RU2482239C2

RU2482239C2 - Method for formation of ice crossing

Info

Publication number: RU2482239C2
Application number: RU2011112557/03A
Authority: RU
Inventors: Виктор Михайлович Козин; Николай Витальевич Попенко; Ольга Николаевна Попенко
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2013-05-20
Also published as: RU2011112557A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method includes freezing of previously stretched steel springs at both sides of the crossing along its length. After its freezing the stretching forces are removed. For freezing of springs into their ice cover they are heated to the temperature above the ice melting temperature by means of electric current sending through ropes. After their submersion into the ice cover for the depth of more than the diameter of the spring, the electric current supply is stopped. The surface of the ice crossing prepared by this surface is exposed to low atmospheric temperatures t<0°C to total freezing of water in grooves that occurred during ice melting.

EFFECT: increased load-lifting capacity.

2 dwg

Description

Изобретение относится к ледотехнике, в частности к эксплуатации ледяных переправ при транспортировке по ним грузов.The invention relates to ice engineering, in particular to the operation of ice crossings during the transportation of goods.

Известен способ создания переправы, заключающийся во вмораживании по обеим сторонам переправы по всей ее длине стальных тросов, причем на тросы предварительно устанавливают элементы, жестко соединенные с тросами, перед их вмораживанием тросы растягивают (1. US 4057967 А, 15.11.1977, 4 с.; 2. JP 11193581 А, 21.07.1999, 7 с.), а для повышения прочности конструкции (переправы) растягивающие усилия снимают (3. Байков В.Н. и др. Железобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1976, с.69-71).There is a method of creating a crossing, which consists in freezing on both sides of the crossing along the entire length of the steel cables, and the elements that are rigidly connected to the cables are pre-installed on the cables, the cables are stretched before freezing them (1. US 4057967 A, 11/15/1977, 4 s. ; 2. JP 11193581 A, 07/21/1999, 7 pp.), And to increase the strength of the structure (crossing), tensile forces are removed (3. Baykov V.N. and other Reinforced Concrete Structures. M: Stroyizdat, 1976, p. 69-71).

В качестве наиболее близкого аналога принят способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании по обеим сторонам переправы по всей ее длине арматуры в виде стальных тросов, причем на тросы предварительно устанавливают элементы, жестко соединенные с тросами, а перед их вмораживанием тросы растягивают (US 4057967 А, 15.11.1977, 4 с.).As the closest analogue, the method of creating an ice crossing is adopted, which consists in freezing reinforcement in the form of steel cables on both sides of the crossing along the length of the cable, with elements rigidly connected to the cables pre-installed on the cables and stretched before freezing (US 4057967 A , 11/15/1977, 4 pp.).

Недостатком известного способа является длительность процесса увеличения прочности ледяной переправы и невозможность обеспечения длительного сохранения предварительной напряженности льда в составе ледяной переправы.The disadvantage of this method is the length of the process of increasing the strength of the ice crossing and the inability to ensure long-term preservation of the preliminary tension of the ice in the composition of the ice crossing.

Сущность заявляемого изобретения заключается в сокращении времени для увеличения грузоподъемности ледяной переправы за счет упрощения технологии армирования ледяного покрова предварительно напряженной арматурой и сохранении ее увеличенной грузоподъемности, создаваемой предварительным растяжением арматуры.The essence of the claimed invention is to reduce the time to increase the carrying capacity of the ice crossing by simplifying the technology of reinforcing the ice cover with prestressed reinforcement and maintaining its increased load capacity created by the preliminary stretching of the reinforcement.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в увеличении массы грузов, перевозимых по переправе.The technical result obtained by carrying out the invention is to increase the mass of goods transported by crossing.

Существенные признаки, характеризующие изобретениеThe essential features characterizing the invention

Ограничительные признаки: способ создания ледяной переправы, заключающийся во вмораживании в лед по обеим сторонам переправы арматуры, которую перед ее вмораживании растягивают, а после ее вмораживания растягивающие усилия снимают.Limiting signs: a method of creating an ice crossing, which consists in freezing reinforcement into ice on both sides of the crossing, which is stretched before freezing, and after it is frozen, tensile forces are removed.

