ИСКУССТВЕННОЕ СООРУЖЕНИЕ НА ДОРОГЕ

Полезная модель относится к строительству искусственных сооружений, а именно водопропускных труб под насыпями железных и автомобильных дорог.
Известна сборная металлическая гофрированная водопропускная труба, содержащая тело трубы состоящее из гофрированных листов, соединенных между собой, оголовки, грунтовую подушку, размещенную в котловане и грунтовую засыпку (Артамонов Е.А. и др. «Водопропускные трубы под насыпями», «Транспорт», М., 1982, с.182-187).
Недостаток этой трубы состоит в том, что при больших отверстиях трубы жесткость, а, следовательно, и несущая способность трубы, оказываются недостаточными.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является искусственное сооружение на дороге, выполненное в виде металлической гофрированной водопропускной трубы, собранной из мостовых секций при помощи болтовых соединений. Для уменьшения концентрации воздействия временной нагрузки искусственное сооружение содержит бетонную разгрузочную плиту, укладываемую непосредственно на трубу или с засыпкой между трубой и плитой (Гегелия Д.И. «Защитные лотки в металлических гофрированных водопропускных трубах». Автомобильные дороги, 1978, №5, с.17-18).
Недостаток этого искусственного сооружения состоит в том, что требуется близко расположенный бетонный узел, необходим обогрев при ведении работ в зимнее время, а готовность сооружения определяется сроком схватившегося бетона.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении несущей способности сооружения путем снижения концентрации воздействия нагрузок на гофрированную металлическую водопропускную трубу.
Для достижения указанного технического результата в искусственном сооружении на дороге содержащем насыпь, металлическую гофрированную водопропускную трубу, пересекающую тело дорожной насыпи, слой уплотненного грунта засыпки, размещенного между верхом водопропускной трубы и верхом дорожной насыпи, и промежуточную распределительную конструкцию, расположенную в грунте засыпки, распределительная конструкция выполнена в виде двухярусной решетки из металлических труб, причем нижний ярус труб размещен в выемках гофров водопропускной трубы и параллельно направлению гофров, т.е. перпендикулярно оси трубы, а верхний ярус распределительной конструкции уложен на нижний перпендикулярно направлению гофров и соединен с нижним посредством фиксаторов, при этом внешний диаметр «d» труб распределительной конструкции d<0,5S, где S - длина волны гофра (т.е. включает выемку и впадину), см.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен поперечный размер искусственного сооружения на дороге.
Искусственное сооружение на дороге содержит дорожную насыпь 1 и уложенную в насыпь металлическую гофрированную конструкцию, представляющую собой водопропускную металлическую гофрированную трубу 2, выполненную из соединенных внахлест гофрированных стальных листов. Труба 2 пересекает тело дорожной насыпи.
В процессе строительства сооружения используется технология замещения грунта в прилегающей к водопропускной трубе области песчано-гравийной смесью 3 с пошаговой засыпкой и уплотнением грунта до 0,9-0,95 от естественной плотности. Важной особенностью сформированной таким образом системы «гофрированная металлическая труба - окружающая грунтовая среда» является взаимосвязанность реакции при действии статических (от веса грунта и трубы) временных (транспортных, лавинных, камнепадных и т.п.) и динамических (сейсмических, сейсмовзрывных и т.п.) нагрузок.
Из практики проектирования следует, что даже в случае самой большой толщины листов в 7-8 мм пролет конструкции ограничен 9-12 м в зависимости от типа гофра и высоты засыпки. Реализация больших пролетов возможна с помощью специальных средств, позволяющих либо уменьшить нагрузки на водопропускную трубу, либо повысить ее несущую способность.
Одним из наиболее простых инженерных мероприятий по уменьшению воздействия нагрузок на гофрированные водопропускные трубы является применение распределительной конструкции.
В качестве распределительной 4 конструкции искусственное сооружение на дороге содержит двухярусную решетку из труб. Нижний 5 ярус размещен в выемках гофров водопропускной трубы и ориентирован параллельно направлению гофров, а верхний 6 ярус уложен на нижний перпендикулярно направлению гофров и соединен с нижним посредством фиксаторов 7. При этом внешний диаметр «d» труб распределительной конструкции d<0,5S, где S - длина волны гофра, см.
Промежуточная распределительная конструкция выполнена в виде набора витых труб, уложенных в слое грунта над сводом гофрированной металлической водопропускной трубы в два яруса. Набор витых труб включает трубы 5, уложенные в нижнем ряду по направлению гофров водопропускной трубы 2 и витые трубы, уложенных в верхнем ряду перпендикулярно направлению гофров. Трубы 5 нижнего яруса установлены во впадинах гофров водопропускной трубы на поверхности грунтовой прослойки высотой приблизительно 0,05 м над поверхностью трубы. Песчаная прослойка позволяет исключить контактное взаимодействие водопропускной трубы и витых труб и обеспечивает более равномерную передачу давления от витых труб на водопропускную трубу 2. Трубы 6 верхнего яруса уложены поперек направления гофров и присоединены к нижнему ряду посредством фиксаторов 7. Высота грунтовой засыпки над распределительной конструкцией из витых труб составляет минимум 0,3 метра.
Распределительные конструкции являются особенно полезными в сооружениях с относительно большими пролетами и малой высотой засыпки. В таких сооружениях распределительные конструкции выполняют две функции: уменьшают силовое воздействие в трубе при временных нагрузках и укрепляют грунтовое покрытие выше канала. Воздействие временной нагрузки на металлические гофрированные конструкции уменьшается с помощью распределительной конструкции, поскольку она способствует распределению сосредоточенных нагрузок в нижележащем грунте по большой площади, понижая таким образом результирующее радиальное давление на водопропускную трубу. Влияние распределительной конструкции на укрепление грунта выше свода проявляется в исключении его разрушения как под действием напряжений, так и за счет клинового скольжения.