Савин К.Д. Искусственные сооружения - файл n1.doc

Савин К.Д. Искусственные сооружения
скачать (2929.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc2930kb.13.09.2012 11:07скачать

n1.doc

1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   41

2. Конструктивные части труб


Конструкция трубы определяется ее назначением для безо­пасного и наилучшего пропуска воды через насыпь. Вместе с тем, располагаясь в насыпи под путем, труба должна быть надежным сооружением — прочным, устойчивым и долговечным.

Работа трубы как 'водопропускного сооружения неод­нозначна. Допустим, что во время ливня или снеготаяния отно­сительно малое отверстие трубы не пропускает всю воду и она скапливается у насыпи (рис. 180, а). Подпертая насыпью как пло­тиной вода будет прорываться через трубу с напором.

Такой напорный режим характерен полным заполнением всего отверстия трубы и поэтому обеспечивает наибольшую во­допропускную способность. Но для таких труб необходимы осо­бые меры по защите насыпи от размыва. Подпертая и долгостоящая вода насыщает грунт насыпи и, фильтруясь через нее, вы­носит частицы грунта, угрожая размывом насыпи.

Поэтому трубы проектируют и строят обычно безнапорными, т. е. так, чтобы они не скапливали до опасного уровня воду перед насыпью.

Для безнапорного режима характерно протекание воды без заполнения всего отверстия трубы даже в том случае, когда пе­ред насыпью горизонт воды расположен в уровне верха трубы или немного выше (рис. 180, б). Объясняется это тем, что при





входе в трубу ширина потока резко сужается, поток встречает сопротивление и, как следствие этого, в начале трубы образуется перепад уровня воды. Превышение уровня воды перед трубой над уровнем воды в трубе является подпором. Пройдя трубу, по­ток, наоборот, распластывается по ширине, скорость течения во­ды резко снижается и в конце трубы получается второй перепад уровня потока. Бывают, однако, случаи, когда поток за трубой имеет более значительную глубину, и второй перепад затаплива­ется.

Чтобы снизить сопротивление потоку и тем увеличить водо­пропускную способность трубы, на входе и выходе устраивают оголовки, расширенные в направлении от трубы. Благодаря таким оголовкам поток суживается постепенно и входит в трубу более плавно с меньшим сопротивлением, а по выходе, наоборот, постепенно и более спокойно растекается в стороны с меньшей опасностью для размыва русла за трубой.

Известно несколько форм оголовков (рис. 181). В оголовке коридорного типа боковые стены постоянной высоты парал­лельны и плавно закруглены на концах. В пределах такого ого­ловка размещается первый перепад воды. В раструбном ого­ловке боковые стены в плане поставлены под углом к трубе л скошены по высоте, а на конце нередко имеют отогнутые крылья. Раструбный оголовок более обтекаем, чем коридорный, но он не вмещает всей длины перепада. Частично перепад попадает в тру­бу. Поэтому при раструбном оголовке трубу у входа устраивают несколько большей высоты, чем на остальном ее протяжении.

Более поздний по конструкции конический оголовок бла­годаря воронкообразной форме в еще большей мере обтекаем по сравнению с первыми двумя типами.

Улучшая условия протекания воды, оголовки вместе с тем предохраняют от подмыва и оползания откосы насыпи у трубы. Только вторую, защитную роль выполняют оголовки порталь­ный и в меньшей степени воротниковый. Они применяются в трубах с малым расходом воды.

Во избежание опасной фильтрации, разжижения и выноса грунта нельзя допускать просачивания воды из трубы в насыпь. Лучше всего этому отвечала бы непрерывная конструкция трубы.


1 — входной оголовок; 2 — звенья; 3 — выходной оголовок; 4 — фундамент; 5 — дефор­мационный шов; 6 — гидроизоляция; 7 — мощение; 8 — рисберма

Однако такая труба со временем изогнулась бы по длине и по­ломалась при неравномерной осадке основания. В средней, высо­кой части насыпи давление, а значит, и осадка — наибольшие; а к краям, под откосами — наименьшие. Поэтому для сохранности трубу заранее расчленяют поперечными швами на секции и звенья длиной по 1—5 м, которые могут проседать само­стоятельно, не раскрывая швов между звеньями. На осадку тру­бе придают строительный подъем. Чтобы в насыпь не проника­ла вода, особенно при напорном режиме протекания, швы плот­но забивают паклей, смоченной в битуме или иным упругим гидроизоляционным материалом.

