ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
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
Металлические |
гофрированные |
трубы под насыпями. |
К о л о к о |
л о в Н. М., |
Я н к о в с к и й О. |
А., Щ е . р б и н а К- Б., |
Ч е р н я |
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
Спустя несколько лет успешной эксплуатации, а 1896 г. Инже нерный совет МПС разрешил более широкое применение труб из гофрированного металла. Они были уложены на многих строивших ся в то время железных дорогах. В период между 1&87 и 1914 гг. на •железнодорожной сети было уложено около 64 ООО ног. м металли ческих труб, или примерно 5000 сооружений. На автомобильных до рогах гофрированные металлические трубы до 1914 г. сооружали •в очень редких случаях, а позднее совсем не применяли.
Изготовление труб впервые было налажено в 1875 г. на Петер бургском металлическом заводе, а с 19.00 г. и на Прушковском око ло Варшавы.
До последнего времени в нашей стране водопропускные трубы строили преимущественно из железобетона и бетона, круглого и прямоугольного очертания, с отверстиями от 0,5 до 4 м.'
За рубежом металлические водопропускные трубы были постро ены впервые в США, примерно в 1896 г. В других же странах их начали применять лишь в текущем столетии, а например в Японии только в последние два десятилетня. .Первоначально из гофрирован- •ного металла строили трубы сравнительно небольших отверстий (до 2 м), позднее по мере выпуска металлургической промышлен ностью гофрированного металла более мощного профиля, а также после соответствующих исследований таких конструкций за рубе жом появились крупные сооружения из волнистой стали: мосты ти па арочных труб, путепроводы, тоннели, ограждающие сооружения и т. п. Например, во Франции металл часто попользуют для усиле
ния старых каменных мостов путем |
гильзования их |
металлической |
i о ф:р ир ов ан н ой конет рукцией. |
|
долговечности, |
Исследования, проведенные в США по вопросу |
||
коррозиоустойчивости и надежности |
гофрированных |
оцинкованных |
металлических конструкций позволили рекомендовать такие трубы как в суровых климатических условиях Канады и Аляски, так и в жарких тропических районах Африки, Азии и Южной Америки.
Обобщив в 1968—<1970 irr. отечественный и зарубежный опыт применения .гофрированного металла для строительства малых ис кусственных сооружений, особенно водопропускных труб, проведя дополнительные лабораторные исследования, а также опытное строительство нескольких труб под железнодорожными насыпями, ЦНИИС .разработал нормативный документ — Технические указакия по проектированию, изготовлению и постройке металлических •гофрированных водопропускных труб (ВСН 176-71) на железных и автомобильных дорогах. Ленгипротрансмостом даны рабочие чер тежи на трубы для отверстий 1—3 м.
'В системе Главетройпрома Министерства транспортного строи тельства СССР создано специализированное предприятие — завод по изготовлению элементов гофрированных труб из волнистого ме талла с проектной мощностью 2,6 тыс. Т конструкций в год. В 1972 г. изготовлена заводом и передана строителям дорог первая
.:артия таких конструкций.
Г л а в а I
|
О П ЫТ П Р И М Е Н Е Н И Я И Э К С П Л У А Т А Ц И И |
|
М Е Т А Л Л И Ч Е С К И Х ТРУБ |
i |
§ 1. ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ |
|
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ |
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.
