Приложение Б. Пример расчета грузоподъемности ледовой переправы

Приложение Б

Пример расчета грузоподъемности ледовой переправы

Исходные данные:

Радарограмма продольного прохода георадара по оси прямого направления ледовой переправы Копачево - Ичково - Ступино через р. Северная Двина в Архангельской области записана 12 февраля 2015 г. георадаром "ОКО-2" с контактным антенным блоком АБ-1700. Контрольный промер по лунке показал, что толщина льда равна 80 см. Усиление льда выполнялось намораживанием - льдодождеванием. Частых оттепелей и появления воды на поверхности льда не наблюдалось. Визуально трещины и шуговой лед не зафиксированы.

Требуется:

Определить грузоподъемность данной ледовой переправы для гусеничной и колесной техники на примере радарограммы продольного прохода георадара по оси прямого направления при средней температуре воздуха минус 5°С.

Результаты расчета:

Обработку радарограммы выполняют в соответствии с методическими рекомендациями [2]. На радарограмме выделяют три границы: верхняя показывает подошву снегового льда, средняя - подошву намороженного льда и нижняя - подошву естественного льда. Шуговой лед не был зафиксирован.

По радарограмме по длине продольного профиля от 30 до 840 м выполняют расчеты толщины льда с шагом через 10 м (см. таблицу Б.1). По данным таблицы Б.1 устанавливают, что толщина снегового льда изменяется от 7 до 14 см, намороженного льда от 14 до 35 см, естественного льда от 35 до 53 см. На участках, приближенных к берегу (на продольном профиле расстояния 30, 840 м), зафиксированы толщина снегового льда изменяется от 9 до 10 см, намороженного льда - от 14 до 23 см, естественного льда - от 36 до 40 см. На участке профиля 20 и 850 м вморожены береговые щиты, поэтому соответствующие им значения толщины льда в таблице Б.1 не включены.

Детальный анализ радарограммы в увеличенном масштабе по сравнению с рисунком Б.1 показал, что в намороженном слое льда на участках радарограммы 60, 63, 75, 144, 156, 172, 186, 249, 296, 414, 682, 690, 828 и 844 м по профилю; а также в естественном слое льда на участках радарограммы 30, 35, 708 и 844 м по профилю зафиксированы вертикальные трещины.

Таблица Б.1 - Толщина льда

Расстояние от исходного берега, м	Толщина снегового льда, см	Толщина намороженного льда, см	Толщина естественного льда, см	Общая толщина льда от поверхности проезжей части переправы, см
30	9	23	40	72
40	7	34	36	77
50	7	35	36	78
60	8	32	35	75
70	9	29	36	74
80	10	30	37	77
90	9	31	37	77
100	9	32	36	77
110	9	30	40	79
120	9	32	39	80
130	9	33	39	81
140	8	31	40	79
150	7	32	42	81
160	7	34	43	84
170	8	32	44	84
180	9	29	44	82
190	10	26	48	84
200	11	32	43	86
210	10	31	42	83
220	10	25	43	78
230	10	24	42	76
240	8	27	42	77
250	8	29	41	78
260	8	31	40	79
270	9	31	39	79
280	8	31	38	77
290	7	31	38	76
300	8	30	40	78
310	9	28	41	78
320	8	27	44	79
330	8	27	44	79
340	7	27	44	78
350	9	25	44	78
360	9	26	42	77
370	9	27	42	78
380	9	27	44	80
390	10	26	44	80
400	9	25	47	81
410	8	26	49	83
420	8	26	49	83
430	8	26	47	81
440	10	26	46	82
450	10	23	47	80
460	11	21	49	81
470	12	19	52	83
480	11	20	52	83
490	11	21	48	80
500	10	22	53	85
510	10	22	51	83
520	11	20	51	82
530	11	19	53	83
540	11	19	51	81
550	12	20	47	79
560	14	21	45	80
570	14	22	44	80
580	14	22	46	82
590	13	20	48	81
600	12	20	47	79
610	11	20	48	79
620	13	23	45	81
630	14	25	42	81
640	14	26	40	80
650	11	27	41	79
660	10	27	43	80
670	11	24	44	79
680	12	22	45	79
690	11	23	44	78
700	12	24	43	79
710	12	25	41	78
720	12	22	42	76
730	12	21	43	76
740	11	21	45	78
750	11	22	45	78
760	12	23	45	80
770	11	20	46	77
780	11	21	47	79
790	10	23	46	79
800	10	23	43	76
810	11	21	41	73
820	12	17	42	71
830	14	14	45	73
840	10	14	36	60

Если в намороженном слое трещины практически проходят чаще по всей толщине льда, то в естественном льде они определились только в нижней части (30 и 35 м на профиле) и в верхней части (708 и 844 м на профиле) (глубиной не более 1/2 от толщины естественного льда). Следовательно, имеют место несквозные вертикальные трещины.

По длине продольного профиля (см. таблицу Б.1) установлены самые минимальные толщины различных типов льда: снегового 7 см, намороженного - 14 см, естественного - 35 см.

При минимальной толщине снегового льда 7 см (40-50; 150-160; 290; 340 м на продольном профиле) толщина намороженного льда составляет от 27 до 35 см, а толщина естественного льда - от 36 см до 44 см. Таким образом, неблагоприятное сочетание толщин будет: снегового - 7 см, намороженного - 27 см, естественного - 36 см.

При минимальной толщине намороженного льда 14 см (830; 840 м на продольном профиле) толщина снегового льда будет равна 10 см, естественного льда - 36 см. Таким образом, неблагоприятное сочетание будет: снегового льда - 10 см, намороженного - 14 см, естественного - 36 см.

При минимальной толщине естественного льда 35 см (60 м на продольном профиле) толщина снегового льда будет равна 8 см, намороженного льда - 32 см. Таким образом, неблагоприятное сочетание будет: снегового льда - 8 см, намороженного - 32 см, естественного - 35 см.

При определении наиболее неблагоприятного сочетания учитывают, что наиболее прочным является естественный лед, менее прочным - намороженный лед, а снеговой лед при оценке грузоподъемности не учитывают.

Следовательно, сравнению подлежит сочетание:

- при минимальной толщине снегового льда: намороженный - 27 см, естественный - 36 см, суммарная толщина - 63 см;

- при минимальной толщине намороженного льда: намороженный лед - 14 см, естественный - 36 см, суммарная толщина - 50 см;

- при минимальной толщине естественного льда: намороженный - 32 см, естественный - 35 см, суммарная толщина - 67 см.

Так как толщина естественного льда изменяется только на 1 см, а намороженного льда на 18 см, то в качестве самого неблагоприятного сочетания следует принять сочетание: намороженный лед 14 см, естественный лед 36 см, по которому и определяется грузоподъемность ледовой переправы.

По формуле (2) расчетная толщина льда при и :

.

По таблице 6 и рисунку 4 при h=46 см допускаемая нагрузка на ледяной покров гусеничных транспортных средств 21 т. При наличии несквозных трещин в ледяном покрове, неравномерности в структуре льда, при температуре воздуха минус 5°С по табл. 8 поправочный коэффициент . В этом случае допустимая нагрузка гусеничных транспортных средств будет 21 т х 0,75 = 16 т.

По таблице 7 и рисунку 5 при h=46 см допускаемые нагрузки на ледяной покров при проезде по нему колесных автомобилей 14,5 т. При наличии несквозных трещин в ледяном покрове, неравномерности в структуре льда, при температуре воздуха минус 5°С по таблице 8 поправочный коэффициент . В этом случае допустимая нагрузка колесных автомобилей будет 14,5 т х 0,75 = 11 т.