Ледовые строительные площадки, дороги и переправы / Н.Н. Бычковский, Ю.А. Гурьянов; под общ. ред. Н.Н Бычковского. Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2005. 260 с.
В книге приведены методы расчета ледяного покрова рек и водохранилищ с целью устройства временных строительных; площадок, подъездных нукай к ним и переправ. Дано теоретическое обоснование возможных упрощений расчетных схем при проектировании с применением методики расчета по предельным состояниям.
Значительное внимание уделено новым вопросам использования ледяного покрова и особенностям его работе; под временной подвижной нагрузкой.
Обобщен отечественный опыт проектирования временных ледовых переправ, возводимых через большие реки и водохранилища как при производстве различных строительных работ, так и для сезонной эксплуатации.
Предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием в гидротехническом и транспортном строительстве.
Ил. 63, Табл. 21. Библиогр. 197 назв.
Строительство ледовой переправы
ПРЕДИСЛОВИЕ
По мере дальнейшего развития гидротехнического и транспортного строительства в восточных и северных районах нашей страны, все большие объемы работ приходится выполнять в зимнее время, на льду и со льда рек и водохранилищ.
Примеры использования естественного ледяного покрова известны очень давно, но изучение работы ледяного покрова под нагрузкой и применение общих принципов строительной механики к расчету ледяного покрова началось сравнительно недавно и вызвано повышением веса передвигаемых по льду грузов.
Ледяные переправы через реки и водохранилища устраивают в условиях достаточно суровой зимы с устойчивыми отрицательными температурами воздуха. Ледяной покров должен обладать достаточной несущей способностью (грузоподъемностью), а глубина воды подо льдом на переправе в течение всего периода ее работы должна быть не менее 1 м при самом низком уровне воды и наибольшей толщине льда.
В нашей стране ледяные переправы применяются с 90-х годов XIX столетия и в силу благоприятных условий получили довольно широкое распространение. Длина переправ колебалась от сотен метров до десятков километров (оз. Байкал).
Границы территории, на которой возможно устройство ледяных переправ, помимо гидрометеорологических условий, зависят также и от веса подвижного состава, передвигающегося по льду: чем тяжелее нагрузка, тем толще должен быть лед. Если в прежние годы по ледяным переправам передавались преимущественно легкие двухосные вагоны и для этого достаточна была толщина льда на переправе 40-70 см, то в настоящее время переброска полногрузных четырехосных вагонов с тепловозной тягой требует уже ледяного покрова толщиной в естественных условиях порядка 90-100 см. Утяжеление подвижного состава вносит определенные ограничения в область применения ледяных переправ по сравнению с той, которая была определена для более легких нагрузок. В настоящее время существует альтернатива железнодорожным перевозкам — автомобили большой грузоподъемности.
Ледовая переправа: как это работает
Переправы по льду обычно устраивают с использованием несущей способности ледяного покрова и укладкой пути непосредственно на лед; иногда встречается еще другой тип переправ — свайно-ледяные, у которых нагрузка передается на дно реки через забитые сваи. Свайно-ледяные переправы — по существу деревянные мосты, у которых ледяной покров выполняет роль связи между сваями. Этот тип переправ сложен и дорог в постройке и эксплуатации и малопригоден для применения на широких и глубоких реках и водохранилищах.
Комплекс сооружений и устройств ледяной переправы обычно неразрывно связан с комплексом паромной переправы и включает следующие основные элементы: железнодорожные подходы с путевым развитием; путь на льду и у берегов; сигнализацию и связь; энергоснабжение; автомобильные дороги, здания, склады и др. Некоторые элементы могут быть общими для паромной и ледяной переправ, например энергоснабжение, некоторые здания, база топливо-смазочных материалов и т.п.
Место переправы выбирают так, чтобы вблизи пути на льду отсутствовали полыньи, выходы грунтовых вод и места сброса теплых сточных вод. При наличии полыньи трассу ледяной переправы располагают не ближе 100 м от границы полыньи. Границей полыньи принято считать то место, где толщина льда составляет 50% толщины естественного льда на переправе. Желательно, чтобы длина пути на льду была минимальной и путь не имел кривых.
