Прямоугольные звенья труб применяются при необходимости пропуска относительно больших расходов воды, а также при использовании их в качестве скотопрогонов. Действующим типовым проектом предусмотрено применение цельносекционных звеньев с отверстиями размером 2; 2,5; 3 и 4 м для насыпей высотой до 20 м. Конструкция звена прямоугольной железобетонной трубы показана на рис. 8.
Длина звеньев во всех случаях, кроме труб с отверстием шириной 4 м, принята равной 1 м. Для трубы с отверстием шириной 4 м разработано два варианта звеньев длиной 0,75 и 1 м в
16
зависимости от высоты насыпи. Толщина ригеля и стенок звеньев изменяется в пределах 13 — 30 см. Применены рабочая арматура периодического профиля класса А- II, распределительная арматура класса A-I, бетон гидротехнический класса В30. Масса звеньев изменяется от 3,5 до 10,3 т. Звенья прямоугольных труб укладывают на сборные железобетонные плиты или на монолитные фундаменты, что существенно повышает материалоемкость водопропускных труб такой конструкции.
В практике дорожного строительства наряду с цельноблочными применяют прямоугольные железобетонные трубы, состоящие из отдельных блоков: двух стеновых, лоткового и блока перекрытия (рис. 9). При сооружении таких конструкций приходится устраивать монтажные стыки, для чего требуется применять сварку и выполнять работы по бетонированию, а это усложняет процесс строительства и увеличивает его продолжительность. Кроме того, конфигурация стеновых блоков вызывает необходимость в торцевом формовании бетона при их изготовлении и определяет неэффективное использование рабочих объемов пропарочных камер.
Рис. 8. Конструкция железобетонного звена прямоугольной трубы:
1 - внешняя рабочая арматура; 2 - внутренняя рабочая арматура; 3 - продольная распределительная арматура
17
Рис. 9. Прямоугольные трубы со стеновыми блоками различной формы:
1 - блоки перекрытия; 2 - стеновые блоки; 3 - лотковый блок; 4 - стык омоноличивания
Успешно проходит опытное внедрение конструкция прямоугольных железобетонных труб из четырехплитных элементов, соединяемых сухими монтажными стыками (рис. 10).
Рис. 10. Звено прямоугольной железобетонной трубы из плитных элементов:
1 - плита перекрытия; 2 - паз; 3 -шип; 4 - стеновые плиты; 5 - клинья; 6 - зазор; 7 - лотковая плита
| Разработаны конструкции труб с отверстиями размером 2 — 4 м. В плите перекрытия и в лотковой плите имеются пазы, выполненные в форме трапецеидальной призмы, в которые заводятся шипы стеновых плит, имеющие аналогичную форму. При этом глубина паза hn на 3-4 см больше толщины шипа bш. В образующийся зазор в процессе монтажа забиваются не удаляемые деревянные клинья, а промежуток заливается цементным раствором. Плиты армируются сварными сетками (рис. 11), объединяемыми в каркас с помощью хомутов. |
18
Рис. 11. Армирование горизонтальных (а) и вертикальных (б) плит:
1 - рабочая арматура; 2 - распределительная арматура
Применена рабочая арматура периодического профиля класса А- II, распределительная — A-I, бетон гидротехнический класса В30. Выполнение труб из плитных элементов позволяет применять для их изготовления простейшую конструкцию опалубки и осуществлять горизонтальное виброуплотнение, что обеспечивает высокое качество бетонных работ не только в заводских условиях, но и на производственных полигонах. Применение специальных кондукторных вкладышей дает возможность унифицировать опалубку для изготовления звеньев, отличающихся как по ширине отверстия, так и по высоте.
Кроме того, членение трубы на отдельные элементы позволило увеличить длину звеньев до 3 м и исключить применение специальных фундаментов, а также резко сократить количество поперечных швов. Плоская форма конструктивных элементов позволяет существенно повысить производительность пропарочных камер по сравнению с их использованием для объемных блоков.
Разработаны конструкции труб из плитных элементов, имеющие отверстия, соответствующие типовым решениям, а именно 2 — 4 м под насыпи высотой до 10 м.
Бетонные трубы
На дорогах низших технических категорий находят применение круглые бетонные трубы из звеньев с плоской подошвой (рис.12). Звенья запроектированы для отверстий диаметром 1 и 1,25 м при толщине стенок 14 — 18 см. Длина звеньев принята равной 1 м. В
19
Рис. 12. Конструкция круглого бетонного звена с плоской подошвой:
D - внутренний диаметр; L - длина звена; h - толщина звена
| подошвенной части звена используется сварная сетка из арматуры (сталь Ст.5) периодического профиля класса А- II диаметром 10 мм. Разработано два варианта звеньев из бетона класса В30 и В40. Предельная высота насыпи 7 м. Такая конструкция требует значительного расхода бетона сравнительно высоких классов. |
Существенно сократить расход и снизить класс бетона можно, применяя круглые четырехшарнирные водопропускные трубы, предложенные А.К. Годыной (рис. 13,а). Такие трубы способны включаться в совместную работу с окружающей грунтовой засыпкой. Однако наличие пазух в нижней их половине и как следствие невозможность обеспечения хорошего уплотнения грунта в этих местах явились причиной их повышенного деформирования в процессе эксплуатации. Кроме того, кольцевая форма трубы постоянной толщины не обеспечивает равнопрочности конструкции.
Повысить эксплуатационную надежность таких труб можно, придав внешнему контуру нижней половины трубы форму прямоугольника и сместив боковые шарниры вверх относительно горизонтали на некоторый угол а (рис. 13,6). Этот угол зависит от отношения толщины верхних элементов h к внутреннему диаметру
Рис. 13. Бетонные четырехшарнирные трубы системы инж. А.К. Годыны (а) и предложенные автором (б):
1-4 - шарниры
| трубы D, которое практически равно 1/9 - 1/11, что соответствует а = 20-25°. При изготовлении четырехшарнирных труб на первом этапе может быть использована опалубка для метровых звеньев круглых железобетонных труб с заменой нижней половины внешнего цилиндра на аналогичную часть прямоугольной |
20
формы. При этом следует ориентироваться на так называемые «несовершенные» шарниры, армированные «лесенкой» из арматуры класса A-I или спиралью из проволоки В1 в 4-5 витков на 1 пог. м длины звена. Применяется бетон класса В20. Во избежание ошибок прежде всего следует рекомендовать к внедрению одноочковые трубы с отверстиями диаметром 1,0 — 1,5 м при насыпях высотой до 5 м на автомобильных дорогах категорий IV-V
Заметим, что придание внешнему контуру нижней половины трубы формы прямоугольника не только обеспечивает надежный контакт с основанием, но и способствует хорошему качеству уплотнения грунта засыпки с помощью машин и механизмов, применяемых при возведении земляного полотна.