книги из ГПНТБ / Попов А.Н. Бетонные и железобетонные трубы

Покрытия из термореактивных смол наносят механи­ ческим способом или распылением, которое наиболее эф­ фективно. Различают пневматическое распыление с по­ догревом или без подогрева материалов, безвоздушное, вихревое и газопламенное. К механическим способам от­ носят иабрызгивание и центрифугирование.

Пневматическое распыление предполагает использо­ вание распылителей, работающих от сжатого воздуха. Безвоздушное распыление основано на разбрызгивании материала под высоким давлением (40—60 ат). В мо­ мент выхода жидкости в атмосферу с критической ско­ ростью потенциальная энергия струи переходит в кине­ тическую, в результате чего жидкость диспергируется до капель размером 70—80 мк. Необходимое давление жид­ кости (120—250 ат) создается насосами.

Некоторые композиции для покрытия поверхности труб содержат растворители, например, уайт-спирит, сольвент, ксилол и др. Вязкость применяемых растворов зависит от -исходных материалов и по вискозиметру ВЗ-4 составляет 40—90 и даже 150 сек. Толщина одного слоя обычно находится в пределах 50—100 мк, а общая тол­

60 мин. Время высыхания покрытия зависит от его соста­ ва и температуры и может длиться от 2 до 16 ч. Для разных композиций требуется различная температура переработки.

Из недавних разработок мероприятий по образова­ нию на трубах защитных покрытий можно указать на ра­ боту венгерских специалистов, которые в целях обеспе­ чения долговременной работы труб рекомендуют на их внутреннюю поверхность наносить покрытие, состоящее из грунтовки —5-мм слоя смеси синтетической смолы с пластификатором и наполнителем — и верхнего покров­ ного слоя из такой же смеси. На 1 м2 поверхности рас­ ходуется 2,5 кг смолы и 7,5 кг кварцевого песка. Смесь смолы и песка приготовляют в смесителе. Грунтовку и последующие слои покрытия наносят специальным ме­ ханизмом. Прочность нанесенного покрытия на растяже­ ние при изгибе равна 250 кгс/см2.

Известны покрытия с заполнителями из стекловолок­ на. Для нанесения их применяют распылительное уст­ ройство. В головке устройства имеются отверстия; через

180

Г Л А В А &

НАГРУЗКИ И РАСЧЕТ ТРУб

О С Н О В Н Ы Е П О Л О Ж Е Н И Я У К Л А Д К И Т Р У Б И О П Р Е Д Е Л Е Н И Е Н А Г Р У З О К

Виды нагрузок. Нагрузками для трубопроводов, прокладываемых в земле открытым способом, вне зави­ симости от напора транспортируемой по трубам жидкос­ ти, являются следующие:

3)внешнее давление, вызываемое весом земляной за­

сыпки (Qr , кгс/м2 или Рг , кгс/пог. м) и постоянных или временных грузов (Qn и QB или Рп и Рв), которые могут находиться па поверхности земли над трассой трубо­ провода;

4)усилия, проявляющиеся вследствие неравномерной осадки основания при неоднородности или просадочности грунтов, а также при прохождении трассы трубопровода по подработанным территориям;

5)усилия Pt, возникающие в результате перепада температуры между внутренней и наружной поверхностя­ ми труб, если по ним транспортируют горячую жидкость;

6)усилия Nt, вызываемые в стенке трубопровода раз­ ностью температур между моментом замыкания трубо­ провода и моментом пуска его в эксплуатацию;

7)усилия ІѴу.п, проявляющиеся вследствие усадки и ползучести бетона;

8)усилия NM, проявляющиеся в процессе монтажа трубопровода, когда имеется необходимость подъема и транспортирования труб;

9)усилия, возникающие в результате сейсмических воздействий;

10) внутреннее гидростатическое давление жидко­ сти р, протекающей по трубопроводу под напором, и дав­ ление, эквивалентное действию гидравлического уда­ ра Ру\

11) продольные усилия Na (для напорных труб), воз­ никающие в результате проявления давления жидкости на изгибах и поворотах трассы трубопровода, если он

182

смонтирован из отдельных звеньев, соединенных жест­ кими стыками.

Кроме указанных нагрузок при определенных спо­ собах изготовления труб имеются воздействия техноло­ гического характера. Так, в сердечниках напорных труб, изготовляемых по трехступенчатой технологии, в про­ цессе навивки спиральной арматуры помимо напряже­ ния продольного сечения возникают осевые усилия и яв­ ление поперечного изгиба стенок.

