Файл: Металлические гофрированные трубы под насыпями..pdf

Рис. 10. Развертка основного элемента конструкции труб диаметром 1—3 м:

(•поперечный стык) вызывает несовпадение крайних отверстий, что нужно компенсировать соответствующим зазором между болтом и круглым отверстием в листе. Этот зазор должен быть не менее 3 мм. При необходимости (из-за несовпадения отверстий) для попереч­ ных стыков назначения отверстий диаметром, превышающим более чем на 5 мм диаметр болтов, рекомендуется применять овальные отверстия. Номинальные размеры круглых отверстий продольных стыков должны быть на 3 мм больше номинального диаметра бол­ тов. Длину элементов из волнистой стали назначают исходя из ус­ ловий совпадения отверстий в поперечных и продольных стыках. Для труб диаметром 1—3 м при толщине листа 1,5—2,5 мм полез­ ная длина элемента может быть принята равной 1600 мм. Вес эле­ мента составляет 30—40 кГ. Такая, длина элемента позволяет на­ значать диаметры трубы с интервалом 0,5 м. Число элементов на периметр поперечного сечения трубы в этом случае будет равно 2D, (где D — диаметр трубы, м). При назначении для болтов попереч­ ных стыков отверстий овальной формы (вытянутых вдоль длинной кромки) может быть увеличена длина элементов.

Изготавливая элемент трубы, заготовку из волнистого листа из­ гибают таким образом, чтобы крайние гребни волн, по которым расположены отверстия поперечных стыков, оказались с наружной стороны элемента. Такое расположение обеспечивает возможность

27

гофрированных листов, но не менее 35 мм. Длина резьбы должна быть на 2—3 мм больше разности между полной длиной болта и суммарной толщиной двух стыкуемых элементов с шайбами. Это •позволит исключить попадание резьбы на кромки отверстий.

В ЦНИИСе были испытаны стыки внахлестку с применением обычных болтов диаметром 16 мм и двух типов шайб: круглых со •сферической (рис. 12, а) опорной плоскостью и квадратных плоскоЕогн'утых и плосковыпуклых с цилиндрическими (рис. 12,5) опор­ ными поверхностями. Достоинство шайб с цилиндрическими опор­ ными поверхностями — плотное прилегание их к -поверхностям греб­ ней и впадин волн стыкуемых гофрированных листов. Испытания показали, что несущая способность болтового соединения с такими

ванных водопропускных труб отверстием до 3 м для применения под насыпями железных и автомобильных дорог (табл. 9).

В ЦНИИСе выполнен первый этап исследований конструкций соединения элементов гофрированных труб на высокопрочных бол­ тах. Разработана конструкция соединения волнистых листов тол­ щиной 2,2 мм с гофрами 130X32,5 мм на болтах диаметром 16 мм.

Рис. 12. Шайбы для болтовых соединений элементов трубы

28

Т а б л и ц а 9

П р и м е ч а н и е . Расчетная высота насыпи указана применительно к модулю деформации грунта, равному 50 кГ/см2. Для увеличения расчетной высоты насыпи нужно обеспечить большие значения модуля деформации грунта или применить эллиптическую форму сечения трубы (с удлиненным вертикальным диаметром).

Работающие за счет сил трения фрикционные соединения тем эффективнее, чем больше усилия натяжения болтов. Это вызывает необходимость применения для болтов сталей высокой прочности, достигаемой как за счет химического состава, так и термической об­ работки. Для болтов и гаек принята сталь 45, а для шайб — Ст. 5 и сталь 35.

Для уменьшения трения по торцовой поверхности головки болта или гайки и распределения усилия натяжения болта по поверхно­ сти металла можно применять два типа шайб: круглые со сфериче­ ской поверхностью опирания и квадратные с цилиндрической по­ верхностью опирания (см. рис. 12). Более прогрессивным является применение болтов и гаек со сферическими опорными поверхностя­ ми и без шайб (рис. 13, с).

При проектировании стыков на высокопрочных болтах пользуются методами расчета, изложенными в технических указаниях ВСН 144-68, а также результа­ тами исследований ЦНИИ'С работы стыков гофрированных труб. В частности нормативный коэффициент трения fH для оцинкованной поверхности соединений рекомендуется принимать равным 0,30, а величину коэффициента закручивания болтов для обеспечения контролируемых усилий их натяжения — 0,22. Для со­ единения волнистых оцинкованных листов толщиной 2,2 мм лабораторными испы­ таниями установлены расчетные несущие способности высокопрочных болтов диа­ метром 16 мм, составляющие 1,8—2,4 Т на болт при натяжении на 8 Г. •

Результаты испытаний показывают, что применение высокопроч­ ных болтов, вместо обычных,, для труб отверстием 2—3 м позволяет сократить количество болтов на 35—40% и этим уменьшить трудо­ емкость устройства соединений. Важнейшей задачей дальнейших

29

Рис. 13. Высокопрочные болты

исследований этих соединений является уточнение величины коэф­ фициента трения и потерь напряжения в болтах.

Определенный интерес представляют конструкции труб на вы­ сокопрочных болтах, дрименяемые в США. Конструкция выполнена в виде отдельных листов с профилем 152,4X50,8 мм и семью разме­ рами толщин листа — от 2,7 до 7,0 мм. Волнистые листы, поставля­ емые металлургической промышленностью США, имеют значитель­ ную полезную ширину четырех стандартных размеров — от 1829 до 3658 мм. Полезная длина листов, определяющая их количество в поперечном сечении трубы, принята пяти размеров — от 732 до1952 мм, кратных шагу болтов поперечных стыков, равному 244 мм. Вес волнистых листов колеблется в пределах 44—533 кг. Выбирая листы с количеством шагов 3, 5, 6, 7 и 8 (в зависимости от длины листа), а также варьируя количеством элементов, можно получить трубы весьма широкого диапазона отверстий с градацией через каждые 15 см [26].

Иной подход к назначению размеров гофрированного элемента наблюдается в Японии. Например, для изготовления труб отверсти­ ем до 7,5 м применяют гофрированные элементы стандартной по­ лезной шириной—1050 мм. Это позволяет иметь меньшее количе­ ство типо-размеров оборудования для механической обработки (перформации и гибки волнистых листов). Полезная же длина эле­ ментов предусмотрена трех размеров — 786, 1572 и 2358 мм; толщи­ на листов — от 2,7 до 7,0 мм примерно с тем же числом градаций, как и в США.

В Японии градация диаметров труб принята со значительно большим интервалом: круглые трубы для железных и автомобиль­ ных дорог имеют диаметры 1,6; 1,75 и 2,0—4,5 м с градацией через каждые 0,5 м. Шаг отверстий поперечных стыков — 262 мм; рассто­

под болты диаметром 19 мм, имеют овальную форму с размерами по осям 25X30 мм.

30