Защита опор от ледохода

08.06.2018
Воздействие льда на опоры, если не приняты соответствующие меры защиты, выражается: в отрывании элементов опор от основания (грунта) при повышении уровня льда, в распирании опор вдоль оси моста при расширении льда под влиянием резкого изменения температуры, в давлении на опоры при подвижках льда, а также от останавливающихся и скапливающихся льдин перед сооружением при заторах, в истирании и ударах плывущими льдинами при ледоходе.

Повышение уровня льда угрожает выдёргиванием свай и разрушением стыков в них, расстройством ряжей. Вертикальное и горизонтальное вдоль оси моста воздействие ледяного покрова, особенно опасное для деревянных опор, должно предотвращаться околкой льда вокруг опоры.

Давление льда при его подвижках и заторах во избежание катастрофических последствий среза отдельных опор и сноса моста в целом должно предотвращаться своевременным устройством майн с обеих сторон моста подрыванием образующихся, заторов, одинаково опасных и недопустимых как с верховой, так и с низовой сторон моста.

Истирание, отщепление древесины и другие повреждения элементов опор при скольжении по ним и ударах льдин должны предупреждаться обшивкой опоры. Опасность истирания стоек опор в большей мере создаётся осенним ледоходом, отличающимся от весеннего постоянством горизонта, тонким и острым льдом. При весеннем ледоходе наиболее вероятны откалывание древесины, повреждение стыков стоек и сопряжений связей со стойками ввиду более значительных ударов толстых льдин об опоры.

От лобовых ударов льда опоры должны защищаться ледорезами и другими льдооградительными сооружениями.

На реках с большим ледоходом значение ледорезов для сохранности временных опор очевидно. Для незначительного же ледохода иногда недооценивают значение льдозащитных устройств. Между тем и в этом случае такие простые устройства, как кусты свай перед опорами (палы), вполне оправдывают небольшие затраты на них.

Вообще льдозащитные устройства перед опорами: ледорезы, надолбы (при их достаточной прочности), защищая опору от воздействия льда, выполняют эту роль трояко:

1) расчленяют ледяные поля на более мелкие льдины меньшего веса, чем уменьшается сила удара их об опору (если таковой и произойдёт);

2) отводят льдины в сторону от опоры, чем также уменьшается удар, поскольку при этом он получается преимущественно не лобовым, всей массой льдины, а «бортовым»;

3) воспринимая на себя удар льдин, гасят их скорость, что в свою очередь снижает ударное воздействие плывущих льдин.

Напряжения от удара льдин, суммируясь с имеющимися в сваях напряжениями от собственного веса конструкции и поездной нагрузки, могут легко превзойти временное сопротивление свай и вызвать излом их.

Представление о величине напряжений даёт проверка прочности куста свай, состоящего из трёх брёвен диаметром по 28 см при ударе о него сравнительно небольшой льдины весом P = 1 000 кг (размер льдины примерно 3,0х4,0х0,3 м), плывущей со скоростью 1 м/сек на высоте 2 м от заделки свай, принимая последнюю условно в уровне дна (фиг. 329). При этих условиях напряжения только от удара льдины получаются равными 180 кг/см2.
Защита опор от ледохода

На реках, где имеется опасность повреждения или разрушения ледоходам временных опор, последние должны быть защищены ледорезами, обшивкой, льдозащитными стенками. При сильном ледоходе с большими полями толстого (более 0,5—0,7 м) льда помимо основных, предопорных ледорезов, располагаемых непосредственно у опор, необходимы аванпостные ледорезы, размещаемые в один ряд, а при тяжёлом ледоходе в 2 ряда, на удалении 75—300 м и более от моста. Имеющиеся неудовлетворительные ледорезы должны быть отремонтированы или переустроены ко времени ледохода с учётом указаний, приведённых ниже.

Ледорезы в зависимости от интенсивности (скорость и «густота») ледохода и толщины льда, а также от высоты горизонта ледохода и ширины опор применяются шатровые (фиг. 330), плоские двустенчатые (фиг. 331) и одностенчатые (фиг. 332). Шатровые ледорезы приведённой на фиг. 330 конструкции нуждаются при тяжёлом ледоходе в усилении устройством подводной свайной (что лучше на слабых грунтах) или ряжевой оболочки вокруг ледореза и загрузки её камнем, особенно в носовой части. При неустойчивом направлении ледохода необходимо укрепление изнутри боковых сторон ледореза подкосами и тяжами в основании подкосов.

