Диссертация (Диагностика технического состояния и оценка остаточного ресурса работоспособности водопроводящих сооружений оросительных систем), страница 8

Если дюкерыработают в зимних условиях, необходимо проводить термический расчёт на обледенение и проверку пропускной способности сооружения.Гидравлический расчёт дюкера проводят как для напорной трубы с учётомвсех потерь напора (на входе, на поворотах, на выходе, по длине). Проверяютвозможность возникновения гидравлического прыжка на начальном участке трубы [249]. Статический расчёт дюкера проводят как для труб из соответствующихматериалов (деревянных, железобетонных, металлических).Ливнеотводящие сооружения (рисунок 1.7) предназначены для пропускаразличных небольших водотоков (ручьёв, ливневых вод, талых вод и др.) под ка-41налом, железнодорожным или автодорожным полотнами, построенными в насыпи.

Для пропуска селевых потоков такие трубы не применяют.Рисунок 1.7 – Ливнеотводящее сооружениеОголовки сооружения могут заменять берега канала или поддерживать их.Если оголовки сооружения заменяют берега канала, то такое сооружение называется трубой-ливнеспуском с полными берегами канала; если же оголовки сооружения поддерживают берега канала, то сооружение называют – трубойливнеспуском с подпорными стенками берегов канала.По материалу ливнеотводящие сооружения могут быть железобетонными,бетонными, каменными, кирпичными и металлическими. Наиболее широкое применение получили трубы железобетонные. В поперечном сечении трубы могутиметь круглую, овоидальную или прямоугольную формы.

Трубы круглого сечения обычно выполняют железобетонными из звеньев относительно небольшихразмеров — диаметром от 0,5 до 2 м, массой до 3 т и длиной до 1 м. Трубы овои-42дального сечения также выполняют из железобетона шириной в зависимости отпропускаемого расхода от 1 до 6 м и высотой до полутора ширины.Все более широкое распространение получают железобетонные трубы прямоугольного сечения. Обычно их звенья представляют собой цельную конструкцию относительно небольших поперечных размеров (1,5—2 м) и длиной до 1,5 мили конструкцию в виде двух опрокинутых Г-образных жёстко соединённых полурам, прикрытых сверху съёмной крышкой-плитой. По числу ниток трубы могутбыть одноочковые и многоочковые, чаще применяют двух- или трёхочковые трубы.

По характеру гидравлического режима трубы подразделяют на безнапорные,полунапорные и напорные. Безнапорный режим наиболее желателен, так как принём не создаётся значительного давления на насыпь, через которую проходиттруба. Однако при пропуске паводковых расходов редкой повторяемости допускается временное затопление верхней кромки входного оголовка трубы; при этомв трубе может быть напорный или полунапорный режим потока.Для обеспечения плавного впуска и выпуска потока концевые участки трубы оснащают оголовками. Дно русла перед и особенно за трубой закрепляют вцелях предотвращения размыва русла и подмыва трубы; при выходе потока изтрубы с большими скоростями предусматривают устройство гасителей [67].Гидравлический расчёт ливнеотводящего сооружения слагается из расчётапропускной способности собственно трубы и расчёта сопряжения потока при выходе из трубы с устройством соответствующих элементов (гасителей, пирсов,растекателей, водобойного колодца и пр.) [316].

Если максимальные расходы втрубе непродолжительны и перед ней возникает нечто вроде «водохранилища»,размеры поперечного сечения трубы можно назначать с учётом регулирующейёмкости последнего. В этом случае расчёт носит поверочный характер, так как сечением трубы обычно задаются заранее.Статический расчёт труб, работающих в безнапорном или полунапорномрежиме, проводят на действие внешней нагрузки от засыпки грунта с учётом собственного веса трубы или оголовка [299].

Одновременно необходимо учитыватьнагрузку от воды в трубе и, в соответствующих случаях, сейсмические силы, дав-43ление от грунтовых вод, подвижную нагрузку сверху и т.д. Для труб, работающих в напорном режиме, учитывают и давление воды в трубе. Расчётную схему иметод расчёта принимают в зависимости от конструкции трубы.Гидротехнический туннель представляет собой сооружение в виде закрытого канала (водовода), устраиваемого и эксплуатируемого под землёй с цельюпропуска воды для различных водохозяйственных целей (рисунок 1.8).Рисунок 1.8 – Гидротехнический туннельВ массовых гидротехнических сооружениях на мелиоративной сети (переезды, ливневыпуски, дюкеры и др.) широкое применение получили трубы и в основном железобетонные трубы.

По ряду причин меньшее применение нашли трубы из термопластов и металла.Железобетонные трубы и трубопроводы в конструктивном исполнении ипо способу производства работ делят по двум признакам [240].По конструкции поперечного сечения выделяют: прямоугольные, квадратные, круглые, овальные, овоидальные и др. Для экономии строительных материа-44лов, облегчения конструкций и др. применяют трубы ребристые, которые представляют собой тонкостенный железобетонный цилиндр, обрамлённый кольцевыми и продольными рёбрами.

