Приложение К. Особенности снегоотложений в зоне мостовых переходов

Приложение К

Особенности снегоотложений в зоне мостовых переходов

К.1 При прогнозировании температурного режима многолетнемерзлых грунтов оснований следует учитывать, что снегоотложения являются одним из основных факторов, определяющих условия теплообмена на поверхности. Правильность учета снегоотложений определяет не только точность, но и правильность теплофизических расчетов, при этом необходимо знать толщину снежных отложений и его плотность P.

К.2 Следует учитывать, что в зону теплового влияния грунтов оснований конкретной опоры (см. приложение Д) в плане находятся участки со снегоотложениями, которые могут быть разделены на 2 группы:

- снегоотложения в ненарушенной территории;

- снегоотложения, которые формируются в результате влияния на них сооружений мостового перехода (подходных насыпей, пролетных строений, тела опор и т.п.).

Характеристика снегоотложений первой группы определяется по нормативно-техническим документам или по материалам изысканий.

Характеристика снегоотложений второй группы приведена в данном приложении, и ее следует принимать в зависимости от снегопереноса в соответствии с К.3-К.6.

К.3 При отсутствии снегопереноса характер снегоотложений представлен на рисунках К.1 и К.2. Снег по прилегающей территории и по откосу насыпи или выемки равномерно распределяется по площади, и снежный покров имеет толщину (первая группа), которая определяется по данным нормативных документов или по материалам изысканий. Эта зона равномерных снегоотложений на рисунках К.1 и К.2 обозначена зоной 5. Под пролетным строением (зона 4) снег распространен только на ширине 0,5h (h - высота подмостового габарита) и толщиной . Остальная часть поверхности под пролетным строением (зона 3) оголена от снега. Поверхность проезжей части (зона 1) покрыта уплотненным при движении транспорта снегом толщиной . При железнодорожном проезде эта зона будет оголена. Зона 2 содержит естественные снежные отложения, увеличенные за счет снега от расчистки зоны 1.

К.4 При наличии снегопереноса характер снегоотложений представлен на рисунках К.3 и К.4. Основной особенностью снегоотложений является то, что снег скапливается перед препятствием, образуя призму с уклоном i, значение которого определяется по таблице К.1 в зависимости от снегопереноса Q. Значение снегопереноса определяется по нормативным документам. Характеристика зон снегозаносимости следующая:

- зона 1 - верхняя поверхность насыпи;

- зона 2 - призма снежных отложений в зоне откоса насыпи с уклоном i верхней поверхности;

- зона 3 - отложения снега рядом с пролетными строениями;

- зона 4 - зона повышенных снежных отложений (суммируются отложения зон 2 и 3);

- зона 5 - зона пониженных снежных отложений;

- зона 6 - отложения снега непосредственно под пролетным строением;

- зона 7 - отложения снега в ненарушенной территории.

На ненарушенной территории (зона 7) толщина снежных отложений принимается (первая группа), которая определяется по данным нормативных документов. В остальных зонах значения толщины снежных отложений принимают по формулам:

;

- определяется в соответствии с откосом i;

; (К.1)

; (К.2)

; (К.3)

, (К.4)

где k - коэффициент, учитывающий высоту подмостового пространства, определяется по таблице К.2;

m - коэффициент, учитывающий снегоперенос, вычисляемый по формуле

. (К.5)

Таблица К.1 - Естественные уклоны i снежных отложений у препятствий в зависимости от снегопереноса Q

Снегоперенос Q,	Уклон снегоотложений 1:i
200	1:3
400	1:5
600	1:7
1000-1200	1:10

Таблица К.2 - Коэффициент k, учитывающий высоту h подмостового пространства

Высота подмостового пространства , м	Коэффициент k
	4
5	2
10	1
	0

К.5 Изменение характера снегоотложений в зависимости от снегопереноса.

Крайние значения снегопереноса отражены на рисунках К.1-К.4. При наличии снегопереноса формируется зона снегоотложений шириной B (рисунок К.4) за пределами подошвы откоса насыпи. Эта зона продолжается в пределах самого моста. По мере увеличения снегопереноса изменяется значение i (см. таблицу К.1) и увеличивается значение B. При уменьшении снегопереноса значение B уменьшается. При снегопереносе появляются в зоне моста дополнительные снегоотложения, характеризуемые параметрами k и m. При уменьшении снегопереноса эти коэффициенты уменьшаются, и характер снегоотложений, изображенных на рисунках К.3 и К.4, автоматически постепенно переходит в характер снегоотложений, изображенных на рисунках К.1 и К.2.

К.6 Изменение характера снегоотложений в зависимости от конструкции элементов мостового перехода.

Мост имеет два параметра, определяющих основной характер снегозаносимости при наличии снегопереноса: высота подмостового пространства и расстояние между устоями. При высоте подмостового пространства более 15 м снежные отложения приближаются к тем, которые имеют место в естественных условиях. При уменьшении высоты формируются снегоотложения в соответствии с рисунком К.4, а. В зоне моста верхняя поверхность снежных отложений характеризуется линией 5. При уменьшении высоты примерно до 2 м подмостовое пространство полностью перекрывается и верхняя поверхность снегоотложений характеризуется линией 6 (рисунок К.4, а).

