книги из ГПНТБ / Металлические гофрированные трубы под насыпями

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ

ГОФРИРОВАННЫЕ

ТРУБЫ ПОД НАСЫПЯМИ

Под общей редакцией доктора технических наук профессора Н.М. Колоколова

М О С К В А , « Т Р А Н С П О Р Т » , 1 9 7 3

УДК 62-462.2

хо в с к а я С. Э. Изд-во «Транспорт», \97& г., стр. 1—120.

Вкниге приведен анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования я строительства водопропускных дорожных труб из волнистого металла. Даны сведения о результатах обследования экс­ плуатируемых металлических труб, построенных в конце XIX в. и начале XX в. Приведены основные положения по выбору металла для гофрированных труб и способы защиты его от агрессивного воз­ действия окружающей среды. Рассмотрены выполненные в ЦНИИСе

иЛенпшротрансмосте исследования и проектные разработки кон­ струкций труб, методов их изготовления и монтажа на автомобиль­ ных и железных дорогах.

На основе выполненных авторами в ЦНИИСе исследований и ре­ зультатов опытно-экспериментального строительства изложены тре­ бования к конструкциям и методика расчета гибких металлических гофрированных труб, а также приведен технико-экономический ана­ лиз эффективности их применения.

Книга предназначена для инженерно-технических работников. Табл. 23, рис. 62, библ. 32.

Книга написана: д-ром техн. наук проф. Н. М. Колоколовым § 1 и введение; канд. техн. наук О. А. Янковским § 3—6, 13—16; инж. К. Б. Щербиной § 8—10, 12 и приложение; инж. С. Э. Черняховской § 2 , 7 , 1 1 .

м 3181—061 61-73

049(01)—73

И з д а т е л ь с т во «Транспорт», 1973.

ВВ Е Д Е Н И Е

Врешениях XXIV съезда КПСС ютмечена необходимость осуще­ ствления широкого технического прогресса во всех отраслях народ­ ного хозяйства на основе 'Использования наиболее передовых кон­

структивных и технологических решений, эффективных материалов и повышения производительности труда. Этим требованиям в обла­ сти транспортного строительства в полной мере отвечают конструк­ ции труб из гофрированногометалла.

Значительные успехи отечественной металлургической промыш­ ленности создают благоприятные условия для широкого использо­ вания гофрированного тонколистового металла волнистых -профи­ лей в конструкциях водопропускных труб на железных и автомо­ бильных дорогах. Такие сооружения по сравнению с железобетон­ ными и каменными обладают существенными достоинствами:

•высокой экономической эффективностью и эксплуатационной на­ дежностью;

простотой сборки л возможностью выполнения ее небольшим числом рабочих невысокой квалификации, а также короткими сро­ ками постройки сооружений, позволяющими быстро открывать дви­ жение по дороге;

малым весом элементов труб и удобством их перевозки любыми видами транспортных средств; простотой и экономичностью эксплу­ атации; высокой сопротивляемостью коррозии, обеспечиваемой уст­ ройством защитных покрытий в виде оцинковки, дополнительной битумной обмазки, асфальтирования лотков, а также применением новых видов металлов, устойчивых против коррозии; ,

возможностью использования гофрированных металлических конструкций для замены старых каменных арочных мостов, дере­ вянных эстакад и балочных мостов.

; Элементы труб благодаря малому весу и возможности склади­ рования в пачки весьма удобны для доставки на строительство как наземным, так и воздушным транспортом. Такие трубы применимы под насыпями значительной высоты, удобны для уширения дороги путем соответствующего наращивания секций, а также для рекон­ струкции и ремонта старых сооружений.

•В нашей стране металлические гофрированные трубы из волни­ стого металла1 были предложены еще в 1875 г. После заводских ис­ пытаний и строительства опытной трубы из волнистого оцинкован­ ного железа было уложено в .1887—1888 гг. около 1300 пог. м труб диаметром 0,53—1,07-л* на Закаспийской ж.-д.2 .

1 Для водопропускных труб под насыпями до настоящего времени применя­ ют гофрированный металл только волнистого профиля. Поэтому далее рассмотре­ ны трубы из волнистой стали.

а Здесь и далее приведены названия железных дорог, существовавшие до '1917 г.

3

Г л а в а I

В настоящее время накоплен достаточный опыт эксплуа­ тации металлических гофрированных труб, находящихся под насыпями железных и автомобильных дорог в нашей стране и

за рубежом. За многолетний период службы эти сооружения были неоднократно обследованы и испытаны, в результате чего установ­ лены их экономичность, долговечность и надежность в работе.

Впервые трубы из волнистого металла 'были построены в России.

пускных 'сооружения. Позже при строительстве Оренбург-Ташкент­

мание большое разнообразие размеров и профилей сортаментов ме­ талла (рис. 2), применявшихся в этот период.