Отличительные признаки: арматура выполнена в виде пружин растяжения диаметром не более толщины льда, а для их вмораживания в ледяной покров пружины разогревают до температуры выше температуры плавления льда посредством пропускания через них электрического тока, после их погружения в ледяной покров на глубину больше диаметра пружины подачу электрического тока прекращают, подготовленную таким образом поверхность ледяной переправы подвергают воздействию низких атмосферных температур (t<0°С) до полного замерзания воды в канавках, возникших при плавлении льда.Distinctive features: the reinforcement is made in the form of tension springs with a diameter not exceeding the thickness of the ice, and for their freezing into the ice cover, the springs are heated to a temperature above the melting temperature of the ice by passing electric current through them, after they are immersed in the ice sheet to a depth greater than the diameter of the spring, the electric supply the current is stopped, the surface of the ice ferry thus prepared is subjected to low atmospheric temperatures (t <0 ° C) until the water in the grooves completely freezes, them in melting ice.

Известно (4. Карташкин Б.Д. Экспериментальные исследования физико-механических свойств льда. / Труды ЦАГИ. - М.: Бюро новой техники, 1947, №607, 42 с.), что лед, являясь вязкоупругим материалом, проявляет свойства релаксации, т.е. возникшие в нем напряжения самопроизвольно уменьшаются с течением времени при постоянной деформации, и ползучести, т.е. в нем с течением времени в зависимости от нагрузки происходит перемещение его элементов относительно друг друга. Таким образом, созданные во льду напряжения сжатия за счет вмораживания в него растянутых тросов с элементами (шайбами) с последующим снятием растягивающих усилий будут уменьшаться, что не позволит за их счет сохранять увеличенную грузоподъемность ледяной переправы.It is known (4. Kartashkin BD Experimental studies of the physico-mechanical properties of ice. / TsAGI proceedings. - M.: Bureau of New Technology, 1947, No. 607, 42 pp.) That ice, being a viscoelastic material, exhibits relaxation properties, those. the stresses arising in it spontaneously decrease over time with constant deformation and creep, i.e. in it, over time, depending on the load, its elements move relative to each other. Thus, the compression stresses created in ice due to the freezing of stretched cables with elements (washers) into it with the subsequent removal of tensile forces will decrease, which will not allow them to maintain the increased load capacity of the ice crossing.

Также известно (5. Ишлинский А.Ю. Политехнический словарь. - М: Советская энциклопедия. 1980, с.420), что пружина растяжения после прекращения действия растягивающей нагрузки отдает свою временно накопленную энергию при ее упругой деформации. Из этого следует, что, создав в пружине соответствующие растягивающие деформации, можно определенное время, зависящее от свойств релаксации льда, после ее вмораживании в лед и снятия растягивающих напряжений автоматически поддерживать во льду определенные сжимающие напряжения, т.е. сохранять предварительную напряженность арматуры.It is also known (5. Ishlinsky A.Yu. Polytechnical Dictionary. - M: Soviet Encyclopedia. 1980, p.420) that a tensile spring after the termination of the tensile load ceases to temporarily accumulate its energy during its elastic deformation. It follows that by creating appropriate tensile deformations in the spring, a certain time, depending on the relaxation properties of the ice, can be automatically maintained after it is frozen in ice and the tensile stresses are removed, i.e. maintain the preliminary tension of the reinforcement.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

