4.2. Расчетные схемы труб под насыпями дорог
Выбор той или иной расчетной схемы трубы зависит прежде всего от способности конструкции включаться в совместную работу с окружающей ее грунтовой средой. Для круглых труб эту способность характеризует относительная жесткость ω.
На рис. 25 приведены три расчетные схемы круглых труб, каждая из которых соответствует определенному классу жесткости. По схеме а рассчитываются трубы класса I жесткости: к ним могут быть отнесены железобетонные и бетонные. Характерной особенностью двух других схем является то, что они отражают способность конструкции вовлекаться в совместную работу с окружающим грунтом. По схеме б рассчитывают упругие трубы класса II жесткости, например, виброгидропрессованные, для которых безотпорная зона ограничена центральным углом 2φо = 120°. Схема в относится к гибким металлическим трубам класса III, для которых 2φо = 90°. Заметим при этом, что угол, ограничивающий безотпорную зону, тем меньше, чем больше относительная жесткость.
В расчетной схеме а горизонтальное давление принято равномерно распределенным по высоте трубы, т.е. несколько искажен фактический характер его распределения, но является равнодействующей трапецеидальной эпюры бокового давления. Это мало влияет на конечный результат расчета, но существенно упрощает расчетные формулы. Не учитывая боковое давление грунта, по схемам б и в получаем запас надежности сооружения. Такое допущение продиктовано желанием избежать возможной переоценки высокой эффективности совместной работы гибких труб и окружающей упругой среды.
Рис. 25- Расчетные схемы круглых труб
40
Рис. 26. Расчетные схемы прямоугольных труб
Расчетная схема прямоугольных железобетонных труб из цель-носекционных блоков представляет собой замкнутую раму с жесткими узлами, испытывающую вертикальное и горизонтальное активные давления, а также реактивное давление со стороны лотка (рис. 26,а). В общем случае жесткость горизонтальных и вертикальных элементов принимается различной и характеризуется соответствующими элементами инерции.
В случае одностороннего действия транспортной нагрузки, расположенной на призме обрушения (при малой высоте насыпи), расчетная схема представляется в виде П-образной рамы (рис. 26,б).
При расчете сборных прямоугольных железобетонных труб из плитных элементов расчетная схема выполняется в виде четырехшарнирной рамы (рис. 26,в). Геометрическая неизменяемость ее обусловлена многократными связями с окружающей грунтовой средой, а монтажная устойчивость — специальными конструктивными мероприятиями. Наличие четырех шарниров делает такую схему статически определенной и позволяет вести расчет отдельных ее элементов как простых однопролетных балок (плит).
При расчете труб, расположенных под насыпями дорог, следует рассмотреть несколько схем загружения временной транспортной нагрузкой:
временная нагрузка над трубой и обеими призмами обрушения;
временная нагрузка над трубой и на одной из призм обрушения;
временная нагрузка только над трубой.
Кроме того, должен быть рассмотрен вариант загружения при минимальной высоте засыпки, что необходимо для оценки возможности пропуска над трубой транспорта, используемого при строительстве.
41