Delist.ru

Разработка технологии монтажа железобетонных труб инженерных сетей на слабых грунтах (29.05.2007)

Автор: Шатилов Сергей Новомирович

, где N- усилие в пружинном болте (МПа), l- величина сжатия пакета пружин (cм).

В зависимости от величины усилия в пружинном болте после подъема опрессовочного давления для практических целей эту нагрузку на 1 пхсм можно определять по формуле:

qR=mrasp х (0,002 - 0,0025) x Nn (кН/пхсм)

где Nb - тарировочное усилие в пружинном болте (кН); mrasp- коэффициент равный 1,0 при односторонней распалубке, и равный 1,2 при двухсторонней распалубке.

Исследования кольцевых и осевых деформаций наружной формы в процессе подъёма и сброса опрессовочного давления не позволили выявить различия в характере деформирования обечайки при изготовлении труб с различными параметрами армирования. Средние значения кольцевых и осевых деформаций обечаек формы при подъёме и сбросе опрессовочного давления в цилиндрической части около раструба представлены на рис. 1.

При подъёме опрессовочного давления кольцевые деформации обечайки вызваны радиальным давлением бетонной смеси на наружную форму. Графические зависимости на рис. 1 показывают, что максимальные растягивающие кольцевые деформации обечайки при подъёме опрессовочного давления возникают в раструбной части, что объясняется увеличением радиуса наружной формы в этом месте. Меньшая величина средних кольцевых деформаций в цилиндрической части формы около втулки и раструба (линии 2 и 4 ) по сравнению с её серединой (линии 3) вызваны влиянием втулочного кольца и перелома профиля формы, от чего возникают местные изгибные деформации формы в этих местах.

При сбросе опрессовочного давления кольцевые деформации обечайки формы уменьшаются. Так как после сброса опрессовочного давления среднее значение кольцевых деформаций растяжения в середине цилиндрической части не велико (линия 3), а около раструба и втулки наблюдаются кольцевые деформации сжатия (линии 2 и 4) можно утверждать, что после сброса опрессовочного давления наружная форма не передаёт радиального давления на поверхность трубы.

Этот факт объясняется тем, что при подъёме опрессовочного давления основной нагрузкой на наружную форму является радиальное давление бетонной смеси:

Pbs~ 0,13 х Рм, где Рм - опрессовочное давление (МПа).

Так как сцепление формы с трубой на данной стадии изготовления сохраняется, то усилие сжатия формы воспринимается трубой, в результате чего в кольцевых сечениях цилиндрической части трубы должны появляться растягивающие напряжения, которые ориентировочно можно определить по

где t- толщина стенки трубы (см); tob - толщина обечайки (см).

= (0,44-0,59) МПа.

Результаты экспериментальных исследований по оценке влияния наружной формы на образование кольцевых трещин позволяет сделать следующие

1. Наружная форма после подъема опрессовочного давления передаёт на трубу радиальную осесимметричную нагрузку пропорциональную усилию, действующему в пружинных болтах, после сброса опрессовочного давления эта нагрузка исчезает. При этом усилие пружинных болтов локально воспринимается бетоном, «закусанным» в продольных разъёмах формы.

2. В процессе распалубки трубы, «закусывание» бетона с разбалчиваемых продольных разъёмах формы, в зоне ближайшего к уже снятому пружинному болту, уменьшается и усилие от этого болта передаётся на трубу в виде вертикальной линейной сжимающей нагрузки величина которой может быть определена по формуле (1).

Рис. 1. Средние кольцевые (а) и осевые (б) деформации обечайки формы во время подъема и сброса опрессовочного давления. в раструбной части, 2 - в цилиндрической части около раструба, 3 - в середине цилиндрической части, 4 - в цилиндрической части около втулки. ________ - подъем опрессовочного давления, __ __ __ - сброс опрессовочного давления

3. После сброса опрессовочного давления наружная форма остается сжатой в продольном направлении и вызывает в цилиндрической части трубы растягивающее напряжения, которое может быть определена по формуле (2).

4. Величина и вид нагрузки, передающейся от наружной формы в процессе распалубки и вызывающей появление изгибающих моментов и поперечных сил в кольцевых сечениях труб, не зависят от типа армирования трубы. Все выводы, сделанные относительно этих нагружений для труб со спирально-перекрестным армированием, справедливы и для труб с ортогональным армированием.

Выполнена экспериментальная оценка влияния втулочного калибрующего кольца на образование кольцевых трещин в концевых зонах труб давления втулочную часть трубы осесимметричной радиальной нагрузкой.

Для оценки нагрузки от втулочного калибрующего кольца были проведены исследования его напряжённо-деформированного состояния в процессе подъёма и сброса опрессовочного давления и распалубке формы.

Полученные данные показывают, что величина кольцевых деформаций торцевой части калибрующих колец, имеющих внутренний вут по модулю при сбросе давления в - 9 раз меньше, чем аналогичные деформации колец не имеющих вута. Это объясняется тем, что торцевая часть трубы со спирально-перекрёстным армированием, из-за сложной конфигурации своего калибрующего кольца, жёстко в нём защемлена и не позволяет ему свободно деформироваться при сбросе опрессовочного давления. При этом торцевая часть таких труб нагружена радиальной нагрузкой, стремящейся развернуть торец трубы наружу. В этом случае во втулочной части этих труб должны возникать изгибающие моменты большей величины, чем у труб традиционного армирования.