До |
1901 г. гофрированный металл |
для труб отверстиями 0,64— |
1,07 м применяли из сортаментов1 : 87Х| 15 и 1(38 X 34 мм с толщиной |
||
листа |
1,0 и 1,2 мм. Из такого металла |
'было построено 524 водопро |
пускных 'сооружения. Позже при строительстве Оренбург-Ташкент
ской ж. д. для труб тех же отверстий был применен |
металл другого |
сортамента —60X116 и '10.0Х'50 мм с толщиной листа |
в 1,2 и 1,6 мм. |
Все металлические трубы, уложенные на железных |
дорога'х России |
в конце XIX в., имели круглое очертание (.рис. 1). Обращает вни |
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
ния на ряде железных дорог России. |
Обследовано |
.было свыше |
60 000 пог. м водопропускных труб на |
Закаспийской, |
Самарканд- |
Андижанской, Закавказской, Николаевской, Оренбург-(Ташкент
ской, |
ОКоканд-Наманганекой |
и других дорогах, построенных в |
1885—W918 гг., срок службы которых достигал 28 лет. |
||
В |
результате обследования |
установлено, что 68,3 тыс. пог. м, |
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
личные другие |
дефекты. |
Прогиб |
(сплющивание) большинства де- |
1 Сортамент |
показывает |
длину |
и высоту волны гофра. Так, сортамент |
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
состоянии, несмотря на сравнительно |
малую толщину (около 1 мм) |
||
и небольшую высоту гофра |
металла |
труб. iB неудовлетворительном |
|
состоянии оказалось '10% сооружений, которые |
потребовали пере |
||
устройства, как'правило, |
из-за •повреждения |
металла коррозией. |
Характерно, что число труб, сильно пораженных коррозией, далеко не пропорционально сроку службы и в значительной мере зависит
от |
качества |
металла и выполненной изоляции-особенно для труб, |
||||||
построенный в неудовлетворительных по агрессии местах. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 1 |
|
|
|
Количество |
Срок службы |
|
|
|
|
|
Г о д |
постройки |
в период |
|
Данные |
обследования |
|
||
|
труб |
обследованных обследования, |
|
|
||||
|
|
труб |
года |
|
|
|
|
|
|
1887-1897 |
124 |
44-54 |
- Неисправных труб не обнаружено |
||||
|
1897 |
191 |
44 |
Неисправных |
труб |
52%; |
из них |
|
|
|
|
|
4,7% |
поражены «аррозией, |
имеют |
||
|
1912 |
156 |
29 |
большую просадку и прогиб |
|
|||
|
Неисправных |
труб |
14% (поражены |
|||||
|
1897 |
412 |
44 |
коррозией) |
|
|
|
|
|
Неисправных труб |
18,4%; |
из них: |
|||||
|
|
|
|
•1S% поражены коррозией, 3,4% име |
||||
|
1915 |
757 |
26 |
ют большую просадку и прогиб |
||||
|
Неисправных |
труб |
Ы,4%; |
из них: |
||||
|
|
|
|
4,8% поражены коррозией*.6,6% #ме- |
||||
|
1912-1915 |
694 |
26-29 |
ют 'большую просадку и прогибы |
||||
|
Неисправных |
труб |
6,5%, |
из них: |
||||
|
|
|
|
4,2% поражены коррозией, 2,3% име |
||||
|
|
|
|
ют значительную просадку и прогиб |
||||
|
•Так, инж. Сумароков |
В. А., |
работник службы |
эксплуатации |
||||
Оренбургской ж. д., в докладной |
записке |
в адрес МПС в *19бЗ r t |
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
высоте насыпи до 11 м, а отверстием |
1,49 и 2,13 м—при высоте на |
сыпи до 5—6' м. |
|
Всего за б'О лет вышло из строя |
ПО сооружений, или 56,7% от |
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
•недостаточной величины засыпки над трубой (.менее 1 м). |
|
||||||||
|
Т а б л и ц а 2 |
Анализируя |
состояние об- |
||||||
|
|
|
следованнык труб, инж. -Сума |
||||||
Периоде р и о д, в который |
Дефектные |
трубы |
роков В. А. дает |
ряд рекомен |
|||||
|
|
даций для сооружаемых |
метал |
||||||
о б н а р у ж е н ы |
|
|
|||||||
дефектные трубы |
шт. |
|
лических труб: повышать жест |
||||||
|
|
|
кость 'конструкции за счет уве |
||||||
19013'—1912 ГГ. |
0 |
0 |
личения толщины |
металла до |
|||||
2 мм и увеличения |
высоты вол |
||||||||
1913—191212 гг. |
1 |
0,5 |
|||||||
Ш2Э—1982 гг. |
2 |
1,0 |
ны |
гофра; |
применять |
надеж |
|||
1983—19421 гг. |
81 |
41,1 |
ный |
тип защиты |
от коррозии; |
||||
19I4S—19БЙ' гг. |
26 |
13,1 |
укладывать |
многоочковые тру |
|||||
В с е г о |
110 |
55,7 |
бы с расстоянием между |
осями |
|||||
примерно в два диаметра тру |
|||||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
бы; |
предусматривать продоль |
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,
вырублены |
образцы |
металла труб для последующих испытаний, |
|
взяты пробы грунта |
возле некоторых труб. Нивелировка лотка и |
||
измерения |
деформаций |
поперечныхсечений были выполнены на |
|
13 трубах диаметром |
1,07 |
и 2,13 м с высотой засыпки до 3,4 м. |
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