Обшивку ледорезов следует защищать со всех сторон листовым железом от истирания льдом. В исключительно тяжёлых условиях ледохода на реках с толстым и прочным льдом в русловой части внеклассных мостов для надёжной защиты временных опор и самих шатровых ледорезов от разрушения требуется устройство бетонного режущего ребра у ледореза. Ширина ледореза не должна быть менее ширины защищаемой опоры. Устройство перед широкими опорами по нескольку плоских ледорезов (фиг. 333) непрактично. По сравнению с ледорезом шатрового типа «составной» ледорез почти не даёт экономии в материале и трудоёмкости изготовления, в то же время он менее надёжен.


При слабом ледоходе и глубине высокой воды до 4—5 м (в частности, на поймах больших рек в стороне от основного ледохода) могут быть применены трёхгранные надолбы (фиг. 334). В неглубоких местах, до 2—3 м, можно ограничиться свайным кустом из нескольких свай (3—5 шт.), забитых вплотную друг к другу или с просветами, заполненными коротышами, и объединённых металлическими хомутами и болтами (фиг. 335).

Переднюю часть куста иногда предохраняют уголком или полосовым железом, а сверху годов свай устраивают металлический колпак. Стыки в сваях кустов недопустимы. Свайный куст из 3—4 свай желательно забивать за один приём тяжелой бабой или молотом.

Кусты свай в обычном их виде (фиг. 335) менее надёжны, чем надолбы и плоские ледорезы со связями, а при большом количестве свай и нерациональны. Для увеличения жёсткости иногда устраивают подкосы к свайному кусту (фиг. 336). Если свайный куст устанавливается перед широкой опорой, то необходимо устройство крыльев для отведения льдин от опоры (фиг. 337).

В плоскости крыльев также желательна постановка подкосов или тяжей в противоположном направлении (на фиг. 337 подкосы и тяжи не показаны).

Глубина забивки свай должна быть не менее 3—4 м от линии теоретического размыва в месте расположения льдозащитных сооружений.

Ледорезы рассчитывают на силу P = CF, где P — сила удара двигающихся льдин в m; с — 200 m/м2 — сопротивление льда на сжатие; F — площадь соприкосновения льда с ледорезом при ударе, берётся по ширине ледореза и по толщине льда, в м2.

Льдозащитные сооружения устраивают преимущественно свайными. В свайных ледорезах и надолбах при глубине меженней воды 2 м и более необходима установка подводных металлических связей. Устойчивость трёхгранных надолб может быть повышена заполнением их камнем. В этом случае при расположении надолб в меженней воде подводная часть надолбы снаружи ограждается ряжевой обвязкой. При засыпке надолб камнем подводные тяжи могут не ставиться.

На скальных грунтах перед ряжевыми и иными опорами, когда они не допускают ударов льда, устраивают ряжевые ледорезы, заполняемые камнем (фиг. 338). На некоторых мостах для защиты ряжевых опор от льда применены ледорезные каркасы, сваренные из рельсов (фиг. 339).

В отдельных случаях в качестве ледорезов применены части обрушенных металлических конструкций, иногда превращённые обе-тонировкой в железобетонные массивы — надолбы. В первом случае ледорез получается, как правило, мало надёжен, недостаточно устойчив и необтекаем для льда, возможно нагромождение льдин, застрявших в сквозной конструкции ледореза.

Ледорезы и надолбы от уровня меженних вод и до верха конструкции должны быть надёжно обшиты пластинами или подтоварником на болтах. Лес для обшивки желательно подбирать одинакового диаметра, не допуская большой разницы в толщине рядом расположенных элементов.

Надо иметь в виду, что разрушение ледорезов, как правило, начинается с обшивки, после чего быстро выбывают один за другим элементы несущей конструкции ледореза. Во избежание разрушения на реках с сильным ледоходом должна быть переустроена также сквозная обшивка ледорезов, в частности, представленных на фиг. 340.


Надёжно должно быть закреплено режущее ребро ледорезов, выполняемое обычно из рельсов или уголков. Закрепление режущего ребра лишь одними путевыми костылями недостаточно, надо дополнительно поставить через 1—1,5 м металлические хомуты (фиг. 331).

Возвышение ледорезов и их режущего ребра, а равно и всех других льдозащитных устройств над максимальной отметкой ледохода должно быть не менее 1 м, низ ледореза (его обшивка и режущее ребро), как и других льдозащитных устройств, должен располагаться на 0,5 м ниже самого низкого горизонта ледохода.

Уклон режущего ребра ледорезов принимается от 1:1,5 до 1:2 в зависимости от толщины льда, прочности ледореза и скорости течения. С увеличением пологости ребра уменьшается срезывающее усилие, оказываемое льдом на ледорез. В аванпостных ледорезах с обычными рёбрами из дерева, усиленных рельсами и пр., на реках с особо толстым и прочным льдом наклон ребра может потребоваться и более пологий, чем 1:2, хотя это потребует большего расхода лесоматериалов.