Величину радиальной нагрузки, передаваемой от калибрующего кольца на втулочную часть опытных труб, в зоне контроля кольцевых деформаций, приведённую к 1МПа опрессовочного давления можно определить по формуле:

- опытные значения кольцевых деформаций калибрующего кольца после сброса опрессовочного;

Рм - величина опрессовочного давления, МПа;

Rн - наружный радиус трубы;

Радиальную нагрузку от вута Qcol можно определить по формуле:

где tan , Han - толщина и высота верхнего анкерного кольца, соединённого с калибрующим кольцом.

Величина нагрузки Qcol, для опытных труб II – класса составляет ~ 125

Выполнены экспериментальные исследования напряжённо-деформированного состояния спиральной и спирально-перекрестной арматуры в виброгидропрессованных трубах в процессе подъёма и сброса опрессовочного давления и снятии обжатия с бетона путем перерубания витков арматуры.

В главе приведены результаты экспериментального определения деформаций спиральной и спирально-перекрёстной арматуры при снятии предварительного кольцевого обжатия с трубы. Исследования проводили на 3-х трубах с ортогональным армированием O800 мм, и 2-х трубах со спирально-перекрёстным армированием O600 мм. Величины полученных таким образом деформаций укорочения арматуры по абсолютным значениям соответствуют деформациям её удлинения в процессе преднапряжения и передаче обжатия на бетон с учётом соответствующих потерь.

Механизм нагружения трубы может быть представлен в следующем виде. После сброса опрессовочного давления спиральная или спирально-перекрестная арматура нагружает трубу постоянным на цилиндрической части и переменным на длине втулочной части радиальным давлением. одновременно труба в своей втулочной части воспринимает радиальные нагрузки, передающиеся от втулочного калибрующего кольца. Кроме того, наружная форма, имеющая после сброса опрессовочного давления остаточный потенциал сжатия в продольном направлении, вызывает растяжение трубы в ее цилиндрической части. В процессе распалубки трубы, на части ее длины за втулочным калибрующим кольцом в плоскости, проходящей через наружные грани бортов дополнительно нагружает двусторонняя линейная равномерно-распределенная сжимающая нагрузка от наружной формы, значение которой пропорциональная усилиям в пружинных

Таким образом, кольцевые трещины в концевых зонах виброгидропрессованных труб могут образовываться в результате совместного действия ряда нагружающих факторов: переменного радиального давления от спиральной или спирально-перекрестной арматуры; радиальных нагрузок от воздействия втулочного калибрующего кольца ; осевого растягивающего усилия, передающегося после сброса опрессовочного давления от наружной формы, линейных сжимающих нагрузок, передающихся на трубу от наружной формы на стадии сброса опрессовочного давления и распалубки.

Появление дефекта в виде кольцевых трещин для труб со спирально-перекрестным армированием обусловлено особенностью, применяемой для их производства формоостнаски – использованием калибрующих колец имеющих жесткое соединение с верхним анкерным кольцом и применение пружинных болтов повышенной жесткости (примерно в 2 раза в сравнении с традиционными трубами), что должно приводить к увеличению внутренних усилий в кольцевых сечениях в соответствии с принятыми расчетными схемами.

Способ распалубки, позволяющий максимально снизить внутренние усилия в кольцевых сечениях труб и полностью реализовать обжатие этих сечений на стадии распалубки - распалубка от втулки к раструбу с предварительным сжатием калибрующего кольца. Для чего необходим переход на производство безбуртовых труб с утолщенной стенкой.

В случае невозможности распалубки с предварительным снятием калибрующего кольца (буртовые трубы по ГОСТ 12586.0-83, ее следует вести в следующей последовательности: обрезка продольных стержней и нижнего анкерного кольца, двусторонний отпуск пружинных болтов от раструба ко втулке, обрезка продольных стержней у верхнего анкерного кольца, его съем, съем втулочного калибрующего кольца.

Для снижения нагрузок, передающихся на трубу на стадии изготовления, следует максимально снижать жесткость пружинных болтов и применять втулочное калибрующее кольцо без внутреннего «вута», объединив верхнее анкерное кольцо с крестовиной (запорным кольцом).

Третья глава диссертации посвящена исследованиям трещиностойкости кольцевых сечений концевых зон виброгидропрессованных труб

В главе приведены результаты экспериментальной оценки трещиностойкости кольцевых сечений виброгидропрессованных труб со спирально-перекрёстным армированием при испытании их на изгиб.

С целью определения фактического осевого обжатия виброгидропрессованных труб со спирально – перекрёстным армированием была определена трещиностойкость таких труб при испытании их на изгиб по балочной схеме.

В первой трубе Т-1, со спирально-продольным армированием, арматурные стержни из проволоки ВрII диаметром 5 мм были установлены, но не натягивались. Во второй Т-2 – стержни предварительно напрягались. Третья и четвёртая трубы были выполнены со спирально – перекрёстным армированием. В качестве спиральной арматуры в каркасах использовалась высокопрочная проволока ВII диаметром 3 мм.

загрузка...