Нагрузки, указанные в пп. 1, 2, 3, 5 и 10, действуют перпендикулярно оси труб, вызывая в их тангенциаль­ ных (продольных) сечениях деформации растяжения или изгиба, а нагрузки, указанные в пп. 4, 8 и 9, приводят к поперечному изгибу кольцевых сечений труб. Усилия пп. 6 и 11 являются осевыми, вызывающими в кольце­ вых сечениях трубопровода растягивающие напряжения. Усилия п. 7 по характеру действия относятся к объем­

ных условиях прокладки трубопроводов наибольшее зна­

труб. Поэтому для обычных условий укладки труб учи­ тывают, как правило,только эти нагрузки, т. е. давление грунта, постоянной или временной (на поверхности зем­ ли) нагрузки, собственный вес труб и вес транспорти­

Все перечисленные нагрузки разделяют на постоян­ ные и временные. Последние могут быть длительно дей­ ствующими, кратковременными и особыми. Отклонения по тем или иным обстоятельствам значения величины нагрузки, которая может действовать на реальный тру­ бопровод, от ее нормативного значения учитывают ко­ эффициентами перегрузки, получая в этом случае ве­ личины расчетных нагрузок. Значения этих коэффици­ ентов представлены ниже.

183

Трубы рассчитывают на наиболее невыгодные, но воз­ можные сочетания воздействий, которые определяют с учетом требований СНиП ІІ-А.10-71 и II-A.11.

В качестве нормативных временных нагрузок прини­ мают: для трубопроводов, укладываемых под железно­ дорожными путями, нагрузки, соответствующие классу данной железнодорожной линии; для трубопроводов, укладываемых под автомобильными дорогами, норма­ тивную нагрузку от колонны автомобилей Н-30 или ко­ лесного транспорта НК-80 в зависимости от того, какая из этих нагрузок вызывает большие силовые воздейст­ вия на трубопровод; для трубопроводов, укладываемых

184

в местах, где возможно движение автомобильного транс­ порта, расчетную нагрузку от колонны автомобилей Н-18 или гусеничного транспорта НГ-60 в зависимости от того, какая из этих нагрузок вызывает большие силовые воз­ действия на трубопровод; для трубопроводов, уклады­ ваемых в местах, где движение автомобильного транс­ порта невозможно, равномерно распределенную нагруз­ ку 500 кгс/м2.

При расчете напорных трубопроводов на одновре­ менное воздействие внутреннего давления и внешней нагрузки от колонны автомобилей, колесного или гусе­ ничного транспорта повышение давления при гидравли­ ческом ударе учитывают лишь в том случае, если рас­ четная внешняя нагрузка не превышает нагрузку Н-18 (НГ-60). При большей расчетной внешней нагрузке рас­ чет ведут на эту нагрузку без учета повышения давле­ ния при гидравлическом ударе или на нагрузку Н-18 (НГ-60) с учетом повышения давления при гидравличе­ ском ударе в зависимости от того, какое из этих сочета­ ний оказывается более опасным для данного трубопро­ вода.

Величину расчетного внутреннего давления р, со­ гласно указаниям СНиП ІІ-Г.З «Водоснабжение. Нормы проектирования», принимают равной наибольшему воз­ можному по условиям эксплуатации рабочему давлению /)Раб без учета его повышения при гидравлическом ударе или наибольшему возможному давлению (/?раб+/?у), яв­ ляющемуся суммой статического и гидродинамического давлений, умноженной на коэффициент Ку, который для железобетонных труб равен 1.

Отечественные нормативы не дают определенных значений гидродинамического давления, предлагая его определять в каждом конкретном случае отдельно, что практически неосуществимо при проектировании типо­ вых труб. Поэтому можно использовать косвенное ука­ зание СНиП и оценивать ударное давление в трубах диаметром свыше 600 мм 5 ат, хотя с точки зрения ста­ тики было бы правильнее иметь дифференцированные значения этого давления не только в зависимости от диаметра труб, но и от рабочего напора протекающей по ним жидкости. В американских нормативах значение гидравлического удара определено в 40% рабочего на­ пора жидкости в трубопроводе.

При определении расчетной нагрузки принимают

185

следующие сочетания отдельных воздействий: основное, в которое включают постоянные и одну кратковременно действующую нагрузку; дополнительное, в которое вклю­ чают постоянные, длительно действующие и две или бо­ лее кратковременно действующие нагрузки; особое, ко­ торое включает дополнительное сочетание, суммирован­ ное с действием сейсмических нагрузок. Все расчетные нагрузки, кроме постоянных нагрузок при дополнитель­ ном сочетании, умножают на коэффициент 0,9, а при осо­ бом — на 0,8.