Режущее ребро, не должно свешиваться с ледореза, а также и возвышаться над ледорезом.

Вторичный и обратный ледоход. На некоторых реках помимо основного ледохода наблюдается ледоход вторичный на высоких отметках, а на других реках кроме прямого ледохода (и течения) бывает обратный ледоход. Эти обстоятельства должны быть учтены как при назначении высоты льдозащитных устройств и обшивки опор, так и при решении вопроса о защите опор не только с одной, но и с двух сторон моста, сообразно интенсивности и высоты горизонта вторичного и обратного ледоходов.

Размещение ледорезов. Удаление (в свету) основных ледорезов от опор должно составлять: 2—4 м для шатровых, 0,5—1 м для плоских ледорезов и 1—2 м для пал (кустов свай и надолб).

Аванпостные ледорезы предпочтительно располагать в створе с опорами по траектории струй потока на удалении 75—150 м от основных ледорезов.

При шахматном размещении относительно опор аванпостные ледорезы ставят на удалении 150—300 м от моста в зависимости от скорости течения воды; меньшей скорости соответствует большее расстояние. Шахматное расположение аванпостных и основных ледорезов рассчитано на более мелкое дробление льда: льдины, разбитые аванпостными ледорезами, достигая затем моста, дополнительно разбиваются основными ледорезами. Однако особого смысла шахматное расположение лишено. Кроме того, оно недопустимо по условиям судоходства. При больших полях льда и малых пролётах полезнее уменьшать количество аванпостных ледорезов в ряду по сравнению с количеством предопорных ледорезов. Частое расположение аванпостных ледорезов создаёт угрозу образования заторов, как это видно из примера, приведенного на фиг. 341. В данном случае первую линию аванпостных ледорезов правильнее будет отнести дальше от моста как это показано на фиг. 341 пунктиром.

В плане ледорезы следует располагать вдоль преимущественного направления течения во время основного ледохода.

Объединение ледорезов с опорами. В некоторых случаях одновременно с укреплением конструкции опоры ниже горизонта воды и при необходимости устройства ледорезов последние объединены в одно целое с опорой устройством, например, общей ряжевой оболочки с каменным заполнением.

Иногда с целью укрепления опоры объединяют с имеющимися ледорезами и надолбами общей обшивкой или специальными распорками. В последнем случае если и достигается увеличение жёсткости опор и ледореза, то создаётся опасность для устойчивости рамных и свайных опор при значительных ударах льда о ледорез, особенно в момент нахождения поезда на мосту.

Загружение опоры камнем для увеличения её массивности и снижения чувствительности к ударам делает недоступным осмотр конструкции в уровне колебания горизонта меженних вод и в сопряжении рамной надстройки со свайным основанием. Кроме того, при слабых грунтах и даже небольшом подмыве каменное заполнение может вызвать деформацию опоры. В таком случае засыпка опор камнем также недопустима.

При тяжёлых ряжевых опорах, находящихся в удовлетворительном состоянии, но не приспособленных к ледоходу, ледорезы могут быть пристроены непосредственно к ряжам.

Для предупреждения скопления льда между широкой опорой и ледорезом при значительном их удалении друг от друга, и тем более при косом течении, необходимо устройство ограждений, например, в виде ряжа, заполненного камнем (фиг. 342).

Обшивка опор. Рамные и свайные опоры с верховой и боковых сторон должны быть обшиты пластинами, подтоварником диаметром 12—14 см или досками толщиной не менее 5—8 см (в зависимости от расстояния между смежными стойками) для предохранения от повреждения льдом, а также на реках с корчеходом.

Элементы обшивки желательно подбирать по толщине. Обшивка прикрепляется к стойкам опоры с просветами по 1—2 см (для проветривания) болтами в количестве не менее 30%, глухарями, скобами или крупными гвоздями типа корабельных. Оставление более широких зазоров с целью, якобы, уменьшения подпора вряд ли оправдано. Для большей прочности гвоздевые прикрепления элементов обшивки в направлении стойки объединяют проволокой (2—3 мм) или полосовым упаковочным железом. Обшивка устраивается на высоту от горизонта меженних вод до уровня на 0,5—1 м выше горизонта ледохода, а на реках с карчеходом — выше высокой воды.

Клеточные опоры или надстройки на опорах в пределах ледохода следует также защищать обшивкой со сторон, подверженных действию льда.

От навала судов временные опоры защищают главным образом противонавальными баржами, устанавливаемыми перед опорами на якорях. Тросы, закрепляющие баржи к якорям, в случае навала судна на баржу служат амортизатором, при этом удар смягчается натяжением троса, подвешенного с прогибом от собственного веса.

