-
Водопропускные трубы из железобетона и металла. Общая характеристика и особенности конструкции.
Железобетонные конструкции:
Представляют
собой сборные конструкции, включающие
следующие элементы: блоки тела трубы
(звенья), элементы оголовков, фундаментальные
блоки. «+»: имеют невысокую стоимость,
относительно небольшой вес, просты в
транспортировке и монтаже, могут
применяться в различных климатических
зонах. Ж/б трубы могут быть с овоидальными,
круглыми и прямоугольными отверстиями.
Трубы с овоидальным отверстием наиболее
экономичны по расходу материалов, так
как в сечениях действуют в основном
сжимающие усилия; изгибающие моменты
малы, поскольку очертание близко к
кривой давления, что позволяет сделать
трубы небольшой толщины с минимальным
армированием, которое при этом может
быть одиночным. Звенья объединяются в
секции по 3-4 звена, разделяемые
деформационными швами. Толщина стенок
поперечного сечения звеньев принимается
постоянной, равной 0,1D и
не менее 10 см. Под действием нагрузки
от веса насыпи и временной нагрузки по
окружности трубы возникают изгибающие
моменты разных знаков. Так как в процессе
транспортировки и монтажа звенья труб
могут заниматься любе положение, по
всему контуру принимают двойное
армирование. Арматурный каркас круглых
труб включает две сетки, соединенные
арматурными коротышами, что позволяет
сформировать жесткий пространственный
арматурный каркас. При наличии в
основании песчаных, гравелистых,
скальных, а также твердых или полутвердых
глинистых грунтов звенья круглых труб
под автомагистрали могут укладывать
на грунтовую подушку толщиной не менее
0,4 м. В других случаях круглые звенья
устанавливают на лекальные блоки. В
многоочковых трубах пространство между
отдельными трубами заполняют монолитным
бетоном. Необходимость опирания круглых
ж/б труб на лекальные блоки является их
недостатком из-за неточности выполнения
работ. Не нуждаются в лекальных блоках
и всегда устанавливаются в определенное
положение круглые трубы с плоским
основанием. Прямоугольные трубы имеют
большую пропускную способность. Звенья
таких труб представляют собой замкнутые
прямоугольные рамы. Из технологических
соображений при изготовлении секций
прямоугольных труб применяют двойное
армирование, и все стенки армируют двумя
сетками. В углах сопряжения стенок с
ригелем и лотком устраиваются вуты.
Трубы прямоугольного сечения могут
быть одно- или двухочковыми. Опираются
трубы на сборные, монолитные или сборно
– монолитные фундаменты, имеющую верхнюю
горизонтальную поверхность. При
строительстве чаще используют раструбные
оголовки с повышенным входным звеном.
Металлические
трубы:
Раньше использовались чугунные трубы. «+»: долговечность и дешевизна. «-»: большой вес и большой расход металла. Поэтому стали использовать трубы из гофрированного металла, а в отдельных случаях используют гладкостенные стальные трубы.
Трубы из гофрированного металла: собирают из гнутых стальных гофрированных листов толщиной 1,5…7 мм с кольцевыми или спиральными гофрами. Такие трубы обычно имеют криволинейную форму (круглая, эллиптическая). Являются относительно гибкими конструкциями. Они деформируются в боковые стороны под действием вертикального давления насыпи, что создает упругий отпор грунта, который тем значительнее, чем выше качество и степень уплотнения окружающего грунта насыпи. Благодаря своей гибкости гофрированные трубы могут значительно деформироваться без повреждений, поэтому их укладывают без фундаментов на грунтовые подушки. Могут быть многоочковыми и многоярусными. По длинным сторонам листов делают один ряд отверстий для соединения между собой болтами листов, по коротким – два ряда. Собирают трубы на обычных болтах с использованием плоско-выпуклых и плоско-вогнутых квадратных шайб, обеспечивающих плотное примыкание листов без смятия гофров. Листы соединяются внахлестку. Металлические трубы работают в условиях агрессивной внешней среды, негативное влияние которой может усугубляться блуждающими токами, ускоряющими коррозию металла труб. Для предотвращения коррозии применяют два уровня защиты. Первый – цинковое покрытие на заводах, второй – эмалевый гидроизоляционный слой. Металлические гофрированные трубы не имеют оголовков. Для предотвращения размыва примыкающей к трубе насыпи и подмыва грунта под трубой ее торец должен выходить за пределы основания насыпи не менее чем на 0,2 м. Также последнее кольцо опирают на фундамент в виде лекального блока, а перед трубой устраивают бетонный противофильтрационный экран на глубину 1,5 м. Применение эффективно в отдаленных районах, при бездорожье и в суровых северных климатических условиях. «+» в сравнении с ж/б: малая стоимость, масса привозимых материалов меньше, трудоемкость и транспортные расходы меньше.
Трубы из круглых стальных труб заводского изготовления:
«+»: малая трудоемкость и небольшая продолжительность строительства, полное устранение возможности фильтрации воды из трубы в тело насыпи и суффозии частиц грунта насыпи в трубу. «-»: большой расход материала, высокая стоимость и невозможность нанесения какого-либо защитного покрытия на внутреннюю поверхность труб, предохраняющего материал от коррозионного и абразивного износа. Используют, как правило, только при необходимости максимального сокращения сроков строительства или как временные сооружения.