Неудачный опыт на Оренбург-Ташкентской ж. д. эксплуатации металлических труб из металла с уменьшенными размерами гофра вызвал необходимость в 1913 г. массорого обследования их состоя­

Андижанской, Закавказской, Николаевской, Оренбург-(Ташкент­

т. е. 93% от общего числа обследованнысс сооружений, имели удов­ летворительное состояние. Так, из числа обследованных труб общей протяженностью 1300 пог. м, расположенных на Закаспийской, Са­ марканд-Андижанской железных дорогах и на Мургабской ветке, срок эксплуатации которых достигал 26—28 лет, оказалось 2,6% не­ исправных, из них: 1,4% имели просадку и сплющивание попереч­ ного сечения; 1,2% —были поражены коррозией; 0,03% имели раз­

37Х(15 мм соответствует гофрированному металлу с длиной волны гофра 37 мм и 'высотой 15 мм.

5

Установлено, что отдельные сооружения, оказавшиеся в неудов­ летворительном состоянии, 'были уложены на солончаковые грунты юез дополнительной изоляции, с плохой оцинковкой металла и без защиты лотков бетоном.

Вторичное широкое обследование :2334 водопропускных труб, значительное число которых (табл. 1) расположено на Ташкент­ ской ж.-д., проведено в 1941 >г. Результаты обследования, которым охвачено было около .половины всех труб, .находившихся в то время :В эксплуатации, убедительно 'показывают, что 90% сооружений пос­ ле '26—54-летней эксплуатации находились в удовлетворительном

Характерно, что число труб, сильно пораженных коррозией, далеко не пропорционально сроку службы и в значительной мере зависит

приводит интересные данные о '50-летней эксплуатации металличе­ ских 'гофрированных труб, уложенных в 1903 г. на участке Орен­ бург — Джусалы (табл. 2). Здесь было построено 197 труб отвер­ стием 0,164—1,07 м из (Гофрированной оцинкованной стали толщи­ ной в 1 мм с двумя типами гафров: один с длиной волны 60 мм и высотой 16 -мм использован для труб отверстием 0,70 и 1,07 м; вто­ рой тип с длиной волны 68 мм и высотой 34 мм — для труб отвер­ стием от '1,07-до 2,113 м. Трубы отверстием до 1,07 м укладывали при

7

общего числа построенных. Основные причины те же, а именно: кор­ розия в условиях агрессивной среды, наблюдавшаяся на засоленной территории Кзыл-'Ордынокой и Актюбинском областей; сплющива­ ние труб из-за недостаточной жесткости конструкции, а иногда и

ный строительный подъем; устраивать хорошую подготовку осно­ вания. Выполнение этих рекомендаций позволяет обеспечить нор­ мальный средний срок службы трубы в 50 лет и более.

•В '1967 ir. отделение искусственных сооружений ЦНИИС, начав изучение работы металлических водопропускных сооружений, про­ вело обстоятельное выборочное обследование 56 труб отверстием 0,53—>2,13 м на участке Ташкент — Арысь Казахской ж. д. и на трех участках (Андижан — Уч-Курган и др.) Среднеазиатской ж.-д. (табл. 3). В обследованных трубах при их постройке использованы следующие профили гофров: 60X16 мм, 68X64 мм и 37X15 мм с толщиной листа 0;8—1,0 мм. Для отверстий '0,7—1,07 м при высо­ те насыпи до 4,5 м; ГООХб'О мм с толщиной листа 1,5 мм. Для от­ верстий ЙД'З м при высоте насыпи до 3,5 м.

При обследовании сделана нивелировка лотка трубы, измерены отверстия каждой секции труб, зафиксировано состояние металла и геометрические размеры гофров, состояние цинкового нокрытия,

Данные измерения концевых участков труб, которые практиче­ ски не испытывали воздействия постоянной и временной нагрузок, •показали, что трубы имеют, как правило, круговое очертание. По­ этому все отклонения от этого очертания в средних участках труб считали деформациями, развившимися за период их эксплуатации. Наибольшие относительные деформации, а именно: увеличение го­ ризонтального и уменьшение вертикального диаметров трубы были

8

•отмечены в средних по длине сечениях и составляли 3—3,5% от но­ минального диаметра; в отдельных случаях относительная дефор­ мация достигала 8—'15%. Измерения продольных профилей лотка трубы позволили установить у части сооружений прогиб, достигав­ ший 2—3 см, а в одном случае даже 10 см, в других же трубах от­ мечен подъем лотка на 2—б см. Замеренные осадки лотка нельзя считать •существенными.

[Лабораторные исследования образцов металла, извлеченных из- •старых труб, •позволили установить, что по химическому составу и микроструктуре металлом гофрированных труб, построенных л.ри-. мерно до '18915—1898 irr. является сварочное железо, а 'более позд> них .лет—малоуглеродистая сталь. Механические испытания на разрыв образцов металла труб показали удовлетворительныерезультаты (табл. 4). Исследованиями был установлен химический" состав металла старых труб: углерод 0,05—0,19%; марганец 0,41—? 0,57%; медь 0,05—0,17%. 'Выявлено также наличие хрома (0,ОЭ%), •никеля (0,02%), молибдена (0,01%). Эти легирующие примеси по­ вышали коррозионную стойкость металла и вероятнее всегобыли" естественными примесями использованных руд. Анализ взятых -п-р-об •грунтов и воды указал на .наличие значительного их засоления для отдельных сооружений.

Наиболее характерными дефектами обследованных в 1967 г. труб оказались: коррозия металла в 'пределах лотков; перфорация коррозией стенок труб, особенно часто наблюдавшаяся в крайних

9