В полевых условиях рекомендуется выяснить характер образования ледяного покрова (льды нарастания или льды нагромождения); места образования и кромки полыней в районе переправы и ход их замерзания во времени; ход изменения толщин льда путем регулярных замеров через 2 — 5 суток по створу ледяной переправы в естественных условиях под снегом и на опытных площадках размером 20×20 м, очищенных от снега; величину временного сопротивления на изгиб ледяного покрова, очищенного от снега, при различных температурах воздуха, с одновременным описанием и замером толщин различных слоев льда.
Рекомендуется собрать имеющиеся многолетние данные наблюдений за температурами воздуха, воды, толщинами льда и уровнями воды в реке. Используя годовые таблицы ежедневных срочных наблюдений за уровнями, можно по ним построить совмещенный по годам график зимнего хода уровня воды в отметках продольного профиля пути. Примерные объемы основных изыскательских работ по ледяным переправам приведены в приложении 4 [154].
Рассматривая зимний ход уровня воды и собранные данные о толщинах льда, можно установить ранние, средние и поздние сроки работы ледяной переправы. Начало работы переправы приурочивают к моменту, когда толщина естественного ледяного покрова под снегом достигает 90-100 см, а конец работы — к началу предвесеннего подъема уровня и появлению верховодки на льду. Наивысшая отметка уровня, наблюдавшаяся в начале работы ледяной переправы, является расчетным уровнем высокой воды (РУВВ), а наинизшая, наблюдавшаяся в конце работы переправы, — расчетным уровнем низкой воды (РУНВ). Разность отметок РУВВ и РУНВ даст амплитуду уровней Δ, которую предстоит обслуживать ледяной переправе.
Современное состояние методов расчета грузоподъемности ледяного покрова можно разделить на три основные группы:
а) методы, основанные на эмпирических формулах;
б) упрощенные методы расчета, основанные на принципе аналогии;
в) расчетные методы, основанные на положениях теорий упругости и пластичности.
В практических расчетах ледяного покрова наиболее широкое применение получил последний метод, основанный на теории центрального изгиба бесконечной упругой плиты на упругом основании. Выявление действительной схемы работы ледяного покрова под нагрузкой весьма сложно, так как приходится иметь дело с рядом непостоянных факторов, и кроме того оно усугубляется большой математической сложностью.
При малой толщине или плохом состоянии льда возникает необходимость его усиления. Известны три основных способа усиления льда: расчистка его от снега, намораживание и усиление настилом. Возможна также и комбинация этих способов.
Проблема увеличения грузоподъемности ледовых дорог и переправ может быть решена лучшим образом путем усиления основного ледяного покрова способом намораживания. В таких случаях получается плита переменной толщины, чаще всего со ступенчатым изменением ее толщины по участкам.
В связи с этим возникает проблема расчета плит переменной толщины, лежащих на упругом основании. Необходимо также разработать способы определения несущей способности таких конструкций и определить коэффициенты запаса прочности, которые они будут иметь в период эксплуатации.
Для всестороннего, полного исследования работы таких ледовых переправ потребовалось поставить и решить ряд статических и динамических задач изгиба ледяного покрова.
Как показал опыт проектирования, строительства и эксплуатации ледовых дорог и переправ, они, как временные транспортные сооружения, по экономическим и технологическим показателям имеют большие перспективы развития.
С этой целью произведены соответствующие исследования по следующим вопросам:
— обоснование возможности расширения диапазона применения ледовых дорог и переправ путем усовершенствования методов их расчета;
— исследование влияния граничных условий в прибрежной зоне рек и водохранилищ, а также изменения уровней воды в них, на несущую способность ледяного покрова;
— выявление влияния пластических деформаций льда при определении несущей способности ледяного покрова;
— изучение возможности увеличения несущей способности естественного ледяного покрова с помощью намораживания дополнительной полосы льда;
— исследование влияния масс вибрационных и движущихся нагрузок на ледяной покров и выявление опасных резонансных режимов эксплуатации ледовых переправ;
— изучение влияния волновых процессов, происходящих в воде, на колебания ледяного покрова при пропуске по нему подвижных нагрузок;
— определение импульсов сил, возникающих при проходе подвижных нагрузок через неровности проезжей части дороги, образующиеся в результате эксплуатации ледовых переправ, и исследования влияния этих динамических импульсов на поведение ледового покрова.
