Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

ж) эффективность мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного пучения условиями эксплуатационного содержания.

Данные факторы суммарно воздействуют на фундаменты в различном их сочетании. Бывает достаточно трудно установить истинную причину деформации фундаментов.

Грунты, обладающие свойством увеличивать свой объем при переходе в мерзлое состояние при промерзании называются – пучинистыми (морозоопасными). Этот процесс обнаруживается в природных условиях и представляет собой поднятие грунта при его промерзании и опускание его при оттаивании.

В результате этих изменений в объемах происходит деформация и повреждения фундамента и стоек опор контактной сети не избежать [24, 25].

Для проектирования оснований и фундаментов опор на пучинистых грунтах необходимо учитывать:

а) местный рельеф данного района, гидрогеологический режим, количество атмосферных осадков и время их выпадения, глубину сезонного промерзания и условия его увлажнения грунта;

б) степень морозной пучинистости грунтов;

в) результаты исследований определяющие силы и деформации морозного пучения грунтов;

г) экспозицию строительной площадки по отношению и освящаемости солнцем;

д) гидрогеологический режим грунта, возможность его изменения, условия его увлажнения за весь эксплуатационный срок опор контактной сети и в период строительства.

Обмен опытом работы линии связи, контактной сети и электропередачи в районах с суровым климатом доказывает, что установка опор на склонах, косогорах и откосах приводит к воздействию на них горизонтальных (боковые) сил смещения. Данные силы действуют под некоторым углом α по отношению к боковой поверхности фундамента, величина которого равна углу заложения откоса (рис. 3.6).

Результирующая сила пучения грунта состоит из двух составляющих:

, (3.19)

, (3.20)

где – горизонтальная сила, действующая нормально к боковой поверхности фундамента, и вертикальную – горизонтальную сила, действующую по касательной.

Во время летнего протаивания грунта перемещения по горизонтали имеют большее количество опор, установленные на откосах, мерзлотногрунтовые условия на это не влияют. Величина отклонения опоры за один летний период, ежегодно накапливаясь, колеблется от 1 до 12 см. При этом отклонения опор вызывается действием горизонтальной нагрузки в результате потери несущей способности грунта при протаивании. Начинается отклонение опор при протаивании грунта 0,8 – 1,0 м в глубину и продолжается в течение всего летнего периода.

1 – опора контактной сети; 2 – слой сезонного промерзания

оттаивания; 3 – поверхность вечномерзлого грунта

Рисунок 3.6 – Схема действия сил пучения на фундамент

опоры контактной сети, установленной на откосе

Исход из этого, ежегодным накоплением боковых отклонений опор обусловлено годовым циклом промерзания – протаивания, вызывающий циклический характер изменения несущей способности грунтов и плотности.

3.9 Расчет сил морозного пучения на фундамент опор

По прочности и устойчивости расчет оснований и фундаментов к воздействиям сил морозного пучения грунтов необходимо произвести для условий эксплуатации сооружений, а также для условий периода строительства, если промерзание грунтов сезонного оттаивания (промерзания) возможно до передачи на фундаменты проектных нагрузок. Если необходимо в проекте в период строительства по предотвращению выпучивания фундаментов должны быть предусмотрены специальные меры [26, 27].

На рисунке 3.7 схематично показаны действия нормальных и касательных сил морозного пучения на фундаментную часть опор контактной сети.

Устойчивость фундаментов на действие касательных сил морозного пучения грунтов надлежит проверять по условию [28]:

, (3.21)

где – расчетная удельная касательная сила пучения, кПа; – площадь боковой поверхности смерзания фундамента в пределах расчетной глубины сезонного промерзания (оттаивания грунта), м²; – расчетная нагрузка на фундамент, кН; – расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания, кН; – коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0; – коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1, а для фундаментов опор мостов 1,3.

Рисунок 3.7 – Действие касательных сил морозного пучения: а) нормальная составляющая силы морозного пучения; б) на фундаментную часть опор контактной сети

Расчетную удельную касательную , кПа, следует определять, опытным путем. Значение силы , кН, удерживающей фундаменты от выпучивания, можно определить по формулам [29]:

при использовании вечномерзлых грунтов по принципу 1:

, (3.22)

при использовании вечномерзлых грунтов по принципу 2:

, (3.23)

где V – периметр сечения поверхности сдвига, м (см); – расчетное сопротивление i-гo слоя вечномерзлого грунта cдвигу по поверхности смерзания, кПа;

– толщина i-гo слоя мерзлого или талого грунта, расположенного ниже подошвы слоя сезонного промерзания/oттаивания, м; – расчетное сопротивление i-гo слоя талого грунтa сдвигу по поверхности фундамента, кПа.

Для определения устойчивости опор контактной сети на действие касательных сил морозного пучения грунтов расчетная схема приведена на рисунке 3.7, а.