Для кладки трубы, наоборот, опаснее проникание воды со стороны насыпи. Выщелачивая раствор, эта вода разрушает клад­ку извне, что в дальнейшем невозможно предотвратить без слож­ного переустройства. Поэтому звенья покрывают снаружи (со стороны насыпи) гидроизолирующим материалом.

Соответственно давлению грунта звенья по концам трубы, а также для невысоких насыпей изготовляют облегченными (рис. 182).

Для равномерной передачи давления на основание, а также во избежание пучения при замерзании грунта трубу укладывают па фундаментах. Под оголовками они необходимы и для предотвращения подмыва. Фундаменты оголовков закладывают на 25 см ниже глубины промерзания грунта, т. е. обычно на глу­бине 1,5—2 м. Под звеньями труб, где промерзание грунта, при­крытого насыпью, меньше, толщину фундамента снижают, если это возможно по давлению на грунт. При прочных грунтах в основании возможна укладка труб без фундаментов, но с уст­ройством противофильтрационных стен-экранов в грунте у оголовков.

Важной частью труб является неразмываемый лоток с укло­ном по течению внутри трубы, а также укрепление русла и нижней части откосов насыпи на подходе и выходе из трубы. Укрепление выполняют чаще всего мощением. В подверженном размыву русле за выходным оголовком устраивают рисберму в ви­де специальной прорези глубиной до 1,5 м, заполненной крупным камнем.



Рис. 183. Поперечные сечения каменных труб со сплошными и раздельными фун­даментами: а — одноочковых; б — двухочковых

Для ограждения труб, особенно малых отверстий, от засоре­ния плывущими карчами перед входными оголовками забивают столбы из дерева или железобетона.

Из смотровых приспособлений у труб устраивают лестницы по откосам насыпей для спуска к трубе. Для удобства содержа­ния отверстие трубы под железную дорогу должно быть не менее 1 м, а при длине трубы свыше 20 м—,не менее 1,25 м.

В отдельных случаях некоторые конструкции труб, как уви­дим, допустимы без оголовков, массивных фундаментов, гидро­изоляции и деформационных швов.

3. Конструкция труб из различных материалов


Трубы из камня напоминают каменные мосты. В трубах (рис. 183, а), как и в мостах, каменный свод оперт пятами на устои, которые в то же время являются стенами трубы и подпорными стенами для грунта, расположенного по сторонам. Отверстия ка­менных труб — от 1 до 6 м. Фундамент при большом отвер­стии— самостоятельный под каждую стену, а при малом—общий в виде сплошной плиты. При раздельных фундаментах необходим каменный или бетонный лоток. Аналогичны и двухочковые ка­менные трубы (рис. 183, б).

Разновидностью каменных труб являются овоидальные трубы (рис. 184). В них высокий свод оперт непосредственно на фун­дамент.

Достоинство каменных труб — простота их содержания и хорошая сохранность. Использование камня сокращает расход цемента. Недостаток каменных труб—большая трудоемкость возведения и выполнение всех работ на месте строительства.

Бетонные трубы отличаются от каменных лишь материалом. Бетонные трубы строили без облицовки, в то время как бутовые обычно облицовывали более прочным камнем.

Сборные трубы из бетонных блоков (рис. 185), хотя и про­ще в изготовлении, но все же неудобны из-за большого разно­образия блоков. В этом отношении неоспоримое преимущество на стороне железобетонных труб, монтируемых из готовых однотип­ных звеньев.

190



Железобетонные трубы сохраняют эксплуатационные достоин­ства каменных и лучше других приспособлены к индустриальному изготовлению их в виде удобных для -перевозки и монтажа од­нотипных звеньев замкнутого контура (рис. 186). Длина звеньев 1—2 м, масса до 4,7 т; устанавливают их небольшими кранами на автомобильном или гусеничном ходу.

По форме поперечного сечения железобетонные трубы при­меняют круглые, прямоугольные и овоидальные. Из них наиболее распространены круглые и прямоугольные. При одной и той же ширине площадь, а значит, и водопропускная способность прямо­угольного сечения больше, чем круглого. Оголовки у тех и других обычно раструбного типа, а смежные с ними входные звенья увеличенного сечения. У круглых труб входное звено коническое, расширяющееся к оголовку. У прямоугольных вход­ные звенья повышены, но той же ширины, как и остальные зве­нья. Благодаря этому конструкция двух- и трехочковых прямо­угольных труб компактнее, чем круглых (рис. 187). И водопро­пускная способность их при одинаковой ширине отверстия выше.





