Tipovye_raschyoty_pri_sooruzhenii_i_remonte
.pdf
При длине балластируемого участка трубопровода число групп найдем как отношение L/А, округленное в большую сторону, а необходимое число пригрузов
Ν = |
L |
nГ min . |
(4.79) |
|
|||
|
A |
|
|
Рис.4.19. Схема балластировки с использование минерального грунта засыпки:
1 – торф; 2 – скос
ВНИИСТом предложено техническое решение, позволяющее поднять эффективность групповой балластировки пригрузами типа УБО за счет вовлечения в работу минерального грунта засыпки, расположенного в пространстве между трубопроводом и внутренними поверхностями бетонных блоков (рис.4.19). Балластирующую способность грунта qгр можно оценить по формуле:
qгр = nгрγвзвFгр , |
(4.80) |
где nгр – коэффициент надежности по нагрузке, принимаемый для грунта равным 0,8; γвзв – удельный вес грунта во взвешенном состоянии, равный:
γвзв = (γск −γв )/ (1 + ε) , |
(4.81) |
где γск – удельный вес скелета грунта; ε – коэффициент пористости грунта; Fгр – площадь поперечного сечения призмы минерального грунта.
С учетом (4.80) формула (4.74) приобретает вид:
369
q |
= |
QГ g −γвVГ + qгр |
− q |
2 |
. |
(4.82) |
|
||||||
1 |
|
с+ mТ |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Балластировка закрепленным грунтом [30; 52] производится отдельными перемычками или сплошным слоем, рис.4.20, размеры которых определяются соответствующими расчетами в зависимости от диаметра трубопровода, физико-механических свойств грунта, размеров траншеи.
Рис.4.20. Схемы балластировки закрепленным грунтом:
1 – перемычка из закрепленного грунта; 2 – минеральный грунт; 3 – рекультивационный слой; 4 – сплошной слой закрепленного грунта; 5 – трубопровод
Балластировку сплошным слоем из закрепленного грунта предпочтительнее использовать при строительстве трубопроводов диаметром 720 мм и менее.
370
|
|
|
|
πD2 |
|
|
V = F |
1 = D |
h |
− |
н |
, |
(4.86) |
|
||||||
n |
|
н o |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т.е. объем численно равен площади фигуры АВСДЕ; γз.гр – удельный вес закрепленного грунта.
Величина Рсц находится из выражения: |
|
Рсц = 2τср·Fср , |
(4.87) |
где τcр – средние касательные напряжения по плоскостям среза |
|
τср=еср·ϕз. гр+сз. гр·kn . |
(4.88) |
Здесь еср – активное давление грунта на уровне середины высоты ho, ϕз. гр , сз. гр – угол внутреннего трения и сцепление закрепленного грунта, для закрепленного
суглинка, например ϕз. гр = 13°14/; сз. гр = 0,026 МПа.
Следует иметь в виду, что значение сцепления получено в лабораторных условиях. Учитывая, что в условиях трассы невозможно обеспечить такое же качество, при расчете балластировки трубопроводов вводится коэффициент понижения сцепления kn=0,2; Fср – площадь одной плоскости среза единичной длины, численно равной ho.
Величину еср определим как
|
|
|
|
h |
|
ϕз.гр |
|
||
е |
= γ |
|
|
o |
tg 2 |
45o − |
|
. |
(4.89) |
|
2 |
2 |
|||||||
|
ср |
з.гр |
|
|
|
|
|
||
Для данного расчетного случая выталкивающая сила воды определяется как обычно, по формуле (4.61).
С учетом (4.84 – 4.89) окончательное выражение для определения удерживающей способности из закрепленного грунта примет вид:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h2 |
tg 2 |
|
ϕ |
з.гр |
|
|
|
|
Р |
|
=V( γ |
|
−γ |
|
) + 2h |
c |
|
k |
|
+γ |
|
45o − |
|
tgϕ |
|
. |
(4.90) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
уд |
|
з.гр |
|
в |
o |
|
з.гр |
|
n |
|
з.гр |
o |
|
|
|
2 |
з.гр |
|
|
|
При балластировке непрерывным слоем выражение (4.90) имеет несколько иной вид:
|
|
|
|
|
(γ |
|
|
|
)+ 2h |
|
|
|
|
|
|
h2tg 2 |
|
ϕ |
з.гр |
|
|
|
Р |
|
= D |
h |
|
|
− γ |
|
|
с |
|
k |
|
+ γ |
45o − |
|
tgϕ |
|
,(4.91) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
уд |
|
н |
з.гр |
|
з.гр |
|
в |
|
з.гр |
|
з.гр |
|
n |
|
з.гр o |
|
|
2 |
з.гр |
|
|
где hз.гр – толщина слоя закрепленного грунта.
372
Рис.4.22. Схема закрепления трубопровода винтовым анкерным устройством:
1 – трубопровод; 2 – силовой пояс; 3 – футеровочный мат; 4 – штанга анкерная; 5 – винтовая лопасть
Винтовые анкеры ВАУ-1(рис.4.22) предназначены для закрепления от всплытия трубопроводов диаметром от 273 до 1420 мм, прокладываемых в
условиях обводненной и заболоченной местности [22]. Несущая способность
анкера Фанк обеспечивается винтовой лопастью и определяется как:
Фанк = ma·Рпр , |
(4.109) |
где mа – коэффициент условий работы (табл.4.7); Рпр – предельное
(критическое) сопротивление анкера, определяемое экспериментальным путем
или по формуле:
Pпр = (А сгр + В γгр ha )Fл , |
(4.110) |
где А, В – коэффициенты, зависящие от угла внутреннего трения грунта в рабочей зоне лопасти винта (табл.4.8); сгр – сцепление грунта в рабочей зоне лопасти винта (табл.4.9); γгр – средневзвешенный удельный вес грунтов, залегающих от дна траншеи до отметки заложения лопастей анкера (см.табл. 4.9); ho – глубина заложения лопастей от дна траншеи; Fл – площадь лопастей анкера, равная:
376