Исследования производились расчетно-теоретическими и экспериментальными методами.
Исследовано влияние граничных условий в прибрежной зоне и изменения уровней воды в реках и водохранилищах на грузоподъемность ледяного покрова [16]. Доказана возможность усиления естественного ледяного покрова способом намораживания дополнительного слоя льда снизу или сверху существующего ледяного слоя [12]. Разработана конструкция усиления ледяного покрова способом намораживания и предложены способы расчета такой конструкции при ее цилиндрическом и центральном изгибе от действия внешних нагрузок [ 16, 24]. Предложен способ расчета плит переменной толщины на упругом основании по предельным состояниям, основанный на теории малых упругопластических деформаций [20]. Как распространение этого способа на другие конструкции, разработан способ расчета пологих сферических и незамкнутых цилиндрических оболочек по предельному состоянию [21].
Получены расчетные значения разрушающих нагрузок для ледяного покрова с целью определения запасов прочности при проектировании ледовых дорог и переправ [20]. Разработан способ расчета балок и плит на упругом основании на вибрационную нагрузку с учетом массы действующего на них внешнего груза [14]. Предложен способ динамического расчета балок и плит на упругом основании на воздействие движущихся нагрузок с учетом их масс [22].
Решена задача динамического изгиба ледяного покрова от воздействия движущихся по нему нагрузок с учетом волнового процесса, происходящего в воде, являющейся упругим основанием. Исследовано взаимное влияние на ледяной покров нескольких движущихся с заданным интервалом произвольных нагрузок [ 12].
Определены значения импульсов сил, возникающих при проходе подвижных нагрузок через неровности ледовых дорог и переправ, и проведена качественная и количественная оценка влияния этих импульсов на ледяной покров [ 12, 18]. Экспериментально определены величины логарифмических декрементов затухания для льда как материала и воды как упругого основания.
Результаты исследований позволили обосновать возможность увеличения несущей способности (грузоподъемности) строительных площадок, ледовых дорог и переправ, используя способ намораживания дополнительной полосы льда снизу или сверху основного ледяного слоя.
На основании теоретических и экспериментальных исследований предложены рациональные способы конструирования ледовых дорог и переправ, представляющих собой ледяную плиту со ступенчатым изменением жесткости на отдельных участках.
Определены оптимальные параметры (соотношение толщин участков плиты, их ширина и др.), при которых достигается максимальное увеличение грузоподъемности ледяного покрова при минимальных экономических затратах средств на их сооружение.
Учет влияния пластических деформаций льда в настоящее время становится обязательной составной частью расчетов ответственных ледовых дорог и переправ.
Всестороннее исследование работы ледяного покрова под воздействием динамических нагрузок позволяет повысить эффективность использования и надежность эксплуатации ледовых дорог и переправ.
Авторы выражают глубокую благодарность рецензентам за ценные замечания и пожелания, данные ими при подготовке книги к изданию.
инженер Ю.А. Гурьянов — часть 1;
к.т.н., доцент Н.Н. Бычковский — части 2 и 3.
ВВЕДЕНИЕ
При строительстве гидротехнических и транспортных сооружений большие объемы сложных и трудоемких работ, таких как возведение перемычек, перекрытие рек, сооружение мостовых опор и монтаж пролетных строений, прокладка трубопроводов и т.д., могут выполняться и в зимнее время, на льду рек и водохранилищ.
Особенно большое значение приобретает использование ледяного покрова для устройства ледовых строительных площадок, дорог и переправ в суровых климатических условиях, где продолжительность периода с отрицательными температурами составляет 200-250 дней в году. При использовании ледяного покрова для вышеуказанных целей возникает необходимость в определении его грузоподъемности при самых различных схемах загружения, разных граничных условиях и стадиях работы льда как материала.