Расстояние между устоями сказывается на характер снегоотложений следующим образом: зоны 4 (рисунок К.3) у противоположных устоев смыкаются, и при любой высоте подмостового пространства возможно формирование верхней поверхности по линии 6 (рисунок К.4, а).

По мере уменьшения снегопереноса влияние конструкции моста на характер снегоотложений уменьшается, и при отсутствии снегоотложений это влияние сводится на нет.

Для подходной части насыпи в случае отсутствия снегопереноса характер снегоотложений приведен на рисунке К.2, б и не зависит от высоты насыпи. При наличии снегопереноса характер снегоотложений отражен на рисунке К.4, б и по мере увеличения высоты насыпи объем снегоотложений резко увеличивается. Это происходит до определенной высоты насыпи (порядка 6,0 м). Далее объем снегоотложений увеличивается незначительно (на рисунках К.5, в, г высота снегоотложений у подошвы откоса насыпи и зона снегоотложений для насыпей высотой 6 и 12 м одинакова), за исключением случая, когда насыпь расположена в логе (рисунок К.5, д).

К.7 Пример приближенного расчета температуры грунтов

Расчет проводим в соответствии с Д.3 приложения Д:

- площадь мостового перехода разделяют на зоны, в пределах которых можно считать постоянными граничные условия, характеризуемые температурой среды (воздуха или воды) с учетом солнечной радиации, испарений и условий теплообмена (при наличии или отсутствии растительного или снежного покрова и т.п.). Разбивка на зоны приведена на рисунке К.6;

- для каждой зоны аналитическим или численным методом с учетом толщины снежных отложений и его плотности P (таблица К.3) или на основании натурных данных строят эпюру распределения температуры грунта по глубине в условиях полной изолированности данной зоны от соседних. Эпюры приведены на рисунке К.7;

- определяют характер распределения температуры t по глубине основания в пределах любой зоны перехода через водоток, суммируя эпюры отдельных зон. Для этого на плане перехода намечают точку О (рисунок К.6), в которой вычисляют температуру на глубине h, применяя формулу (Д.1).

Значение h принимаем 3 м и 5 м. Расчет проводим с помощью таблиц К.4 и К.5. Результаты расчета показывают, что на глубине 3 м температура , а на глубине 5 м температура .

Таблица К.3 - Плотность снега Р для различных зон снегозаносов

Обозначение	Характеристика	Значение Р,
	Снег в ненарушенной зоне при отсутствии снегопереноса	100-150
	Уплотненный снег после расчистки	250-350
	Уплотненный снег на проезжей части	650-750
	Снег в ненарушенной зоне при снегопереносе	250-300
	Снег в зоне скоплений у препятствий	280-350

На глубине нулевых амплитуд (10 м) в расчет будет включаться ненарушенная зона 7. И от того, какая там температура, будет зависеть и температура в точке О на глубине 10 м.

Следует отметить, что общая оценка температур может быть выполнена с помощью рисунка К.6 без таблиц по тем же значениям температур на глубине 10 м.

Таблица К.4 - Расчет температуры грунта в точке О на глубине 3,0 м на момент окончания теплого периода года (рисунок К.6)

Зона	,	, °C	,
1	36	0	0
2	24	+3,5	+84,0
4	14	+4,3	+60,2
5	12	0	0
6	4	+3,0	+12,0
			+156,2

Таблица К.5 - Расчет температуры грунта в точке О на глубине 5,0 м на момент окончания теплого периода года (рисунок К.6)

Зона	,	,°С	,
1	60	-3,0	-180,0
2	118	+2,0	+236,0
3	8	+2,4	+16,8
4	48	+4,0	+192,0
5	12	-0,4	-4,8
6	20	+1,2	+24,0
			+284,0

К.8 При прогнозировании температурного режима рекомендуется также учитывать следующие особенности снежных отложений:

- в зоне при небольшом снежном покрове имеет место существенное суммарное охлаждение за год (рисунок К.8). Но уже при увеличении высоты снежного покрова примерно до 0,5 м (это зависит от плотности снега и др. условий) охлаждающий эффект исчезает. При дальнейшем увеличении температуры грунта на глубине нулевых амплитуд асимптотически стремится к (примерно 2°C - 4°C);

- среднюю плотность снежного покрова допускается принимать для отдельных зон (рисунки К.1-К.4) в соответствии с таблицей К.3. При этом следует учитывать, что от осени к весне по отношению к средним значениям средняя плотность изменяется соответственно примерно на 10% в ту или другую сторону;

- при наличии снегопереноса охлаждающей поверхностью является основная площадка подходной насыпи; при отсутствии снегопереноса охлаждающими поверхностями являются: основная площадка насыпи, подмостовое пространство (зона 3), а также все вертикальные поверхности (например, передняя грань устоя).