Для защиты опор от навала судов иногда применяют ограждение в виде плавающих бун (из хворостяных канатов, бревен и т. п.), закрепляемых к специально забитым свайным кустам с обеспечением свободного перемещения бун при изменении судоходного горизонта воды (фиг. 343).

Ряжевые опоры и основания при возвышении верха их над наивысшим горизонтом ледохода на 0,5—1 м, с режущими рёбрами и находящиеся в хорошем состоянии, обычно не нуждаются в специальных ледорезах вследствие значительного веса ряжей с каменным заполнением и, следовательно, малой чувствительности к ударам льда. В этом случае надо лишь защитить железом угловые сопряжения в лобовой части ряжа, если этого не сделано ранее.

При неудовлетворительном состоянии ряжевых опор, например, из-за расстройства сопряжений и сохранении моста на период ледохода до переустройства требуется устройство самостоятельных ледорезов, свайных или ряжевых, в зависимости от грунта и наличных средств.

В случае недостаточной высоты ряжа в рамно-ряжевых опорах и отсутствии ледореза необходимо нарастить ряж до требуемой отметки. Первые венцы наращиваемой части на высоту лежней под рамами могут быть прерывистыми. Взаимосвязь дополнительных венцов между собой и с ряжем достигается забивкой металлических штырей через 1—1,5 м и врубками в угловых сопряжениях, а также с поперечными стенками (распорками). Совпадение в плане новых поперечных стенок со старыми необязательно. На период ледохода надстроенный ряж должен быть заполнен до верху камнем. Каменную засыпку, затрудняющую осмотр сопряжений рам с ряжем, после ледохода следует разобрать.

Прямоугольные ряжи без режущих рёбер, расположенные в пределах ледохода, должны быть защищены или самостоятельными ледорезами или ледорезной пристройкой к верховой грани ряжа.

Льдозащитные стенки. Для ограждения отдельных опор или целого ряда малых пролётов, например, в эстакадной части моста, при опасности повреждения их льдом применяют льдозащитные стенки, основное назначение которых — главным образом отводить лёд в другие пролёты. Льдозащитные стенки (ограждения) устраивают из ряда свай, пал, ледорезов или других конструкций, ряжей, загруженных камнем, обломков (кусков) металлических пролётных строений с бунами между ними.

Расположение этих ограждений в плане должно назначаться с расчётом отведения льда от защищаемых участков в требуемом направлении без опасности образования заторов у льдозащитного ограждения.

На фиг. 344 показано предохранение устоя льдозащитной стенкой, состоящей из ряда свай, расположенных криволинейно и обшитых пластинами в пределах вероятного колебания горизонтов ледохода. Для увеличения противодействия сильному ледоходу стенку снабжают подкосами на сваях.

Изображённое на фиг. 345 льдозащитное ограждение эстакадной части моста состоит из кустов свай и надолб, размещённых в плане по кривой, отводящей пойменный лёд в соседний с эстакадой пролёт. В отличие от сплошной свайной стенки данное ограждение сравнительно большой части моста (около 100 м) наряду с отведением льда способно развивать небольшие льдины на более мелкие, безопасно проходящие через эстакаду с пролётами в 4,85 м. Надолбы, как более устойчивые сооружения в сравнении с кустами свай, размещены на более глубоком месте. Для отбоя мощных льдин устраивают льдооградительные стенки в виде ряда ледорезов (фиг. 346).

Аналогично ранее рассмотренному (фиг. 345) на фиг. 347 показано применённое в условиях близости паводка упрощённое и мало надёжное ограждение эстакады с использованием сохранившихся после разрушения кусков пролётных строений. Последние расположены под углом к оси моста на расстоянии от него около 30 м и закреплены к грунту сваями, забитыми вручную. Между кусками металлических конструкций застропованы к их элементам тросами плавающие буны из сплочённых скобами и хомутами брёвен; строповка должна позволять бунам подниматься с подъёмом воды и вместе с тем она не должна быть слишком свободной, нарушающей плавное очертание ограждения. Для ограждения эстакадной части моста иногда применяют земляные дамбы (фиг. 327).

Карчеотбойники, защищающие от карчей опоры без ледорезов, устраиваются в виде надолб (фиг. 334) или специальной более лёгкой конструкции с засыпкой камнем (фиг. 348). Во избежание распирания стен камнем противоположные стойки должны быть стянуты тяжами из нескольких рядов толстой проволоки с последующим натяжением путём закрутки или из металлических тяжей с гайками по концам для натяжения. Тяжи устанавливают на высоте примерно 3/4 свободной длины стоек от уровня земли.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: