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

Вертикальное давление земли при условии укладки труб в насыпь рассчитывают по формуле

P»=KvHD„,

Рис. 76. Значения Х т р и Ян

В Швейцарии на практике используют указания по определению надежности труб, уложенных в грунт, раз­ работанные Фёльми. Согласно этим указаниям, давле­ ние грунта на трубы, укладываемые в траншеи или на­ сыпи, определяют по формуле

Q = CzyHDK,

где С — коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения грун­ та ц, наклона стенок траншеи ß, угла трения засыпки о стенки траншеи ці, глубины укладки H труб, считая от их верха до по­ верхности земли, и ширины траншеи В; значение С определяют по

Давление от нагрузок, находящихся на поверхности земли, вычисляют по формулам Буссинеска,

§10

В Италии изгибающий момент, возникающий от внешних нагрузок в стенке трубы, в сечении, характери­ зуемом углом а, который отсчитывают от низа верти­ кального диаметра против часовой стрелки, определяют по формулам:

для случая линейного опирания труб

Ма --- Кх Qrcpтс-м'пог. м-

с

Рис. 77. Значения коэффициента С

Во Франции определение нагрузок на трубы основа­ но на разработках Геррена. Действующие на трубу на­ грузки делят на постоянные и переменные, зависящие от глубины укладки трубопровода. Расчет ведут на окруж­ ной (овоидальный) изгибающий момент

грунта и давление от нагрузок, находящихся на поверх­ ности земли.

<2г = 7 Я ' ^ і і і ,

1 + sin (i

где p. — коэффициент внутреннего трения грунта.

Для определения полного бокового давления грунта на трубу дана формула

B—D

где К

\- D V COS ф

Вкачестве возможных нагрузок, находящихся на по­ верхности земли, принимают 30-г грузовик, дорожную одежду 3 тс/м2, а также различные нагрузки, как, на­ пример, гусеничная нагрузка 70 или 100 тс/м2, давление

железнодорожного состава, давление на аэродромах 20 тс/м2.

212

Давление от подвижных нагрузок определяют, осно­ вываясь на возможном расположении отдельных грузов на поверхности земли. Общая формула для этого

Q = ¥L ТС :М2

А'

где А — имеет то или иное значение в зависимости от габаритов нагрузки и взаимного расположения отдельных колес (табл. 19).

Т а б л и ц а 19. Таблица нагрузок

Практически при расчете труб по данным Националь­ ного синдиката центробежного бетона определяют:

1) давление земли

Q^KyfiTCJM*,

где К — находится в пределах 1—1,25 в зависимости от отноше­ ния B/DR.

В качестве нагрузки на поверхность земли принима­ ют давление автомобиля 25 тс/м2;

2) изгибающий момент

M = 0,250 (Qj + Qa) r2cp, .

где rC p — средний радиус кольцевого сечения трубы.

В Швеции расчетные формулы для определения дав­ ления земли на трубы построены по теории Марстона. При укладке труб в траншеи давление определяют по формуле

M = уН (В — 0.08Я) тс/м.

При укладке труб в насыпях, если l , 5 D n < t f , то

Qh = yDn ( 1,52Я — 0,83) D тс/м;

при больших диаметрах

QH = УН ( о , 2 5 Я + 0,7D H - 0,15 ^ ) тс/м.

213

Железобетонные напорные трубы со стальным ци­ линдром или гидроизолирующей прослойкой рассчиты­ вают по предельному состоянию, характеризующемуся раскрытием трещин в стенке труб до 0,1—0,2 мм и по прочности; бесцилиндровые напорные трубы — по трещиностойкости как конструкции 1-й категории трещиностойкости, к которым предъявляют требования непрони­ цаемости, и по прочности в соответствии с требованиями СИ 292-64 «Указания по проектированию железобетон­ ных предварительно напряженных напорных труб».