Следовательно, изучение механических свойств льда имеет первостепенное значение для решения перечисленного ряда задач. Состояние изученности механических свойств ледяного покрова не всегда соответствует предъявляемым инженерной практикой требованиям. Как правило, опубликованные в литературе лабораторные определения механических характеристик льда не увязаны с полевыми исследованиями, из-за чего по ним не представляется возможным охарактеризовать механические свойства ледяного покрова.
Поэтому, при рассмотрении недостаточно изученных вопросов, связанных с определением физико-механических свойств ледяного покрова, авторами проводились экспериментальные исследования в естественных полевых условиях. Результаты этих исследований изложены в первой части книги.
Вопросам изучения физико-механических свойств льда, исследованию проблемы расчета ледяного покрова и увеличения его грузоподъемности посвящены работы Г.А. Авсюка, С.А. Арцыбашева, С.А. Бернштейна, Г.Р. Брегмана, И.П. Бутягина, Б.П.
Вейнберга, К.Ф. Войтковского, С.С. Голушкевича, А.Д. Дмитриева, A.M. Елистратовой, Н.Н.
Зубова, Б.Д. Карташкина, С.В. Изюмова, К.Н. Коржавина, М.М. Корунова, А.Н. Крылова, Б.Г.
Коренева, Г.Л. Кузуба, В.В. Лаврова, П.И. Лебедева, Б.В. Проскурякова, Д.В. Панфилова, В.Н.
Пинегана, И.С. Песчанского, Б.А. Савельева, Д.Е. Хейсина, А.Ф. Хренова, П.А.
Шуйского, Г.Н. Яковлева и многих других.
Изучены и по необходимости использованы также наиболее интересные работы некоторых зарубежных авторов.
Необходимо отметить, что свойства льда по-разному проявляются на различных этапах работы ледяного покрова, то есть зависят от характера нагружения. Под нагрузкой ледяной покров претерпевает разные стадии деформации.
Нагрузки по характеру воздействия их на лед можно разделить на статические и динамические. По мнению Б.П. Вейнберга [26], такое рассмотрение носит условный характер, поскольку переход от одной группы нагрузок к другой происходит постепенно и, следовательно, в интервале действия статических и динамических нагрузок существует промежуточное состояние ледяного покрова.
В зависимости от характера воздействия нагрузок работа ледяного слоя может быть сведена к следующим случаям:
1. Ледяной покров изгибается под действием статически приложенных нагрузок.
2. Ледяной покров изгибается и подвергается колебаниям под действием движущихся нагрузок.
3. Ледяной покров испытывает колебания от действия на него вибрационных нагрузок.
4. Ледяной покров подвергается воздействию импульсивных нагрузок.
При эксплуатации ледовых дорог и переправ по ним возможен пропуск нагрузок в виде автомобилей, гусеничных машин, мотовозов, железнодорожных вагонов и других.
В зависимости от грузоподъемности ледяного покрова и веса движущейся по нему нагрузки, последняя может пропускаться по ледовой переправе в виде:
1) отдельных транспортных единиц по схеме одиночного груза;
2) транспортных колонн с определенным интервалом между движущимися единицами;
3) условной, равномерно распределенной вдоль направления движения нагрузки.
В работе [17] показано, что при расстоянии между отдельными грузами а ≥ 6/λ влияние соседних грузов друг на друга при изгибе ледяного покрова практически исключается. Здесь λ — характеристика ледяного слоя ( глава 3, п. 1).
При расстоянии 6/λ ≤ а ≤ 1/λ необходимо учитывать взаимодействие грузов при изгибе ледяного покрова [17].
При расчете ледяного покрова на действие неподвижных одиночных грузов расчетная схема принимается в виде плиты на упругом основании, загруженной сосредоточенной или равномерно распределенной по окружности нагрузкой.
Радиус этой окружности для двухосных автомобилей принимается равным половине расстояния между центрами диагонально расположенных колес передней и задней осей.
