Материал: Проект водопропускной трубы под насыпью дороги. методические указания к выполнению курсового и дипломного проектирования. Ерёмин В.Г., Андреев А.В

где - число болтов в соединении на единицу длины трубы;

– расчетное осевое сжимающее усилие на единицу длины стенки трубы .

– коэффициент, учитывающий увеличение сдвигающего усилия в соединении от действия изгибающего момента.

Прочность болтового соединения проверяется по формулам:

- при расчете на смятие кромок отверстий в соединяемых элементах:

(6.9)

- при расчете на срез болтов:

(6.10)

где – толщина листа стыкуемых элементов;

– номинальный диаметр болта;

– коэффициент условий работы соединения; для стыков со специальными шайбами ([2], п. 4.42) при расчете на смятие и при расчете на срез;

– расчетные сопротивления для болтового соединения при работе кромок стыкуемых элементов на смятие и болта на срез, ([2], п. 2.4).

6.5. Ограничение гибкости трубы по требованиям транспортирования и установки конструкции.

Для предупреждения чрезмерных деформаций гибкой стальной трубы в процессе ее возведения от воздействия на конструкцию грузоподъемных машин, монтажных механизмов и приспособлений, собственного веса самой конструкции, вспомогательных обустройств (настилов, подвесных подмостей) и т.п. должно выполняться условие:

, (6.11)

6.6. Расчет осадок труб и назначение строительного подъема.

Расчет осадок труб для точек под осью насыпи следует производить по графику ([2], приложение 11, п. 6), определяя расчетную осадку по формуле:

, (6.12)

где – осадка основания при модуле деформации грунта , ([2], приложение 11, п. 6).

Исходными параметрами для расчета осадок должны быть: модуль деформации, объемная масса грунта и мощность геологических слоев в основании, высота насыпи.

Расчетную осадку под осью насыпи следует сравнить с предельно допустимой осадкой , определяемой по формуле:

(6.13)

где - разница отметок лотка трубы на входе и выходе ( – уклон трубы, ([2], п. 4.8);

– длина трубы.

Строительный подъем назначают, определяя ординату под осью насыпи по формуле:

(6.14)

которая не должна превышать величины:

(6.15)

6.7. Ограничение поперечных деформаций трубы на стадии отсыпки и уплотнения боковых призм грунта.

Расчетную нагрузку на трубу от строительных машин и уплотняемого грунта боковых призм следует условно принимать действующей в горизонтальной диаметральной плоскости нормально к поверхности трубы с обеих сторон, равномерно распределенной по длине образующей трубы с интенсивностью:

. (6.16)

Интенсивность действующего горизонтального давления не должна превышать предельно допускаемое на трубу давление , т.е.

. (6.17)

Интенсивность предельно допускаемого (из условия деформации номинального диаметра) давления (в кгс/см) следует определять по формуле:

(6.18)

7. Расчёт прямоугольных железобетонных труб

7.1. Определение продольной силы.

Продольная сила N, действующая на вертикальные стенки трубы определяется по формуле:

, (7.1)

где b – отверстие тубы в свету, м;

- толщина стенового элемента, м;

g – собственный вес ригеля на единицу длины трубы, кН/м;

– вертикальное давление засыпки.

7.2. Определение изгибающих моментов.

Изгибающие моменты в лотковой, в верхней плите и в боковых (вертикальных) стенках определяются по формулам:

• в лотковой плите:

; (7.2)

- в верхней (горизонтальной) плите и боковых (вертикальных) стенках:

, (7.3)

где l_i- длина элемента (для плиты l_i=b, для стенки l_i=h).

7.3. Расчет на прочность продольного сечения трубы.

Назначаем плечо внутренней пары: h₀= .

Находим требуемую площадь рабочей арматуры в лотковой (i=1), в верхней (горизонтальной) плите (i=2) и боковых (вертикальных) стенках (i=3; 4) по формуле:

, см² (7.4)

Задаемся диаметром рабочей арматуры для всех элементов прямоугольной трубы и вычисляем площадь поперечного сечения .

Количество стержней определяется по формуле:

. (7.5)

Фактическая площадь арматуры:

. (7.6)

Величина сжатой зоны бетона, вызванная действием изгибающего момента для всех элементов трубы определяется по формуле:

. (7.7)

Величина сжатой зоны бетона, вызванная действием продольной силы:

(7.8)

Полная сжатая часть бетона определяется по формуле:

. (7.9)

Эксцентриситет определяется по формуле:

, (7.10)

где

Предельный изгибающий момент:

. (7.11)

Условие прочности определяется из неравенства:

. (7.12)

7.4. Расчет по раскрытию трещин.

Расчет по раскрытию трещин выполняется на воздействие нормативного изгибающего момента , вычисленного без учета коэффициента надежности по формулам (7.2 и 7.3).

Плечо внутренней пары

Напряжение в растянутой арматуре вычисляется по формуле:

, МПа (7.13)

Площадь зоны взаимодействия бетона:

, см (7.14)

Радиус взаимодействия (армирования):

, см (7.15)

Находим коэффициент раскрытия трещин при арматуре периодического профиля:

, см (7.16)

Ширина раскрытия трещин вычисляется по формуле:

, см (7.17)

При расчёте по раскрытию боковых трещин принимается угол . Его горизонтальная проекция вычисляется по формуле:

. (7.18)

Предельное значение поперечной силы вычисляется по формуле:

. (7.19)

Прочность наклонного сечения будет обеспечена, если будет выполнятся условие:

. (7.20)

Радиус взаимодействия (армирования):

. (7.21)

Коэффициент раскрытия трещин при арматуре периодического профиля и ширина раскрытия трещин вычисляются по формулам (7.16) и (7.17):