Конструкции металлических гофрированных труб

По сравнению с железобетонными МГТ имеют следующие преимущества:

высокую экономическую эффективность, особенно в отдаленных, труднодоступных и суровых районах;

простоту сборки и выполнения ее рабочими невысокой квалификации;

короткий срок строительства;

возможность сооружения вместо малых мостов;

реконструкцию старых малых мостов (гильзование).

Рис. 10. Типы поперечных сечений МГТ:

а - круглая; б - эллиптическая; в - овоидальная; г - труба-арка; д – арочная

В связи с тем, что работа тонкостенных (гибких) гофрированных труб на восприятие нагрузки существенно отличается от работы железобетонных труб, создан метод расчета МГТ.

В начальный период послойной засыпки сечение круглой МГТ вверху принимает овоидальную форму. С увеличением высоты насыпи труба деформируется внутрь по вертикали и в наружные стороны - по горизонтали. При этом вертикальное давление грунта может уменьшаться (как правило, оно не учитывается). Боковые перемещения вызывают упругий отпор окружающего грунта, обеспечивающего общее равновесие системы "труба-грунт".

Метод геометрически и физически нелинейного расчета гибких металлических труб, разработанный ВНИИ транспортного строительства, и зарубежный опыт положены Гипротрансмостом в основу рас четных положений типового проекта МГТ.

Метод основан на том, что предельное состояние гибкой трубы под нагрузкой может быть при нулевых величинах пассивного отпора грунта, так как вследствие роста поперечных деформаций трубы, направленных внутрь ( рис. 11), объем трубы начинает уменьшаться и дальнейшее уплотнение грунта не происходит. Принятое условие дает возможность определять предельные величины вертикаль ной нагрузки Р и деформации ∆Д.

Рис. 11. Схема деформации поперечного сечения металлической трубы:

1 - до деформации; 2 - в момент предельного равновесия: 3 - после исчерпания несущей способности; 4 - упругий отпор (пассивное давление)

В условиях Севера нашей страны мало крупных песков, гравелистых и щебенисто-галечных грунтов, которые при соответствующем уплотнении до 0,95-0,98 стандартной плотности могут обеспечить надежную работу системы "труба-грунт". Преобладают мелкие или влажные пылеватые и водонасыщенные пески с малым модулем деформации (Е<20 кПа), практически непригодные для засыпки МГТ.

СибЦНИИС предложил простую и эффективную конструкцию в виде жесткого слоя (ограничителя деформаций) на уровне горизонтального диаметра труб ( рис. 12).

Рис. 12. Схемы металлических гофрированных труб с жестким слоем:

а - из жестких элементов (обломки свай, бетонные столбики и др.); б - из местного грунта, укрепленного цементом; 1 - элементы плоских рам; 2 - распорки; 3 - тело трубы; 4 - уширители; 5 - жесткий слой из укрепленного местного грунта

За рубежом запатентован ряд предложений по усилению МГТ. Некоторые из них приведены на рис. 13.

Рис. 13. Схемы усиленных металлических гофрированных труб:

а - усиление продольными и поперечными ребрами; б - усиление продольными ребрами; в - усиление продольными ребрами и плитой (вместо гибкой арки в верхней части); 1 - тело трубы; 2 - продольное ребро; 3 - фундамент; 4 - поперечное ребро, 5 - плита

В разнообразных типах поперечных сечений МГТ, применяемых за рубежом, кроме стыков внахлестку, используют фланцевые соединения листов, соединения встык, в паз и т.д.
При изготовлении элементов конструкции применяется сталь, сорт которой зависит от предполагаемого района эксплуатации:

· от -40 и ниже: 09Г2Д;

· при -40 и выше: 15СП.