По обеим сторонам ледяной переправы укладывают арматуру в виде пружин растяжения диаметром не более толщины льда. Затем пружины с помощью устройств нагружают растягивающим усилием и одновременно их разогревают до температуры выше температуры плавления льда путем пропускания через них электрического тока. При опускании разогретых пружин на лед они начнут погружаться в толщу льда. При погружении пружин на глубину более их диаметра электропитание отключают. После замерзания растопленной пружинами воды нагружение (растягивающие усилия) снимают. В результате предварительно созданные в пружинах растягивающие усилия и усилия от сжатия пружин при их охлаждении (известно, что при нагревании сталь расширяется) в ледяном покрове возникнут напряжения сжатия. Таким образом, в ледяном покрове будет обеспечена предварительная напряженность, что повысит по сравнению с аналогом его несущую способность [3]. Увеличенную грузоподъемность в зависимости от величины растягивающих усилий определяют предварительно на основании экспериментально-теоретических исследований. Поскольку лед проявляет свойства релаксации и ползучести, то с течением времени увеличенная грузоподъемность начнет уменьшаться. Однако накопленная энергия упругих деформаций пружин значительно замедлит этот процесс. Интенсивность этого процесса также предварительно изучается экспериментально-теоретическими методами. Если несущая способность (грузоподъемность) ледяной переправы для транспортировки по ней конкретного груза по истечении определенного времени окажется недостаточной, то процесс вмораживания пружин повторяют по выше изложенной схеме.On both sides of the ice crossing, reinforcement is laid in the form of tension springs with a diameter of not more than the thickness of the ice. Then the springs using the devices are loaded with tensile force and at the same time they are heated to a temperature above the melting point of the ice by passing an electric current through them. When lowering the heated springs to ice, they will begin to sink into the ice. When the springs are immersed to a depth greater than their diameter, the power is turned off. After freezing by the water melted by the springs, the load (tensile forces) is removed. As a result, tensile forces and compressive forces preliminarily created in the springs during compression of the springs during cooling (it is known that steel expands when heated) compressive stresses will arise in the ice cover. Thus, preliminary tension will be ensured in the ice cover, which will increase its bearing capacity in comparison with the analogue [3]. The increased load capacity, depending on the magnitude of the tensile forces is determined previously on the basis of experimental and theoretical studies. Since ice exhibits the properties of relaxation and creep, then over time, the increased load capacity will begin to decrease. However, the accumulated energy of elastic deformation of the springs will significantly slow down this process. The intensity of this process is also preliminarily studied by experimental-theoretical methods. If the bearing capacity (load-carrying capacity) of an ice crossing for transportation of a specific cargo through it after a certain time is insufficient, then the process of freezing the springs is repeated according to the above scheme.

Изобретение поясняется графически, где на фиг.1 показано поперечное сечение переправы; на фиг.2 - продольное сечение, то есть сечение А-А по фиг.1The invention is illustrated graphically, where in Fig.1 shows a cross section of a ferry; figure 2 is a longitudinal section, that is, section aa in figure 1

На ледяной покров 1 толщиной h по обеим сторонам от оси переправы укладывают стальные пружины 2 диаметром d (фиг.1, 2). Концы пружин 2 закрепляют на берегах переправы с помощью штанг 3 и стального троса 4, через которые при помощи источника электроэнергии 5 подают электрический ток через пружины 2 для нагревания их до температуры выше температуры плавления льда (фиг.1). Одновременно с этим пружины 2 при помощи нагружающего устройства 6 и троса 4 растягивают, т.е. создают усилие N. После того, как тросы вследствие плавления льда погрузятся в ледяной покров на глубину h₁>d, подачу электрического тока прекращают (фиг.2). Затем подготовленную таким образом поверхность ледяной переправы подвергают воздействию низких атмосферных температур (t<0°С) до полного замерзания воды в канавках, возникших при плавлении льда. После снятия растягивающих усилий N переправа готова к эксплуатации.On the ice sheet 1 of thickness h on both sides of the crossing axis, steel springs 2 with a diameter of d are laid (FIGS. 1, 2). The ends of the springs 2 are fixed on the banks of the crossing with the help of rods 3 and a steel cable 4, through which an electric current is supplied through the springs 2 using an electric power source 5 to heat them to a temperature above the ice melting temperature (Fig. 1). At the same time, the springs 2 are stretched by means of a loading device 6 and a cable 4, i.e. create a force N. After the cables, due to ice melting, plunge into the ice sheet to a depth of h ₁ > d, the supply of electric current is stopped (Fig. 2). Then, the surface of the ice crossing thus prepared is subjected to low atmospheric temperatures (t <0 ° C) until the water completely freezes in the grooves that arose during the melting of the ice. After removing the tensile forces N, the ferry is ready for operation.

Claims

A method of creating an ice crossing, which consists in freezing reinforcement into ice on both sides of the crossing, which is stretched before freezing, and after freezing, the tensile forces are removed, characterized in that the reinforcement is made in the form of tension springs with a diameter of not more than the thickness of the ice, and for freezing them in the ice sheet, the springs are heated to a temperature above the melting temperature of the ice by passing an electric current through them, after they are immersed in the ice sheet to a depth greater than the diameter of the spring odachu electric current is stopped, the thus prepared surface is exposed to an ice crossing low atmospheric temperatures t <0 ° C until complete freezing of water in the channels encountered in melting ice.