RU8708U1

RU8708U1 - COLUMNAL BRACKET BRIDGE ON ETERNAL FROZEN

Info

Publication number: RU8708U1
Application number: RU98102755/20U
Authority: RU
Inventors: В.В. Пассек; В.И. Петров; А.П. Александрович; В.Е. Руденко
Original assignee: Открытое акционерное общество Научно-исследовательский институт транспортного строительства; Предприятие по добыче и транспортировке природного газа "Надымгазпром"
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 1998-12-16

Abstract

Столбчатая опора моста на вечной мерзлоте, включающая куст свай, представляющих собой оболочку-трубу, закрытую в нижнем и верхнем торцах заглушками, верхний торец которой возвышается над уровнем меженных вод, а нижний расположен ниже уровня сезонного протаивания грунта, и ригель-насадку, объединяющую сваи с размещенными на ней опорными частями, на которые опирается пролетное строение, отличающаяся тем, что ригель-насадка жестко прикреплена к наружной боковой поверхности свай без нарушения внутренней полости последних, а в заглушке верхнего торца каждой сваи выполнено сквозное отверстие, закрытое съемной крышкой.The columnar support of the permafrost bridge, which includes a pile of piles, which is a pipe shell, closed with plugs at the lower and upper ends, the upper end of which rises above the level of low-water waters, and the lower end is located below the level of seasonal thawing of the soil, and a crossbar-nozzle that combines piles with supporting parts placed on it, on which the span is supported, characterized in that the crossbar-nozzle is rigidly attached to the outer side surface of the piles without violating the internal cavity of the latter, and the top is in the plug each pile its end a through hole closed by a removable cover.

Description

Столбчатая опора моста на вечной мерзлоте Полезная модель относится к области строительства, аColumnar support of the permafrost bridge The utility model relates to the field of construction, and

именно, к возведению искусственных сооружений в районах сnamely, the construction of artificial structures in areas with

распространением вечномерзлых грунтов.the spread of permafrost.

Известен свайный фундамент, включающий ростверк соKnown pile foundation, including grillage with

сквозными отверстиями, подвешенный к пропущенным черезthrough holes suspended to passed through

отверстия в нем сваям, каждая из которых снабжена свободноopenings in it to piles, each of which is equipped freely

охватывающими ее по высоте обоймами 1 .clips covering it in height 1.

Недостаток этой конструкции состоит в том, что она неThe disadvantage of this design is that it does not

позволяет понижать температуру ( а, следовательно, и повышать несущую способность ) вечномерзлых грунтов оснований.allows you to lower the temperature (and, consequently, increase the bearing capacity) of permafrost soils.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является термоопора, представляющая собой пустотелый элемент частично заглубленный в грунт, верхний торец которого заделан в плиту-насадку, а нижний закрыт бетонной пробкой или днищем, при этом в качестве теплоносителя может использоваться газ либо жидкость. Охлаждающий эффект на основание создается в холодный период года за счет разницы температур грунта и атмосферного воздуха 2 .The closest in technical essence and the achieved result is a thermal support, which is a hollow element partially buried in the soil, the upper end of which is embedded in the nozzle plate, and the lower end is closed with a concrete stopper or bottom, while gas or liquid can be used as a heat carrier. The cooling effect on the base is created in the cold season due to the difference in soil temperature and atmospheric air 2.

Недостаток этого устройства состоит в том, что вследствие того, что разность уровня проезда и уровня вод не всегда обеспечивает требуемую высоту теплообменника, эффективность работы термоопоры снижается, кроме того, практически невозможно кошролировать работу гермоопор и осуществить их ремонт в случае необходимости.The disadvantage of this device is that due to the fact that the difference between the level of passage and the water level does not always provide the required height of the heat exchanger, the efficiency of the thermal support is reduced, in addition, it is almost impossible to reprogram the pressure seal and repair them if necessary.

МКИ EOl 1)19/02 Е021)3/115MKI EOl 1) 19/02 E021) 3/115

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в столбчатой опоре моста на вечной мерзлоте включающей куст свай, представляющей собой оболочку-трубу, закрытую в верхнем и нижнем горцах заглушками, верхний торец которой возвышается над уровнем меженных вод, а нижний расположен ниже уровня сезонного протаивания грунта, и ригель-насадку, объединяющую сваи с размеще1шыми на ней опорными частями, на которые опирается пролетное строение, ригел1.-насадка жестко прикреплена к наружной 6oKOBOv i поверхности свай, без нарушения объема внутренней полости последних, а в заглущке верхнего торца каждой сваи выполнено сквозное отверстие, закрытое съемной крышкой.The essence of the proposed utility model consists in the fact that in the columnar support of the permafrost bridge includes a pile of piles, which is a pipe shell, closed with plugs in the upper and lower highlanders, the upper end of which rises above the level of low-water waters, and the lower end is located below the level of seasonal thawing soil, and a crossbar-nozzle combining piles with supporting parts located on it, on which the span rests, crossbar 1.-nozzle is rigidly attached to the outer 6oKOBOv i surface of the piles, without violating the volume of light on the internal cavity of the latter, and in zagluschke top end of each pile through hole closed by a removable cover.

Технический результат предлагаемой столбчатой опоры моста заключается в повышении несущей способности грунтов оснований путем понижения температуры вечномерзлых грунтов.The technical result of the proposed columnar support of the bridge is to increase the bearing capacity of the soil base by lowering the temperature of permafrost soil.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая столбчатая опора моста - общий вид, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed columnar support of the bridge - General view, in FIG. 2 is a section AA in FIG. one.

Столбчатая опора моста на вечной мерзлоте содержит куст свай 1, представляющих собой оболочку-трубу, закрытую с верхнего торца заглушкой 2, с нижнего - заглущкой 3, заглублеьшую в грунт основания 4 ниже их естественной поверхности 5, и ригель-насадку 6 с подферменником 7. На подферменниках 7 размещены опорные части 8 для опирания пролетного строения 9. Ригель-насадка 6 жестко прикреплена к наружной боковой поверхности каждой сваи таким образом, чтобы внутренняя полость последних насквозь проходила от нижней поверхности заглушки 2 до верхней поверхности заглушки 3. При этом варианты крепления могут бытьThe columnar support of the permafrost bridge contains a bush of piles 1, which is a pipe shell, closed with a plug 2 from the upper end, a plug 3 from the bottom, deepened into the ground of the base 4 below their natural surface 5, and a crossbar-nozzle 6 with a subfern 7. Supporting parts 8 are placed on the sub-fermenters 7 for supporting the span 9. The crossbar 6 is rigidly attached to the outer side surface of each pile so that the inner cavity of the latter passes through from the bottom surface of the plug 2 to the upper surface rhnosti stub 3. In this embodiment, attachment can be

разные, например, путем опирания ригель-насадки 6 на упоры 10, приваренные к наружным стенкам свай 1 или путем бетонирования на закладных элементах 11 и др.different, for example, by supporting the crossbar-nozzle 6 on the stops 10, welded to the outer walls of the piles 1 or by concreting on embedded elements 11, etc.

В связи с тем. что соединение сваи с насадкой жесткое ( в отличие от аналога ), схема может быть упрощена, т.е. ригель-насадка прикреплена к сваям только с одной стороны ( при этом сквозные отверстия в ригеле-насадке заменяются, например, полуотверстиями ). Более того, поскольку высота ригеля-насадки в данной конструкции не стесняет высоту теплообмеьшика свай - термоопор ( в связи с боковым, а не ярусным ее расположением относительно их ), материалоемкость ее может быть резко снижена за счет примененияBecause. that the connection of the pile with the nozzle is rigid (unlike the analog), the scheme can be simplified, i.e. the crossbar-attachment is attached to piles only on one side (in this case, the through holes in the crossbar-nozzle are replaced, for example, with half holes). Moreover, since the height of the crossbar-nozzle in this design does not hamper the height of the heat exchanger of the piles - thermal support (due to its lateral rather than tiered arrangement relative to them), its material consumption can be sharply reduced due to the use of

сквозной конструкции, например, фермы-насадки.end-to-end structures, for example truss nozzles.

Верхний торец свай 1 возвышается над уровнем 12 меженных вод. В заглушке 2 верхнего торца свай выполнено сквозное отверстие 13, закрытое съемной крышкой 14. Наличие крышки 14 дает возможность контроля за состоянием грунтов основания и возможность вмешательства в регулирование их состояния и свойств, появляется возможность ремонта свай и систем охлаждения.The upper end of piles 1 rises above the level of 12 low-water waters. A through hole 13 is made in the plug 2 of the upper end of the piles, closed by a removable cover 14. The presence of the cover 14 makes it possible to monitor the condition of the base soils and interfere with the regulation of their condition and properties, and it becomes possible to repair the piles and cooling systems.

Столбчатая опора моста работает следующим образом. На силовые воздействия принципиальных отличий в работе предложенной конструкции по сравнению с аналогом и прототипом нет: давление от пролетного строения 9 передается на ригель-насадку 6 и далее через сваи 1 на грунты основания 4.Columnar support of the bridge works as follows. There are no fundamental differences in the work of the proposed design compared to the analogue and the prototype: the pressure from the span 9 is transmitted to the crossbar-nozzle 6 and then through the piles 1 to the soil of the base 4.