За рубежом при расчете труб также принимают от­ дельные сочетания нагрузок. Так, по стандарту, выпу­ щенному Американской ассоциацией водопроводного дела, трубы со стальным цилиндром в стенках, предна­ значаемые для напора жидкости 10—19 ат, требуется рассчитывать на два вида нагрузок в следующих соче­ таниях:

а) внутренние гидростатическое и гидродинамическое

В целях упрощения расчетов в отечественных норма­ тивах все передающиеся на трубу внешние силовые воз­ действия принято приводить к двум противоположно на­ правленным линейным нагрузкам, действующим по ли­ нии вертикального диаметра трубы. Эти нагрузки называют приведенными. Использование их упрощает технику выполнения расчетов и позволяет наиболее точ­ но сопоставлять расчетные величины силовых воздейст­ вий на трубы с данными их испытаний на прессе.

Трубы рассчитывают и без приведения нагрузок к ли­ нейным воздействиям. За этот метод расчета труб с рас­ пределением внешнего давления по контуру трубы вы­

Необходимо заметить, что введение в отечественных нормативах коэффициента перегрузки в формулу вер­ тикального давления грунта должным образом не обо­ сновано. Как будет видно далее, формулы дают значе­ ния давлений, которые совпадают по величине с дав­ лениями, определенными по формулам, принятым

186

в практике расчета труб в США. Американские форму­ лы выведены из расчета получения наибольшего дав­ ления, которое вообще может проявиться в течение дли­ тельного времени эксплуатации трубопровода.

Укладка труб и виды оснований. Подземные трубо­ проводы укладывают в траншеях или в насыпях (рис. 70). Глубину заложения лотка канализационных труб назначают согласно указаниям СНиП П-Г.6. «Ка­ нализация». Минимальную глубину заложения лотков трубопроводов хозяйственно-бытовой и промышленной канализации принимают для труб диаметром до 500 мм

Рис. 70. Типы укладки труб в землю

на 0,3 м, а для труб диаметром более 500 мм на 0,5 м меньше наибольшей глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м от поверхности земли до верха труб. Глу­ бину заложения труб дождевой канализации, а также труб, укладываемых в скальных грунтах, не нормируют. Глубину заложения водопроводных труб назначают на основе опыта работы водоводов, находящихся в данной местности, или исходят из того, что она должна быть больше расчетной глубины промерзания земли в районе укладки: при трубах внутренним диаметром, равным или менее 300 мм, на D+0,2 м, равным или менее 600 мм на 0,75 D, равным или более 600 мм на 0,5 D.

Ширину траншей по дну, в которые укладывают тру­ бы, назначают согласно данным табл. 13.

Трубы укладывают в траншеи или насыпи после со­ ответствующей подготовки основания. В зависимости от условий опирания труб основания разделяют на несколь­ ко типов. Так, в США нормировано четыре типа осно­ ваний под трубы как для случая укладки их в траншею, так и для условий прокладки в насыпях. В DIN 4033 (ФРГ) также предусмотрено несколько условий укладки труб. Назначение различных видов оснований для труб

187

то под трубами устраивают песчаную подушку толщиной не менее 10 см с уплотнением грунта до /( = 0,95 (СНиП ІІ-К-3). При прокладке трубопроводов в песчаных грун­ тах, которые можно использовать для обратной засып­

чить плотное прилегание их к грунту по всей длине. Под раструбами устраивают приямки.

Железобетонные основания устраивают на свеженасыпанных грунтах или на участках сопряжения грунтов с различной несущей способностью. Свайные основания устраивают также в особых случаях, когда под трубо­ проводом залегают грунты с нормативным давлением менее 1 кгс/см2, а также торфы, илистые, свалочные и то­ му подобные грунты, если замена их на более прочные является экономически нецелесообразной. Основания на сваях сечением 300X300 мм (ГОСТ 10628—63) выполня­ ют путем забивки свай в один ряд для труб диаметром 300—1000 мм и в два ряда — для труб диаметром 1200— 2500'лш.

Трубопроводы засыпают грунтом, вынутым из тран­ шеи, или другим местным грунтом, не содержащим ор­ ганических включений. В случаях укладки труб диамет­ ром 600—2500 мм под засыпку, близкую к расчетной (3—4 м для труб нормальной прочности и 5—6 м для труб повышенной прочности), пазухи засыпают песча­ ным грунтом с подбивкой его под трубы и послойным уплотнением до /(^0,95 до оси трубопровода. Выше оси трубы засыпают местным грунтом, не содержащим орга­ нических включений с обычным уплотнением. При уклад­ ке труб под проезжей частью их засыпают песчаным грунтом с уплотнением на всю высоту до дорожного по­ крытия, при этом степень уплотнения грунта следует принимать в соответствии с указаниями СНиП П-К.З. В практике строительства трубопроводов возможны случаи, когда требуется применить на отдельных участ­ ках трассы трубы с несущей способностью, превышаю­ щей установленную типовым проектом. В этих случаях можно использовать стандартные трубы с усилением их путем укладки на железобетонные фундаменты или ча­ стичным или полным обетонировыванием.

189