Радиус, окружности для трехосных автомобилей принимается равным половине расстояния между центрами диагонально расположенных колес двух задних осей. Такое допущение для трехосных автомобилей является оправданным, так как в груженом состоянии у них на задние оси приходится до 80% от всей нагрузки. В зависимости от толщины льда безразмерный радиус окружности α = r ·λ изменяется в пределах 0,1÷0,2.
В практике гидротехнического строительства нагрузки на лед могут передаваться по площадкам разных форм и размеров, обычно заменяемым правильными равновеликими фигурами (круг, квадрат и т.д.). Влияние характера распределения нагрузки на несущую способность льда достаточно подробно исследовано Д.Ф. Панфиловым в работе [115].
Некоторые авторы [17], [41] и другие считают, что при проведении подобных расчетов ледяной покров можно рассматривать как упругую пластинку, опирающуюся на упругое основание, изгиб которой описывается известным уравнением ( 3.3) или ( 3.14) ( глава 3, п. 3.1).
Как известно, дифференциальное уравнение ( 3.14) основано на гипотезе недеформированных нормалей, которая равносильна предположению об отсутствии сдвигов в вертикальной плоскости. Некоторые же авторы, например Н.Н. Зубов [55], считали, что в силу специфической структуры льда в деформации плавающего ледяного слоя большое, а может быть, преимущественное значение имеет сдвиг его элементов в направлении действия силы. Кроме того, возможность использования уравнения ( 3.14) для описания деформационного состояния ледяного слоя нередко ставится под сомнение в связи с анизотропией льда.
С теоретической точки зрения указанные возражения не лишены определенных оснований.
Поэтому, с целью оценки влияния указанных факторов, Д.Ф. Панфиловым [114] рассматривалась задача об изгибе ледяного слоя под действием кратковременной статической нагрузки с учетом поперечных деформаций сдвига и анизотропии льда. Из этой работы можно сделать вывод, что роль поперечных сдвигов в деформации ледяного слоя пренебрежимо мала.
Б.А. Савельевым [139] приведен расчет ледяного слоя толщиной H =1,0 м, загруженного весом P =24 тс, распределенного по кругу r =1,4 м. Сопоставляя нормальные и касательные напряжения, возникающие в ледяном покрове, Б.А. Савельев показывает, что нормальное напряжение в 940 раз превосходит касательное. Вопрос о практическом влиянии анизотропии льда на расчет ледяного покрова рассматривался также А.Е. Якуниным [185].
Для уточнения работы ледяного покрова под нагрузкой, Новосибирским филиалом ЦНИИСа зимой 1964-1965 гг. [31] были проведены испытания ледяного покрова на действие кратковременной нагрузки. Лед намораживался в открытом бассейне диаметром 12 м, толщиной от 3 до 10 см. Испытания проводились по схеме загружения одиночным грузом.
В процессе экспериментов замерялись толщина льда, прогибы, разрушающие нагрузки и температура наружного воздуха. Одновременно вырезались образцы льда и определялись механические свойства ледяного покрова в бассейне.
Сравнение экспериментальных данных с расчетными показало, что несущая способность ледяного покрова, определенная по формулам изотропной пластинки на упругом основании, несколько ниже, чем полученная экспериментальным путем.
И, наконец, можно отметить работы Н.Н. Бычковского [17], [12] 1969, 1976 гг., в которых достаточно подробно подтверждается возможность расчета ледяного покрова как плиты на упругом основании, а имеющиеся в этих работах многочисленные опытные данные показывают вполне удовлетворительное совпадение экспериментальных и теоретических результато в.
Часть пер в ая
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛЕДЯНОГО ПОКР О ВА
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Л Ь ДА
1.1. Структура ледяного покр ова
Лед имеет кристаллическое строение. Кристаллы льда оптически одноосные, принадлежат к гексагональной сингонии [27]. Внешняя форма кристаллов разнообразна и зависит от условий их образования и роста. Однако можно выделить три основных вида кристаллов льда: пластинчатый, столбчатый и иглообразный.
Размеры кристаллов весьма разнообразны (от долей миллиметра до одного метра и более), они непрерывно изменяются в результате процессов рекристаллизации, заключающихся в росте одних кристаллов за счет других. Кристаллы льда характеризуются резко выраженной анизотропностью механических свойств в зависимости от направления действия усилия относительно базисной плоскости (плоскость, перпендикулярная к оптической оси кристалла).
Атомы в пространственной решетке льда располагаются таким образом, что нарушение в базисной плоскости вызывает разрыв только двух атомных связей на одну элементарную ячейку, в то время как нарушение по любой другой плоскости, перпендикулярной к базисной, требует разрыва по меньшей мере четырех связей на одну ячейку [27]. Поэтому структуру кристалла льда можно представить как совокупность многочисленных, очень тонких, прочных, но гибких пластинок. Промежутки между элементарными пластинками — плоскостями наиболее густого расположения атомов — являются плоскостями ослабления, по которым может происходить относительное скольжение пластинок.
Ввиду анизотропии свойств льда необходимо учитывать его строение и направление оптических осей кристаллов.
В природе встречаются различные виды льда, отличающиеся друг от друга по своей структуре и по другим свойствам. Большей частью приходится иметь дело с поликристаллическим льдом, который состоит из беспорядочно ориентированных кристаллов, спаянных между собой (зернистый лед), или сросшихся отдельных кристаллов, направление осей которых приблизительно параллельное.
Структура льда зависит от способа его образования. Различают следующие основные виды структуры льда:
• сплошная кристаллическая структура, образуется при спокойном замерзании воды;
• игольчатая структура, часто с наличием пузырьков воздуха, образуется в месте соприкасания воды и льда;
• слоистая структура, образуется при периодических замерзаниях отдельных слоев воды или при уплотнении отдельных мокрых слоев снега;
• фирновая (зернистая) образуется при смерзании снега;
• мелкоагрегатная неправильная структура образуется при переменном замерзании с перемешиванием (наблюдается в верхнем слое больших водоемов);
• рыхло-чешуйчатая структура, наблюдается в свежевыпавшем снежном покрове, а также при замерзании воды, конденсирующейся из пара.
В настоящее время имеется более полная и совершенная генетическая классификация льдов, разработанная П.А. Шумским [179], в которой учтены все виды пресных льдов и дано подробное описание условий их образования и залегания, структуры, ориентировки кристаллов, характера включений воздуха, но для инженерной практики вполне достаточна приведенная выше классификация [27].
По характеру образования Н.Н. Зубов различает льды нарастания и льды нагромождения. Первые образуются на реках с медленным течением в безветренную погоду; поверхность реки почти покрывается тонкой прозрачной коркой льда; вторые образуются на реках с быстрым течением; вода переохлаждается на всю глубину потока, в русле скапливается большое количество шуги, внутриводного льда и мелких битых льдин; в излучинах или узких местах русло постепенно забивается этими образованиями и возникает затор, уровень воды поднимается, скорость течения падает и река замерзает с образованием торосов. Начальная толщина льда в этих условиях составляет около 10-20 см.
Нарастание толщины прозрачного ледяного покрова при отсутствии снегопада идет снизу. При снегопаде ледяной покров перегружается, и вода по трещинам выступает на поверхность льда. Под снегом вода долго не замерзает, образуя впоследствии мутный лед, насыщенный пузырьками воздуха.
Во льду обычно встречается некоторое количество примесей — включений воздуха или газов и солей. Газообразные включения во льду получаются или непосредственно из атмосферы, или из замерзающей воды (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Воздушные включения в озерном ледяном покрове
Воздушные включения во льду бывают в виде мелких сферических полостей или удлиненных замкнутых ячеек, встречаются также открытые поры и трещины.
При спокойном замерзании воды в самых верхних слоях ледяного покрова преобладают кристаллы с оптическими осями, направленными параллельно поверхности замерзания, а ниже — кристаллы с вертикальными осями. По данным Б.А. Савельева [138], в озерном ледяном покрове кристаллы с оптическими осями, параллельными поверхности замерзании, встречаются примерно до глубины 18 см, а ниже все кристаллы имеют оптические оси, перпендикулярные к плоскости замерзания. По мере удаления от поверхности часть кристаллов выклинивается, а поперечный размер оставшихся кристаллов увеличивается.
