Расчетную температуру воздуха в полости коаксиальной термоопоры tпк в уровне естественной поверхности грунта вычисляют по формуле
tпк = tф + tпкв, (И.4)
где tпкв = tпсв. (И.5)
На глубине hнк, равной 25 диаметров полости термоопоры, температура воздуха tнк равна
tнк = tф + tнкв, (И.6)
где tнкв = 0,3 (tв – tф), (И.7)
при этом tпкв и tнкв – температурные добавки за счет разности температуры воздуха tв и фоновой температуры грунта tф соответственно на уровне естественной поверхности грунта и на глубине hнк.
При глубине подземной части термоопоры H менее 20 и 25 диаметров соответственно для сквозного и коаксиального типов температура воздуха в полости в уровне естественной поверхности не меняется, а на глубине H принимается в соответствии с рисунком И.3.
В течение года расчет проводят при следующих значениях граничных условий в пределах полости: в течение ноября – марта в расчете учитывают температуры воздуха в соответствии с рисунком И.3 при коэффициенте теплоотдачи = 7 ккал/(м2 ч °С). В остальное время года температура воздуха принимается 0 °С, а коэффициент теплоотдачи = 0,001 ккал/(м2 ч °С), что соответствует отсутствию тепловых потоков через поверхность термоопоры.
 | |
| 670 × 650 пикс. Открыть в новом окне | |
а– сквозная термоопора; б – коаксиальная термоопора
Рисунок И.3 – Расчетные эпюры температур воздуха в полости сквозной и коаксиальной термоопор
И.5 Расчетные эпюры разности температур
В результате теплофизических расчетов, основные исходные данные для которых сформулированы выше, получаем температурные поля в расчетной области в расчетный момент времени. Для определения несущей способности столбов опор определяют температуры на контакте поверхности столба с окружающим грунтом. На рисунке И.4 представлено в качестве примера такое распределение температур по глубине H.
 | |
| 603 × 648 пикс. Открыть в новом окне | |
H – глубина подземной части термоопоры
Рисунок И.4 – Пример распределения температур по глубине Н грунта на контакте поверхности смерзания на момент окончания теплого периода
И.6 Рекомендации по конструкции сводятся к тому, чтобы конкретные конструктивные решения термоопор обеспечивали их работу и контроль за их состоянием в процессе эксплуатации. Для этого, прежде всего, должна быть обеспечена необходимая высота теплообменника (не менее 1/10 глубины заложения термоопоры сквозного типа и 1/6 – для коаксиального типа).
И.7 Рекомендации по технологии сводятся к тому, чтобы перед смерзанием обеспечить протаивание слоя грунта, контактирующего с внешней поверхностью термоопоры, иначе сцепления по боковой поверхности столба обеспечить невозможно. Наличие полости в столбе позволяет ввести в нее тепловой источник и обеспечить это протаивание.
И.8 Рекомендации по температурным наблюдениям
Температурные наблюдения проводят с помощью термометрических скважин в грунте, которые представляют собой трубки диаметром около 5 см. Эти трубки в течение нескольких лет могут выйти из строя. Наличие полости в термоопоре позволяет проводить замеры непосредственно в полости. Поэтому при проектировании сооружений с применением термоопор необходимо предусматривать доступ с термодатчиками в полость.
Температура воздуха в полости в холодный период характеризует эффективность охлаждения, а в теплый период равна температуре грунта на контакте с термоопорой.
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 δ 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 δ 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 δ 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 δ (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 0,4δ. Остальная часть поверхности под пролетным строением (зона 3) оголена от снега. Поверхность проезжей части (зона 1) покрыта уплотненным при движении транспорта снегом толщиной 0,2δ. При железнодорожном проезде эта зона будет оголена. Зона 2 содержит естественные снежные отложения, увеличенные за счет снега от расчистки зоны 1.
 | |
| 543 × 818 пикс. Открыть в новом окне | |
1, 2 – основная площадка и откос подходной части насыпи соответственно; 3 – ненарушенная территория; 4 – устой; 5 – промежуточная опора; 6 – продольная ось моста
Рисунок К.1 – Схема снежных отложений в пределах мостового перехода при отсутствии снегопереноса
 | |
| 614 × 446 пикс. Открыть в новом окне | |
1 – пролетное строение моста; 2, 3 – основная площадка и откос насыпи соответственно;
4 – ось симметрии; P – плотность снега
Рисунок К.2 – Схема снежных отложений в пределах мостового перехода при отсутствии снегопереноса
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 δ (первая группа), которая определяется по данным нормативных документов. В остальных зонах значения толщины снежных отложений принимают по формулам:
δ1 = 0;
δ2– определяется в соответствии с откосом i;
δ3 = δ(1+k·m); (К.1)
δ4 = δ(1+2·k·m); (К.2)
δ5 = 0,2δ·k·m; (К.3)
δ6 = 0,5δ·k·m, (К.4)