4.3 正常使用极限状态验算规定

4.3.1 本条对管道结构正常使用条件下的极限状态计算内容作了规定，这些要求主要针对管道结构的耐久性，保证其使用年限，提高工程投资效益。

4.3.2 本条对柔性管道的允许变形量作了规定。原规范仅对水泥砂浆内衬作出现定，控制管道的最大竖向变形量不宜超过0.02 。从工程实践来看，此项允许变形量与水泥砂浆的配制及操作成型工艺密切相关，例如手工涂抹和机械成型，其质量差异显著；砂浆配制掺入适量的纤维等增强抗力材料，将改善砂浆的延性性能等。据此，条文对水泥砂浆内衬的允许变形量，规定可以有一定的幅度，供工程技术人员对应采用。
此外，条文还结合近十年来防腐内衬材料的引进和开拓，管材品种的多种开发，增补了对防腐涂料内衬和化学管材的允许变形量的规定，这些规定与国外相应标准的要求基本上协调一致。

4.3.3～4.3.7 条文对钢筋混凝土管道结构的使用阶段截面计算做出了规定，这些要求和原规范的规定是协调一致的。
1 当在组合作用下，截面处于受弯或大偏心受压、拉时，应控制其最大裂缝宽度，不应大于0.2mm，确保结构的耐久性，符合使用年限的要求。同时明确此时可按长期效应的准永久组合作用计算。
2 当在组合作用下，截面处于轴心受拉或小偏心受拉时，应控制截面的裂缝出现，此时一旦形成开裂即将贯通全截面，直接影响管道结构的水密性要求和正常使用，因此相应的作用组合应取短期效应的标准组合作用计算。

4.3.8 本条对柔性管道的变形计算给出了规定，相应的组合作用应取长期效应的准永久组合作用计算。
原规范规定的计算模型系按原苏联1958年《地下钢管设计技术条件和规范》采用，该计算模型由前苏联学者Л.М.ЕмеΛьянов提出，其理念系依照地下柔性管道的受载程序拟定，即管子在沟槽中安装后，沟槽回填土使管体首先受到侧土压力使柔性管产生变形，向土体方向的变形导致土体的弹性抗力，据此计算管体在竖向、侧向土压力和弹性土抗力作用下管体的变形。

如图4.3.8 所示，当管体上下受到相等的均布压力p时，管体上任一点半径向位移ω为：

按此式可得管顶和管侧的变位置是相同的。当管体仅受到侧向土压力时、亦将产生变形，其方向则与竖向土压作用相反。由于管侧土压力值要小于竖向土压力（例如1/3），因此管体的最终变形还取决于竖向土压力导致的变形形态。
应该认为原规范引用的计算模型在理念上还是清楚的，但与通常的弹性地基上结构的计算模型不相协调，后者的结构上的受力，只需计算结构上受到的组合作用以及由此形成的弹性地基反力，美国spang1er 氏即是按此理念提出了计算模型，获得国际上广为应用，据此条文修改为采用spang1er 计算模型，以使在柔性管的变形计算方法上与国际沟通，协调一致。
另外，在条文给定的计算变形公式中，引入了变形滞后效应系数DL。此项系数取1.0～1.5，主要是管侧土体并非理想的弹性体，在抗力的长期作用下，土体会产生变形或松弛，管侧回填土的压实密度越高，滞后变形效应越显著，粘性土的滞后变形比砂性土历时更长，这一现象已被国内、外工程实践检测所证实（例如国内曾对北京市第九水厂DN2600mm 输水管进行管体变形追踪检测）。显然此项变形滞后系数取值，不仅与埋地管道覆土竣工到投入运行的时间有关，还与管道的运行功能相关，如果是压力运行，内压将使管体变形复圆。因此，对变形滞后系数的取值，对无压或低压管（内压在0.2MPa 以内）应取接近于1.5 的数值；对于压力运行管道，竣工所投入运行的时间较短（例如不超过3 个月），则可取1.0 计算，亦即可以不考虑滞后变形的因素；对压力运行管道，从竣工到运行时间较长时，则可取1.0＜DL＜1.5 作为设计计算采用值。

4.3.9～4.3.11 有关条文规定可参阅《给水排水构筑物结构设计规范》相应条文的说明。