Овоидальные тру­бы по водопропускной способности занимают промежуточное место между прямоугольны­ми и круглыми.

Отверстия всех железобетонных труб невелики — до 2—3 м, однако достаточны для преобладающего числа малых сооружении, тем более с применением по нескольку очков из звеньев одного типа.

Звеньев железо бетонных труб каж­дого отверстия имеет­ся 2—3 типа, отлича­ющихся толщиной стен­ки (10—24 см) и мощ­ностью армирования. Усиленные звенья предназначены для более высоких насыпей.

Разновидностью являются прямоугольные блочные трубы тех же отверстий с бетонными стенами и железобе­тонным перекрытием (рис. 187, в). Плиты перекрытия, стеновые и фундаментные блоки изготовляют отдельными секция­ми по длине трубы на заводе. Эти трубы, хотя и проще каменных, но все же сложнее железобетонных из звеньев замкнутого кон­тура.

Армирование круглых, овоидальных и прямоугольных звеньев однотипно. Оно состоит из двух сеток, поставленных по одной у наружной и внутренней поверхностей звена. Обе сетки связаны проволокой в пересечениях стержней и объединены поперечными хомутами. Рабочая арматура, расположенная в вертикальном се­чении звена, имеет диаметр 12—16 мм в зависимости от величи­ны отверстия и типа звена, распределительная арматура, направ­ленная вдоль трубы, а также хомуты — 8—10 мм.

У овоидальных и прямоугольных труб плиты звень­ев, работающие на изгиб от давления грунта, усилены отгибами стержней рабочей арматуры. В прямоугольных звеньях, кроме того, поставлена дополнительная арматура в углах, как в узлах рамы.

Для уменьшения потерь на концевые крюки основную армату-ру обычно выполняют в виде спирали на все звено (см. рис. 186, а). В начале века на отдельных дорогах широко применялись тру­бы из волнистой стали толщиной около 2 мм для отверстий до 1 м (рис. 188, а). Трубу собирали из выгнутых по окружности листов,


а — из волнистой стали; б — чугунные; 1 — стыковые накладки; 2 — ребра жесткости; 3 — оголовок; 4 — мощение

соединяемых скрепами в замкнутые кольца и по длине трубы. Укладывали также и чугунные трубы с толщиной стенки до 3 см. Звенья длиной около 2 м взаимно объединяли стыковыми полу­хомутами, которые стягивались болтами (рис. 188, б). Зазоры в стыках допускали деформации при неравномерной осадке трубы. Фундаментом для металлических труб служили гравийные и пе­счаные подушки. Оба типа труб обладали большой гибкостью. Находясь в окружении плотного грунта насыпи, они были и до­статочно устойчивыми от сплющивания.

Трубы из волнистой стали самые легкие, удобные в пере­возке и сборке. Затруднением являлась организация в малом ко­личестве проката волнистой стали. Поэтому такие трубы длитель­ное время не применялись.

Другой вид немногочисленных труб, имеющихся в эксплуата­ции,— деревянные трубы. Из-за интенсивного гниения в условнях переменной влажности они быстро разрушаются, требуя уже че­рез 3—4 года замены. В северных районах страны с преоблада­нием низких температур, неблагоприятных для гниения, деревян­ные трубы сохраняются дольше.

Деревянные трубы строили отверстием до 2 м, а по форме по­перечного сечения — треугольные, прямоугольные (рис. 189) и тра­пецеидальные. Трубы составляли из поперечных бревенчатых рам.



устанавливаемых обычно на продольных лежнях вплотную или через 1—1,5 м. В последнем случае рамы с боковых сторон обшивали пластинами или накатником, за которыми укладывали слой мятой глины. Снизу под трубу отсыпали песчаную или гравийную подушку.

Оголовком служили откосные крылья чаще всего из коротких свай и сплошной обшивки. От подмыва трубу защищали дощаты­ми шпунтовыми стенами, забитыми полностью в грунт у оголовков поперек русла.

1   ...   27   28   29   30   31   32   33   34   ...   41


2. Конструктивные части труб
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации