RU91077U1

RU91077U1 - BRIDGE SUPPORT ON ETERNAL FROZEN

Info

Publication number: RU91077U1
Application number: RU2009131673/22U
Authority: RU
Inventors: Вадим Васильевич Пассек; Александр Альфредович Цернант; Аркадий Хананьевич Дацковский; Василий Анатольевич Герасимов; Борис Александрович Дробышевский
Original assignee: Вадим Васильевич Пассек; Александр Альфредович Цернант; Аркадий Хананьевич Дацковский; Василий Анатольевич Герасимов; Борис Александрович Дробышевский
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2009-08-24
Publication date: 2010-01-27

Abstract

1. Опора моста на вечной мерзлоте, состоящая из столбов, содержащих подземную и надземную части и полость 6 в пределах надземной и подземных частей, и объединяющего сверху столбы ригеля, на котором размещены опорные части для опирания на них пролетных строений, отличающаяся тем, что она содержит полость 9, расположенную под ригелем между смежными столбами, и соединенную с полостями 6 смежных столбов трубами для восходящих и нисходящих потоков воздуха. ! 2. Опора моста по п.1, отличающаяся тем, что трубы для восходящих потоков воздуха выполнены на высоту полостей 6, а труба для нисходящих потоков соединяет нижнюю часть полости 9 с верхней частью полости 6 столбов.1. The support of the permafrost bridge, consisting of pillars containing underground and aboveground parts and a cavity 6 within the aboveground and underground parts, and uniting on top of the posts of the crossbar, on which supporting parts are placed for supporting spans on them, characterized in that it contains a cavity 9 located under the crossbar between adjacent columns, and connected to the cavities of 6 adjacent columns by pipes for ascending and descending air flows. ! 2. The bridge support according to claim 1, characterized in that the pipes for upward air flows are made to the height of the cavities 6, and the pipe for downward flows connects the lower part of the cavity 9 with the upper part of the cavity 6 of the pillars.

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к возведению мостов в районах с распространением вечномерзлых грунтов.The utility model relates to the field of construction, namely to the construction of bridges in areas with the spread of permafrost.

Известна опора моста, имеющая столбчатую конструкцию, применяемая при сооружении мостов в суровых климатических условиях («Инструкция по проектированию малых и средних мостов БАМ». М., ЦНИИС, 1975, с.17-23).Known bridge support, with a columnar structure, used in the construction of bridges in severe climatic conditions ("Instructions for the design of small and medium-sized bridges BAM". M., Central Research Institute, 1975, p.17-23).

Достоинство опор мостов, имеющих столбчатую конструкцию, заключается в возможности использования слабых грунтов оснований. Недостатком ее является отсутствие охлаждающих. элементов, позволяющих охлаждать грунты оснований и не допускать растепления или деградации мерзлоты.The advantage of pillars of bridges with a columnar structure is the possibility of using weak base soils. Its disadvantage is the lack of cooling. elements that allow cooling the soils of the bases and to prevent thawing or degradation of permafrost.

Известна опора моста на вечной мерзлоте, состоящая из столбов, содержащих подземную и надземную части и замкнутую единую полость в пределах надземной и подземной частей столба, и ригеля, объединяющего сверху все столбы, на котором размещены опорные части для опирания на них пролетных строений («Строительство железных и автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты». Научно-исследовательский институт транспортного строительства (ОАО ЦНИИС), научные труды ОАО ЦНИИС, выпуск №242. М., 2007, с.57-66).The support of the permafrost bridge is known, consisting of pillars containing underground and aboveground parts and a closed single cavity within the aboveground and underground parts of the column, and a crossbar, uniting all the columns on top, on which supporting parts are placed to support spans on them ("Construction railways and roads in permafrost regions. ”Scientific Research Institute of Transport Construction (TsNIIS OJSC), scientific works of TsNIIS OJSC, issue No. 242. M., 2007, p. 57-66).

Достоинством этой конструкции является ее возможность охлаждать грунты оснований, что позволяет сохранить и даже улучшить температурный режим вечномерзлых грунтов оснований.The advantage of this design is its ability to cool the soil of the bases, which allows you to save and even improve the temperature regime of permafrost soils of the bases.

Недостатком конструкции является то, что при толстостенных железобетонных оболочках резко снижается эффективность работы охлаждающей системы этих опор.The design drawback is that with thick-walled reinforced concrete shells, the efficiency of the cooling system of these supports is sharply reduced.

Задачей данного технического решения является повышение эффективности работы охлаждающей системы.The objective of this technical solution is to increase the efficiency of the cooling system.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображен разрез по вертикальной плоскости, проходящей по поперечной оси опоры.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a section along a vertical plane passing along the transverse axis of the support.

Опора моста на вечной мерзлоте состоит из столбов 1, объединяющего их сверху ригеля 2, на котором размещены опорные части 3 для опирания на них пролетных строений 4. Каждый столб 1 частично заглублен в грунт ниже естественной поверхности 5, а частично расположен выше этой поверхности, и содержит полость 6, которая расположена в пределах подземной и надземной частей столбов 1. При этом она возвышается над уровнем 7 вод в период ледостава. Между смежными столбами 1 под ригелем расположен кожух 8, содержащий полость 9. Полости 6 и 9 соединены трубами 10 для восходящих потоков и трубами 11 для нисходящих потоков. Трубы 10 и 11 служат для упорядочения конвективных потоков воздуха и тем самым увеличения эффективности охлаждения. Стрелками 12 показано направление конвективных потоков. Трубы 10 для восходящих потоков расположены на всей высоте полостей 6 и 9 имеют входные отверстия 13 с раструбами для улучшения формирования воздушных потоков и выходные отверстия 14. Труба 11 для нисходящих потоков короткая и служит для соединения нижней части полости 9 с верхней частью полости 6 столбов и содержит входные отверстия 15 с раструбами и выходные отверстия 16. Для труб 10 целесообразно устройство теплоизоляции 17.The support of the permafrost bridge consists of pillars 1, uniting them on top of the crossbar 2, on which supporting parts 3 are placed to support the spans 4. Each pillar 1 is partially buried in the ground below natural surface 5, and partially located above this surface, and contains a cavity 6, which is located within the underground and aboveground parts of pillars 1. At the same time, it rises above the level of 7 waters during the period of freezing. Between adjacent posts 1, under the crossbar, there is a casing 8 containing a cavity 9. Cavities 6 and 9 are connected by pipes 10 for upward flows and pipes 11 for downward flows. Pipes 10 and 11 serve to streamline convective air flows and thereby increase cooling efficiency. Arrows 12 show the direction of convective flows. Pipes 10 for upward flows are located at the entire height of the cavities 6 and 9 have inlet openings 13 with sockets to improve the formation of air flows and outlet openings 14. The pipe 11 for downward flows is short and serves to connect the lower part of the cavity 9 to the upper part of the cavity 6 of the pillars and contains inlet openings 15 with sockets and outlet openings 16. For pipes 10, a thermal insulation device 17 is advisable.

Кожух 8 размещают между столбами 1 опоры, используя естественное «пропадающее даром» пространство. Это пространство, однако, для увеличения эффективности охлаждения опор может сыграть принципиальную роль. Здесь тем не менее следует отметить следующую особенность: при соблюдении полной герметичности кожуха 8 целесообразное размещение его низа определяется уровнем меженных вод в период ледостава. Однако если герметичность полости 6 столбов на уровне высоких вод обеспечивается автоматически, то это обеспечение для сварной емкости, имеющей соединения сложной конфигурации ненадежно. В этом случае вода может поступить во время высоких вод не только в сам кожух, но и через трубы 11 заполнить столб. Поэтому кожух 8 целесообразно устраивать выше уровня высоких вод или на суходолах.The casing 8 is placed between the pillars 1 of the support, using the natural "wasted" space. This space, however, can play a fundamental role to increase the cooling efficiency of the supports. Here, however, the following feature should be noted: while observing the complete tightness of the casing 8, the appropriate placement of its bottom is determined by the level of low-water during the freezing period. However, if the tightness of the cavity of the 6 pillars at the high water level is ensured automatically, then this is not reliable for a welded tank having joints of complex configuration. In this case, water can flow during high waters not only into the casing itself, but also through the pipes 11 to fill the column. Therefore, it is advisable to arrange the casing 8 above the level of high waters or on dry land.

Опора моста на вечной мерзлоте работает следующим образом.The support of the permafrost bridge works as follows.

Без кожуха 8 верхняя часть столба 1 на высоте h играет роль теплообменника, ограниченная сверху верхней стороной полости 6, а снизу - уровнем воды 7 в период ледостава. Это может оказаться совершенно недостаточно по двум причинам: во-первых, потому, что из-за малости подмостового габарита высота теплообменника мала, а во-вторых, потому, что большая толщина стенок между полостью 6 и внешней поверхностью столбов определяет большое термическое сопротивление передаче «холода» от наружного воздуха к воздуху полости 6. Создание кожуха 8 позволяет существенно увеличить эффективность охлаждения. Охлажденный в полости 9 воздух опускается по направлению 12 через трубу 11, поступает в полость 6, передает «холод» в грунт, при этом сам нагревается, и далее по трубе 10 поднимается обратно в полость 9, охлаждается и т.д.Without a casing 8, the upper part of column 1 at a height h plays the role of a heat exchanger, bounded above by the upper side of the cavity 6, and below by the water level 7 during the period of freezing. This may turn out to be completely insufficient for two reasons: firstly, because the height of the heat exchanger is small due to the small bridge size, and secondly, because the large wall thickness between cavity 6 and the outer surface of the pillars determines a large thermal resistance to transmission cold ”from the outside air to the air of the cavity 6. Creating a casing 8 can significantly increase the cooling efficiency. The air cooled in the cavity 9 is lowered in the direction 12 through the pipe 11, enters the cavity 6, transfers the “cold” to the soil, it heats up itself, and then rises back through the pipe 10 into the cavity 9, is cooled, etc.

Эффективность работы системы зависит от ряда факторов.The effectiveness of the system depends on a number of factors.

Во-первых, это зависит от схемы расположения труб. На чертеже представлен один из наиболее эффективных вариантов. Теплый воздух сквозь обе полости 6 и 9 проходит по трубе 10 снизу вверх и далее, опускается, охлаждаясь сначала от стенок кожуха 8 и далее в теплообменнике, расположенном на высоте «h» полости 6. При этом труба 10 нужна только для пересечения по высоте пространства между полостями 9 и 6. Для трубы 10 целесообразно устройство теплоизоляции 17, поскольку «тяга» будет лучше, если воздух будет оставаться теплым на всем пути прохождения по трубе 10, а для трубы 11 теплоизоляция вредна, потому что воздух (как раз наоборот по сравнению с трубой 10) должен охлаждаться на всем пути следования от верха полости 9 до низа теплообменника (в пределах «h») в полости 6. Однако при некоторых соотношениях размеров верхнего (полость 9) и нижнего теплообменников возможны другие схемы расположения труб 10 и 11, при этом могут быть введены в конструкцию различные диафрагмы, перепускные каналы и т.п.Firstly, it depends on the layout of the pipes. The drawing shows one of the most effective options. Warm air through both cavities 6 and 9 passes through the pipe 10 from the bottom up and down, falls, cooling first from the walls of the casing 8 and then in the heat exchanger located at the height “h” of the cavity 6. In this case, the pipe 10 is only needed for crossing the height of the space between the cavities 9 and 6. For the pipe 10, it is advisable to have a thermal insulation device 17, since the “draft” will be better if the air remains warm throughout the passage through the pipe 10, and for the pipe 11 the thermal insulation is harmful, because the air (just the opposite is compared with pipe 10) must be cooled along the entire route from the top of the cavity 9 to the bottom of the heat exchanger (within the "h") in the cavity 6. However, for some proportions of the sizes of the upper (cavity 9) and lower heat exchangers, other layouts of pipes 10 and 11 are possible, while various diaphragms, bypass channels, etc.

Во-вторых, это зависит от поперечного сечения труб. Идеальным является случай, когда площади поперечных сечений труб 10 и 11 равны между собой и равны каждая половине площади поперечного сечения полости 6. Уменьшение поперечного сечения труб приводит к снижению эффективности. Однако степень снижения меньше, чем степень уменьшения диаметра труб по сравнению с идеальным за счет того, что при уменьшении диаметра труб происходит некоторое увеличение скорости потоков по ним. Минимальный размер площади поперечного сечения труб определяется недопустимостью механического засорения отверстий. Из практики следует, что минимальный диаметр равен примерно 10 см.Secondly, it depends on the cross section of the pipes. The ideal case is when the cross-sectional areas of the pipes 10 and 11 are equal to each other and equal to each half of the cross-sectional area of the cavity 6. A decrease in the cross-section of the pipes leads to a decrease in efficiency. However, the degree of reduction is less than the degree of reduction in the diameter of the pipes compared with the ideal due to the fact that with a decrease in the diameter of the pipes there is a slight increase in the flow rate through them. The minimum size of the cross-sectional area of the pipes is determined by the inadmissibility of mechanical clogging of the holes. From practice it follows that the minimum diameter is approximately 10 cm.

Предлагаемая конструкция опоры позволяет резко повысить эффективность охлаждения грунтов. В результате на момент окончания теплого периода года (т.е. на расчетный момент времени) верхняя граница вечной мерзлоты в зоне опоры несколько повышена, а вокруг опоры формируется зона с более низкой температурой, чем в естественных условиях. Формирование более низких температур грунта позволяет более экономично запроектировать опору - уменьшить количество столбов или глубину их заложения.The proposed support design can dramatically increase the cooling efficiency of soils. As a result, at the end of the warm period of the year (i.e., at the estimated time), the upper limit of permafrost in the support zone is slightly increased, and a zone with a lower temperature is formed around the support than under natural conditions. The formation of lower soil temperatures allows a more economical design of the support - to reduce the number of columns or the depth of their laying.

Claims

1. The support of the permafrost bridge, consisting of pillars containing underground and aboveground parts and a cavity 6 within the aboveground and underground parts, and uniting on top of the posts of the crossbar, on which supporting parts are placed for supporting spans on them, characterized in that it contains a cavity 9 located under the crossbar between adjacent columns, and connected to the cavities of 6 adjacent columns by pipes for ascending and descending air flows.

2. The bridge support according to claim 1, characterized in that the pipes for upward air flows are made to the height of the cavities 6, and the pipe for downward flows connects the lower part of the cavity 9 with the upper part of the cavity 6 of the pillars.