Момент данной силы относительно точки поворота будет равняться нулю, в связи с этим, далее в расчетах он не учитывается.

Большее количество опор контактной сети расположены на откосах. В связи с этим появляется необходимость расчета фундаментов стоек на горизонтальную нагрузку.

Одиночные призматические фундаменты, в том числе с анкерными плитами (башмаками) и лежнями, рассчитываются в соответствии с Техническими указаниями ВСН 141-68 с учетом следующих особенностей:

– расчет фундамента опоры, установленной в откосной части земляного полотна, в зимних условиях производится учетом горизонтальной составляющая сила морозного пучения грунта , она нормально направленна к боковой поверхности фундамента и приложена на глубине, равной 1/3 активного слоя пучения грунта , (рис. 3.7, б);

– по подошве фундамента сопротивление грунта (анкерной плиты), как для летних, так и для зимних условий не учитывается, так как фундамент может иметь остаточное выпучивание, в результате чего является уравновешивание вертикальной нагрузки силами трения грунта по боковой поверхности фундамента.

Значение N_р следует определять в соответствии с Техническими указаниями ВСН 74 – 69 [26] по формуле:

, (3.24)

где – коэффициент условий работы, учитывающий степень подвижности фундамента под воздействием внешних нагрузок и сил морозного пучения; – максимальная величина горизонтальной составляющей сил морозного пучения грунта

Для фундаментов стоек при расчете значения принимаются от 1,0 до 0,8.

Максимальная величина горизонтальной составляющей сил морозного пучения грунта – , определяемая по формуле:

, (3.25)

где – максимальное горизонтальное напряжение, вызванное морозным пучением грунта, действующее нормально к боковой поверхности фундамента; – глубина активного слоя пучения грунта, равная 2/3 нормативной глубины промерзания согласно СНиП 2.02.04-88 (рис. 3.7, б); – ширина фундамента.

Максимальное горизонтальное напряжение определяется от величины пучения грунта вблизи фундамента в соответствии с Техническими указаниями ВСН 74-69 [26].

Для нахождения составляющей горизонтальной силы морозного пучения, строится график в зависимости от нормативной глубины промерзания (рис. 3.8).

Если глубина промерзания 1,5 м и более, то касательные силы морозного пучения при наличии мелких, пылеватых и глинистых песков, с учетом удерживающих сил в талом грунте превышают собственный вес опор со всеми нагрузками. Глубина сезонных промерзаний определяет величину нормальной составляющей. Таким образом, чтобы определять величину сил морозного пучения необходимо иметь данные нормативной глубины сезонных промерзаний для района, где производится расчет.

Рисунок 3.8 – Зависимость от нормативной

глубины промерзания ( ,м)

Опрокидывающий момент от действия горизонтальной силы будет определяться выражением [30]:

. (3.26)

Таким образом на опору действует большое количество сил, все эти силы приводят к отклонению опоры от своего строго вертикального положения.

4 Анализ дефектов опор контактной сети

4.1 Основные виды дефектов железобетонных опор и фундаментов

Для железобетонных опор и фундаментов характерными дефектами являются:

– выбоины, отверстия в бетоне стоек;

– продольные и поперечные трещины стоек опор;

– коррозия арматуры;

– смещение каркаса арматуры стоек опоры, выход арматуры на поверхность бетона;

– некачественная заделка опор в грунте, отсутствие ригелей;

– трещины, сколы и осыпание бетона фундаментов, коррозия арматуры фундаментов;

– неплотное прилегание пяты опоры к поверхности фундамента;

– отклонение опоры от вертикального положения.

Дефекты в железобетонных опорах и фундаментах образуются еще при их изготовлении, вследствие нарушения самой технологии изготовления, транспортировки опор к месту, где требуется установка, несоблюдения строительных норм и правил при сооружении КС.

При эксплуатации опор контактной сети на них действуют знакопеременные нагрузки, периодические увлажнения, размораживание, развитие дефектов приводит к разрушающему воздействию на бетон и возникновение коррозии арматуры. Итогом всех этих процессов является: снижение несущей способности опор и фундаментов, сокращение их срока службы.

Воздействие «блуждающих токов» приводит к разрушению бетона опоры контактной сети и коррозии опорной арматуры. Возникновением «блуждающих токов» являются места заземлений линии переменного и постоянного токов, места прохождения путепроводов электропоездов, установки для электросварки, системы катодных защит металлоконструкций в подземной части, индуцированные токи, электрических кабелей в трубопроводах, проложенные поблизости с воздушными линиями электропередач.

В агрессивной и влажной среде (относительная влажность воздуха 60 % и более) процесс коррoзии арматуры дефектных опор ускоряется. Воздействие агрессивной среды приводит к изменению свойств и структуры бетона, последствиями этих процессов является преждевременное разрушение и снижение прочности бетона.

Характеристики

Список файлов ВКР