筋混凝士箱涵。非承压管常采用混凝土管、钢筋混凝土管、砌体盖板涵、现浇钢筋混凝土箱涵等。当污水管道口径较大时应采用现浇钢筋混凝土箱涵，特殊情况、特殊地段（过河渠、公路、铁路等）、局部地段非承压管也采用钢管等形式。大型市政给排水管道工程也有采用盾构结构形式的。
2、结构设计。根据管道规格、埋置深度、地面荷载、地下水位、工作和试验压力对管道的刚度和强度进行计算及复核，提供管道壁厚、管道等级、或结构配筋图。对于一些必须采取加固方法才能满足刚度和强度要求的管道，应根据计算采用具体的加强加固措施。通常采用的加固措施有管廊、混凝土或钢筋混凝土包管等，当钢管计算出的壁厚不经济时，应采用加肋的方法处理。加固的具体方式和方法应根据实际情况和经济指标来确定。
3、敷设方式。敷设方式的选择应根据埋置深度、地面地下障碍物等因素确定，一般有沟埋式、上埋式、顶管及架空，较为常用敷设方式采用沟埋式，当沟埋式有一定的难度时，可选择顶管和架空等敷设方式。不同的敷设方式，其结构设计亦不同。
4、抗震设计。（1）场地和管材的选择。确定管线走向时应尽量避开对抗震不利的场地、地基，如不可避免而必须通过地震断裂带或可液化土地基时，应根据工程的重要性、使用条件综合考虑。给水管道应选择抗拉、抗折强度高且具有较好延性的钢管，并要求做好防腐措施。（2）构造措施。承插管设置柔性连接；砖石砌体的矩形、拱形无压管道，除砌体材料应满足砖石结构抗震要求外，一般可加强整体刚度（顶底板采用整体式）、减少在地震影响下产生的变形，提高管道的抗震性能；圆形排水管应设置不小于l20度的混凝土管基，管道接口采用钢丝网水泥带，液化地段采用柔性接口的钢筋混凝土管；管道附属构筑物应采用符合抗震要求的材料和整体刚度好的结构型式。
结束语
给排水管道工程质量的优劣，不仅直接影响到广大人民群众的切身利益，而且还关系到政府在人民心目中的形象。因此提升市政给排水管道工程施工的质量，是我国进行城市化基础设施建设的一项十分重要的任务。
参考文献：
[1]陈方杰.浅谈建筑工程市政给排水管道工程的施工技术.四川建材，2009
[2]利定锋.给排水工程管道的渗漏原因及防止措施.中国高新技术企业，2008
[3]陳志荣.浅谈建筑给排水常见问题与处理[J].山西建筑，2010
[4] 曾绍武，试论市政排水工程施工质量的控制措施[J]，陕西水利，2010
[5] 潘丽娟，大中型城市给排水施工质量监督管理研究[J]，科技致富向导2011
作者：刘娟