Толщина стенок цилиндрической части трубы 40 –50 мм, внешние нагрузки на стенки трубы и кольцевые ребра воспринимаются совместным сечением, рассматриваемым как тавровое сечение.По способу изготовления (производства работ) сооружения на пересечениях применяются монолитные и сборные. Монолитные сооружения возводятсяредко (в основном при строительстве дюкеров и других трубчатых конструкцийдиаметром более 150 см, рассчитанных на внутреннее давление до 0,5 МПа и небольшой длины – до 300 м).

Основное распространение получили сборные трубчатые сооружения, собираемые из отдельных звеньев труб длиной 3 − 7 м. В поперечном сечении они подразделяются: на трубы малых диаметров (50 см именьше), средних диаметров (60 – 120 см) и больших диаметров (от 140 см и выше).Типовые железобетонные трубы, согласно [96, 97, 98, 99, 100, 102, 107] выпускаются диаметрами 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 200 и 240 см. По внутреннему давлению они делятся на безнапорные и напорные.

Напорные трубы, всвою очередь, выпускаются низконапорными (при давлении до 0,3 МПа), средненапорными (0,5 − 1,0 МПа), высоконапорными (1,5 − 2,0 МПа).Безнапорные и низконапорные трубы изготавливаются с применением ненапрягаемой арматуры, а средне- и высоконапорные – с предварительно напряжённой арматурой. Напорные трубы имеют только круглое поперечное сечение, абезнапорные – любые формы поперечного сечения.Трубы прямоугольного поперечного сечения в большинстве случаев сборные, но бывают секционные и блочные. Типовые секционные прямоугольныетрубы по несущей способности подразделяются на трубы нормальной и повышенной прочности (при высоте засыпки соответственно до 2,5 и 8 м). Их звеньясоединяют при помощи сварки выпусков арматуры длиной около 200 мм с последующим омоноличиванием мелкозернистым бетоном.45Блочные прямоугольные трубы устраивают из двух Г-образных блоков высотой до 5,5 м, имеющих внизу выпуски арматуры, и сборных плит покрытия.Трубы при ширине более 150 см между блоками укладывают внизу на сборнуюплиту (флютбет) или бетонируют её на месте.

Выпуски арматуры внизу сваривают (или стыкуют) внахлёстку. Сверху на стенки Г-образных блоков укладываютна цементном растворе железобетонные плиты, которые одновременно служатраспорками. Многоочковые блочные трубы могут иметь шарнирное или жёсткоесопряжение элементов [241].Многопролётные сборные трубы собирают из Г-образных стенок, устанавливаемых по краям, и Т-образных, размещаемых в середине. Сверху на стенки укладывают плиты, являющиеся распорками. Недостаток такой конструкции – наличие большого числа стыков.Для изготовления сборных железобетонных элементов для труб и блоковоголовков применяется бетон гидротехнических марок 300, В-6, Мрз-150. Плитыизготавливаются из бетона гидротехнических марок 200, В-4, Мрз-150. Монолитное бетонирование производится бетоном марки 200.Трубопроводы из легированных сталей применяют в тех случаях, когда покаким – либо причинам нельзя использовать неметаллические трубы. Стальныетрубопроводы удобны при монтаже, в то же время их применение требует значительных расходов на антикоррозийную защиту.

По ГОСТ 10705 – 80* изготавливаются трубы диаметром до 350 мм, включительно. Звенья для трубопроводовдиаметром 478 мм и более изготавливаются по ГОСТ 10704 – 91.На всех (в том числе и перечисленных) сооружениях устанавливают оголовки при входе в сооружение и на его выходе. Эти оголовки выполняются в видеобратных или ныряющих стенок, раструбов с ныряющими стенками, прямымиили криволинейными и т. д.

Во избежание подмыва сооружения при входе и особенно при выходе из него устраивают крепления в соответствии с допустимымискоростями течения. При этом в большинстве случаев устраивается зуб (илишпунт). Для предотвращения размывов в нижнем бьефе в водобойной части со-46оружения устраиваются традиционные или специальные гасители избыточнойэнергии потока.Для предотвращения неравномерных осадков отдельных частей сооружения, связанных с неравномерностью нагрузки по длине, применяются стыковыесоединения, устраиваемые обычно через 2 − 5 м (особенно для трубчатых сооружений), реже – до 10 м друг от друга. Стыковые соединения – наиболее ответственные и сложные узлы сооружений из сборных элементов.

Они должны бытьпрочными, податливыми и водонепроницаемыми. По степени податливости различают стыки жёсткие и гибкие.Жёсткие стыковые соединения, в основном, применяют в безнапорных сооружениях, укладываемых на плотное грунтовое основание. Гибкие стыки выполняют, главным образом, в напорных трубопроводах. Такие стыки допускаютвзаимное смещение труб в продольном направлении от 5 до 30 мм и поворот элементов сооружения в стыке на 1,5 − 3° без нарушения водопроницаемости сооружения. Превалирующее положение по количеству сооружений на мелиоративнойсети занимают различного типа переезды (рисунок 1.9).Рисунок 1.9 – Мостовой переезд47Как правило, трубчатые переезды с круглыми или прямоугольными трубами.