Но сравнению с прототипом нет принципиального отличия по существу теплового влияния опоры на грунты основания.But compared with the prototype, there is no fundamental difference in essence with the thermal effect of the support on the foundation soils.

Нринципиальное отличие от прототипа - существенное повышение эффективности и надежности теплового влияния,The principal difference from the prototype is a significant increase in the efficiency and reliability of thermal influence,

позволяющего понюить температуру вечномерзлых грунтов оснований и тем самым повысить их несущую способность.allowing to understand the temperature of permafrost soils of the bases and thereby increase their bearing capacity.

В предлагаемом техническом решении и в прототипе столбы 1 столбчатой опоры выполнены из пустотелых оболочек-труб, которые в условиях вечной мерзлоты работают как термоопоры.In the proposed technical solution and in the prototype, pillars 1 of the columnar support are made of hollow shells-pipes, which in the conditions of permafrost work as thermal supports.

Термоопоры представляют собой стальную или железобетонную оболочку диаметром от 0.6 до 1.5 м и более, которая погружается в грунт таким образом, чтобы над естестве1шой поверхностью грунта располагалось не менее 2 м длины оболочки. Внутри полости в зимний период происходит конвекция воздуха и перенос холода с верхней части в грунт, в летний период конвекцияThermo supports are a steel or reinforced concrete shell with a diameter of 0.6 to 1.5 m or more, which is immersed in the ground so that at least 2 m of the shell is located above the natural surface of the ground. Inside the cavity, air convection and the transfer of cold from the upper part to the ground take place in the winter, and convection in the summer

прекращается, и перенос тепла в грунт не происходит. Физика процесса такая же, как и в термосифонах С.И. Гапеева. Однако термоопоры имеют два существенных преимущества по сравнению с термосифонами С.И. Гапеева. Во-первых, они сами являются конструкцией опоры, т.е. роли опоры и охлаждающей установки совмещены. Во-вторых, воздух, как хладагент, является более простьщ и надежным, поскольку отпадает требование абсолютной герметичности полости, ликвидируется пожароопасность и увеличивается экологическая чистота ( по сравнению с керосином ). Таким образом, одним из главных преимуществ термоопор является то, что в них совмещается эффект охлаждения и защищенность от внешних воздействий. Пустотелый столб является достаточно мощным по своей прочности чтобы препятствовать ледоходу, навалу определенного класса плавсредств и другим воздействиям. С этой точки зрения обычные термосифоны жидкостные Гапеева С.И., Макарова В.И. или парожидкостные несоизмеримо менее надежны.stops, and heat transfer to the soil does not occur. The physics of the process is the same as in S.I. Gapeeva. However, thermo supports have two significant advantages in comparison with S.I. Gapeeva. Firstly, they themselves are a support structure, i.e. the roles of support and cooling installation are combined. Secondly, air, as a refrigerant, is simpler and more reliable, since the requirement for absolute tightness of the cavity disappears, the fire hazard is eliminated, and environmental cleanliness increases (compared to kerosene). Thus, one of the main advantages of thermal supports is that they combine the cooling effect and protection from external influences. A hollow pillar is strong enough in its strength to prevent ice drift, the bulk of a certain class of watercraft and other influences. From this point of view, ordinary liquid thermosiphons Gapeeva S.I., Makarova V.I. or vapor-liquid are incomparably less reliable.

Новое по идее техническое решение, как правшто, вначале привязывается к старым конструктивным формам. Однако изменение сути конструкции неизбежно должно приводить к изменению формы.A new technical solution, as a rule, is first tied to the old structural forms. However, a change in the essence of the design must inevitably lead to a change in shape.

В данном с.11учае можно отметить два недостатка слепой привязки термоопоры к обычной столбчатой конструкции опоры. Первый недостаток связан с тем, что разность уровня проезда и уровня вод не всегда обеспечивает требуемую высоту теплообменника, что не позволяет соответственно обеспечить должную эффективность работы термоопоры. Второй недостаток связан с тем, что практически невозможен коьпроль за работой термоопор и их ремонт в случае необходимости, поскольку термоопора расположена под пролетным строением и под насадкой. Висячий же доступ в термоопору с боковой поверхности ремонт не обеспечивает, а контроль может привести к заполнению полости водой и выходу из строя охлаждающей системы.In this clause 11, two drawbacks of blindly linking the thermal support to the conventional columnar structure of the support can be noted. The first drawback is that the difference between the level of passage and the level of water does not always provide the required height of the heat exchanger, which does not allow correspondingly ensuring the proper operation of the thermal support. The second drawback is that it is almost impossible to control the operation of the thermo support and repair them if necessary, since the thermo support is located under the span and under the nozzle. Hanging access to the thermal support from the side surface does not provide repair, and control can lead to the filling of the cavity with water and the failure of the cooling system.

