КОЛЬЦЕВОЙ БЕТОННЫЙ УТЯЖЕЛИТЕЛЬ

Техническое решение относится к области средств, используемых при строительстве или ремонте для балластировки расположенных в траншеях трубопроводов и обеспечивающих их проектное положение в процессе эксплуатации, в том числе и в обводненных грунтах.
Известен секционный бетонный утяжелитель, содержащий расположенные по периметру трубы и соединенные между собой гибкими связями в виде арматурных стержней бетонные блоки (SU №1283485 А1, 1987 г.).
Известная конструкция бетонного утяжелителя не обеспечивает надлежащего функционирования при осевых эксплуатационных перемещениях (например, температурных), поскольку имеет достаточно большое сопротивление ее перемещению в грунте. Вследствие этого, перемещение трубопровода в грунте осуществляется относительно бетонного утяжелителя, что неизбежно приводит к повреждению изоляции трубопровода, снижению срока его эксплуатации и к возможности создания аварийной ситуации в месте повреждения.
Наиболее близким из известных является кольцевой бетонный утяжелитель, содержащий две соединяемые с зазором между собой регулируемыми по длине стяжными элементами секции по форме полуколец в их поперечном сечении, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности, а внешняя выпуклая поверхность каждой секции имеет в продольном сечении дугообразную кривую, соединяющую торцевые стороны утяжелителя, причем для размещения стяжных элементов выполнены открытые с внешней поверхности, по крайней мере, одной секции ниши с соосными каналами, в которых стяжные элементы размещены предпочтительно заподлицо с внешней поверхностью секции (RU №90521 U1, 10.01.2010).
В известных конструкциях кольцевых бетонных утяжелителей при их рабочем перемещении возможно создание значительных растягивающих и изгибающих усилий в зонах бетонной конструкции, имеющей ниши со стяжными элементами, что создает неблагоприятно воспринимаемые бетоном напряжения, приводящие к образованию трещин. Заполнение трещин водой и цикличное ее замерзание и оттаивание приводит к разрушению бетона утяжелителя именно в этих зонах.
Задачей является создание бетонного утяжелителя, обеспечивающего возможность эксплуатации без повреждения узлов соединения составляющие его секций, что обеспечит надежность его работы при осевых перемещениях трубопровода.
Технический результат заключается в обеспечении равномерности нагружения в зоне стяжных элементов бетона секций при осевых перемещениях трубопровода.
Достигается это тем, что кольцевой бетонный утяжелитель содержит две соединяемые с зазором между собой регулируемыми по длине стяжными элементами секции по форме полуколец в их поперечном сечении, обращенная к трубе внутренняя поверхность которых имеет форму цилиндрической поверхности, а внешняя выпуклая поверхность каждой секции имеет в продольном сечении дугообразную кривую, соединяющую торцевые стороны утяжелителя, а для размещения стяжных элементов в каждой секции выполнены открытые с внешней ее поверхности и имеющие закладные пластины ниши с соосными каналами, в которых размещены стяжные элементы, причем закладные пластины расположены в одной плоскости, параллельной продольной оси утяжелителя. При этом, обращенная к трубе внутренняя поверхность секций имеет диаметр, превышающий диаметр трубопровода, по крайней мере, на толщину располагаемого на трубопроводе средства для защиты его поверхности, выполненного, например, из полимерного материала. А величина зазора между секциями в месте их соединения стяжными элементами превышает величину зазора между трубой и внутренней поверхностью каждой секции. Кроме того, диаметр каждой из торцевых сторон не менее половины максимального диаметра секции утяжелителя по его внешней поверхности, а длина секции превышает максимальный диаметр секции утяжелителя.
Причинно-следственная связь признаков с техническим результатом обеспечивается тем, что дугообразная в продольном сечении форма каждой секции снижает сопротивление перемещению, уменьшая тем самым нагрузки, возникающие в узлах соединения секций, которые для распределения возникающих при этом напряжений имеют закладные пластины, а их размещение в одной плоскости исключает возникновение дополнительных напряжений и равномерно распределяет нагрузку в местах соединения секций.
На фиг. 1 представлен общий вид кольцевого бетонного утяжелителя в продольном разрезе по месту монтажа на трубе;
На фиг. 2 - поперечный разрез кольцевого бетонного утяжелителя в продольном разрезе по месту монтажа на трубе.
3
Кольцевой бетонный утяжелитель содержит две секции 1 и 2 по форме полуколец в их поперечном сечении, выполненные из бетона класса В 12,5-22,5 с объемной плотностью не ниже 2300 кг/м. При этом масса такого утяжелителя будет составлять (в зависимости от диаметра трубы трубопровода, на который он устанавливается) - от 1,0 до 8,5 т. Секции 1 и 2 соединяют с зазором b между собой, регулируемыми по длине стяжными элементами 3, выполненными в виде болтов или шпилек с гайками или в виде проволочных скруток. Обращенная к трубе внутренняя поверхность секций 1 и 2 имеет форму цилиндрической поверхности 4, а внешняя выпуклая поверхность каждой секции имеет в продольном сечении дугообразную кривую 5, соединяющую торцевые стороны 6 и 7 утяжелителя. Для размещения стяжных элементов 3 выполнены открытые с внешней поверхности, по крайней мере одной, секции ниши 8 с соосными каналами, в которых стяжные элементы размещены, предпочтительно, заподлицо с внешней поверхностью секции (см. фиг. 2). В нишах 8 размещены закладные пластины 9, ширина которых соответствует ширине ниши 8. Обращенная к трубе внутренняя поверхность секций имеет диаметр, превышающий диаметр трубопровода, по крайней мере, на толщину располагаемого на трубопроводе средства для защиты его поверхности, выполненного, например, из полимерного материала. Это обусловлено обеспечением при таких параметрах максимально возможного эффекта использования балласта с минимально возможными сопротивлением различным типам грунтов при осевом смещении, например, вследствие изменения его длины под воздействием температуры. Величина зазора b между секциями 1 и 2 в месте их соединения стяжными элементами 3 превышает величину зазора е между трубой и внутренней поверхностью каждой секции. Этим обеспечивается гарантированное предотвращение смещения секций 1 и 2 в закрепленном их положении относительно трубы при ее осевом перемещении. Кроме того, диаметр каждой из торцевых сторон не менее половины максимального диаметра секции утяжелителя по его внешней поверхности, а длина секции превышает максимальный диаметр секции утяжелителя. Этим обеспечивается устойчивость бетонного утяжелителя при продольном осевом перемещении трубы с сохранением его основного назначения, как средства балластировки трубопровода.
Такая конструкция кольцевого бетонного утяжелителя позволяет эффективно использовать его при прокладке и реконструкции трубопроводов в различных типах грунтов в траншеях, на обводненных пространствах, в том числе и в болотах.