Трубы рассчитывают как кольца на изгибающие мо­ менты и нормальные силы, возникающие в меридиональ­ ных (продольных) сечениях. В напорных, а при некото­ рых условиях укладки и в безнапорных трубах рассчи­ тывают кольцевые сечения. При расчетах продольного сечения напорных труб рассматривают как цилиндриче­ скую, так и раструбную части трубы. Кольцевые (по­ перечные) сечения напорных труб следует рассчитывать

зок, действующих на трубы в процессе их изготовления, транспортирования, монтажа и эксплуатации. Вместо указанного расчета кольцевых сечений труб на усилия,

Бетонные безнапорные трубы

Расчетными сечениями в этих трубах являются сече­ ния в ключе и в шелыге. Расчетный изгибающий момент для этих сечений

215

Испытания бетонных труб, выполненные в Н И И Ж Б , Институте строительной механики и сейсмостойкости АН Грузинской ССР и др., показывают, что несущая способность труб, изготовленных механизированным способом, значительно превышает те значения, которые получают по формуле (92). Исходя из данных экспери­ ментальных исследований, Ш. А. Ломидзе предложил расчетную схему трубы в виде двухшарнирной арки с пя­ тами в ключе и лотке, в которых действуют изгибающие моменты и силы. Для такой схемы уравнение моментов любого сечения будет:

Отсюда видно, что если внешний момент рассчиты­

том работы сечений трубы на внецентренное сжатие, по­ скольку в них действует изгибающий момент и нормаль­ ная сила, предельная прочность бетона на растяжение

216

Д ля любого сечения стенки трубы имеем

a для бокового сечения

Яр = — (— — 0,5h

рbh Vi,32

пластические деформации в растянутой зоне сечения

Железобетонные безнапорные трубы

ных нагрузках) и по трещиностойкости при воздействии нормативных внешних нагрузок и внутреннего гидроста­ тического давления, установленного проектом трубопро­ вода или соответствующим стандартом. Последний рас­ чет является поверочным на случай переполнения трубо­ провода жидкостью во время дождя, паводка и др. Расчетными сечениями для круглых труб являются се-

217

чение в ключе или в лотке трубы и сечение, расположен' ное по линии ее горизонтального диаметра.

Расчетную схему железобетонных безнапорных труб чаще всего принимают в виде кольца, нагруженного дву­ мя диаметрально противоположными силами, действую­ щими в плоскости вертикального диаметра трубы. Но в практике проектирования трубопроводов принимают и другие схемы распределения расчетных нагрузок. Счи­ тают, что на кольцо действует сверху, снизу и с боков

в стенке трубы четырех пластических шарниров расчет­ ный изгибающий момент в ключе или лотке трубы

где г — средний радиус трубы.

Общее напряженное состояние расчетных сечений стенки трубы показано на рис. 78.

Сечения бетона и арматуры подбирают в соответст­ вии с указаниями СНиП II-B.1 по формулам:

а) в случае двойной арматуры в сечении

где Мр — расчетный изгибающий момент в кгс-м/пог. см; m — коэф­ фициент условий работы трубы; т а — коэффициент условий работы арматуры, принимаемый по СНиП II - B . 1; — расчетное сопротив­ ление спиральной арматуры в кгс/см2; F a — площадь спиральной арматуры в см2; h0 — рабочая высота сечения;

б) в случае одиночной арматуры

218

Несущую способность трубы при действии двухли­ нейной нагрузки определяют по формулам:

Рис. 78. Эпюра напряжений в сечении железобетонной безнапорной трубы

Н И И Ж Б , Сибметаллургстрой и др.), так и в других стра­ нах, в частности в США, показали, что в трубах диамет­ ром более 900—1000 мм происходит потеря несущей спо­

стремится выпрямиться, в связи с чем стенка трубы рас­ слаивается. Для предупреждения такого разрушения трубы необходимо в зоне лотка и ключа устанавливать хомуты, связывающие внутренний и наружный каркасы.

219