Таким образом, техническое противоречие может быть сформулировано следующим образом: с одной стороны, охлаждающая система и конструкция опоры должны быть совмещены, с другой - охлаждающая система должна быть рядом с мостом.Thus, a technical contradiction can be formulated as follows: on the one hand, the cooling system and the support structure must be combined, and on the other, the cooling system must be next to the bridge.

Предлагаемое техническое решение решает данное противоречие: за счет некоторого усложнения ригеля-насадки, мы добиваемся возможности регулировать работу охлаждающей системы, не нарушая работу самой опоры на силовые воздействия.The proposed technical solution solves this contradiction: due to some complication of the crossbar-nozzle, we seek the ability to regulate the cooling system without disturbing the operation of the support itself by force.

Предлагаемая система имеет следующие бесспорные преимущества перед прототипом:The proposed system has the following indisputable advantages over the prototype:

-появляются большие возможности регулировать высоту теплообменника вне зависимости разности уровней проезда и меженных вод или естественной поверхностью земли: верх сваиоболочки может быть расположен непосредственно над верхом ригеля-насадки, находиться на уровне проезда для удобства эксплуатации и вообще на любом уровне выше верха ригеля-насадки;-there are great opportunities to adjust the height of the heat exchanger regardless of the difference between the levels of travel and low water or the natural surface of the earth: the top of the pile pile can be located directly above the top of the crossbar-nozzle, located at the level of passage for easy operation and generally at any level above the top of the crossbar-nozzle;

-поскольку полость сваи-оболочки может быть открыта сверху, появляется возможность сквозного просмотра полости, что дает большие возможности контроля работы и, при необходимости, вмешиваться в работу;- since the cavity of the pile-sheath can be opened from above, it becomes possible to see through the cavity, which gives great control over the work and, if necessary, intervene in the work;

-появляются возможности регуляриого измеиения температур грунта, поскольку полость в термоопоре надежно сохраняется весь период эксплуатации моста ( известио. что обычные термотрубки выходят, как правило, из строя через несколько лет );-the possibilities of regular changes in soil temperatures appear, since the cavity in the thermal support is reliably preserved during the entire period of operation of the bridge (it is known that conventional thermotubes usually fail after a few years);

-появляется возможность ремонта сваи-оболочки и системы охлаждения;-The opportunity appears to repair the pile-shell and cooling system;

-появляется возможность по результатам измерения температурного режима грунтов заменять вид охлаждающей системы: устраивать коаксиальные вставки, вводить парожидкостные термосифоны и т.д.;- it is possible, according to the results of measuring the temperature regime of soils, to replace the type of cooling system: arrange coaxial inserts, introduce vapor-liquid thermosiphons, etc .;

-при необходимости осуществлять экстренное охлаждение: прокачку холодным воздухом, охлаждение азотом и т.п.;- if necessary, carry out emergency cooling: pumping with cold air, cooling with nitrogen, etc .;

-возможно применение предложенной системы не только иа вечной мерзлоте, а в любых других условия:, где требуется контроль за состоянием грунтов и возможно вмешательство в регулирование их свойств (например, химическое укрепление).- it is possible to use the proposed system not only in permafrost, but in any other conditions: where it is necessary to monitor the state of soils and possibly intervene in the regulation of their properties (for example, chemical strengthening).

Эффективность предлагаемого технического решения при его иснольювании заключается в повышении эффективности работы и надежности термоопор.The effectiveness of the proposed technical solution when it is used is to increase the efficiency and reliability of thermal supports.

Генеральный директор ОАОЦНИИСGeneral Director

А.П.СычевA.P. Sychev

Зам. reHepjuBbroro директораDeputy reHepjuBbroro Directors

Авторы:Authors:

.В.Пассек В.И.Петров А.ПгАЗександрович .Е.Руденко.V. Passek V.I. Petrov A.PgAZeksandrovich .E. Rudenko

Патенто Р ТбЩ :Patento R

Генеральный директор ; АО Ленгипротранс К.П.МининCEO ; JSC Lengiprotrans K.P. Minin

ГдУ j-j- e и тра, Where j-j-e and tra,

Ю.Э.КшщлерJ.E. Kshschler

Claims

The columnar support of the permafrost bridge, which includes a pile of piles, which is a pipe shell, closed with plugs at the lower and upper ends, the upper end of which rises above the level of low-water waters, and the lower end is located below the level of seasonal thawing of the soil, and a crossbar-nozzle that combines piles with supporting parts placed on it, on which the span is supported, characterized in that the crossbar-nozzle is rigidly attached to the outer side surface of the piles without violating the internal cavity of the latter, and the top is in the plug each pile its end a through hole closed by a removable cover.