При замерзании воды с перемешиванием оси кристаллов льда располагаются хаотически, поэтому ледяной покров рек в целом можно считать изотропным.
Самый верхний слой льда из слежавшегося снега (снеговой лед) имеет зернистую ноздреватую структуру.
Структура льда представляет одну из основных его характеристик, однако зависимость прочности льда от его структуры не имеет пока точного количественного выражения. Самым прочным является нижний слой прозрачного льда. Расположенный выше мутный лед по прочности уступает прозрачному примерно в 1,5-2 раза. Снеговой лед ввиду его малой прочности обычно во внимание не принимае тся.
1.2. Основные закономерности деформирования льда
В случае приложения ко льду какой-либо силы он начинает деформироваться, при этом в зависимости от различных факторов он ведет себя как упругое, пластическое или хрупкое тело, т.е. деформируется упруго, пластически или хрупко разрушается.
Одним из основных характерных свойств льда по сравнению с другими кристаллическими телами являются его отчетливо выраженные пластические свойства. Под воздействием нагрузки лед может изменить свою форму без изменения объема, как бы течь. Поэтому пластические деформации льда иногда сравнивают с течением очень вязкой жидкости.
Область проявления чисто упругих свойств настолько мала, что ее практически не удается выделить. Обычно при любой величине напряжения наряду с упругими деформациями наблюдаются пластические деформации. Упругие деформации происходят в момент приложения нагрузки, а непосредственно за упругими начинаются пластические деформации.
Общая деформация обычно состоит из двух частей: упругой, т.е. обратимой деформации, и пластической — остаточной. По данным К.Ф. Войтковского [27], уже в течение первых пяти минут действия силы величины пластической деформации льда превышают упругую деформацию.
Механические свойства льда, т.е. способность льда сопротивляться воздействию внешних сил, значительно изменяются в зависимости от температуры. Чем ближе температура льда к точке его плавления, тем сильнее проявляются его пластические свойства и уменьшается прочность.
Для льда с ориентированным направлением кристаллов при сжатии в направлении, перпендикулярном к направлению оптических осей кристаллов, скорость деформации несколько больше, а предел прочности — меньше, чем при сжатии в направлении осей кристаллов.
Если напряжение в изгибаемом образце льда превысит некоторый предел, то вслед за стадией установившейся скорости деформации наступает стадия ускоряющейся деформации, заканчивающаяся разрушением образца.
Хрупкое разрушение льда наблюдается при увеличении напряжения в нем до некоторого предела — предела прочности, и в ряде случаев при действии динамических нагрузок. При определении деформации ледяного покрова последний можно рассматривать как пластинку бесконечных размеров. Такое допущение можно сделать и для речного льда, если длина распределения круговой волны изгиба льда под нагрузкой мала по сравнению с шириной реки. Подобное допущение вполне реально и, кроме того, оно позволяет пренебречь влияниями краевых, условий, предполагал, что действующие на значительном расстоянии от нагрузки внутренние усилия стремятся к нулю.
При выводе дифференциального уравнения изогнутой поверхности сойкой упругой плиты предполагается, что материал ее изотропен. Ледяной покров не является изотропным материалом и применение к нему подобного решения будет оправдано только в том случае, если требуемые для расчета физико-механические характеристики будут даны в виде среднеинтегральных значений для ледяного покрова в целом. Другими словами, для упрощения задачи мы будем иметь дело с абстрагированным изотропным ледяным покровом, основные свойства которого соответствуют среднеинтегральным значениям характеристик действительного ледяного покрова.
Всякое изменение напряженного состояния льда сопровождается переходом некоторого количества воды из одного агрегатного состояния в другое на границе раздела воды и льда.
Пренебрегаем влиянием перемещения нижней границы, обусловленного фазовым переходом льда в воду под действием нагрузки на несущую способность ледяного покрова.
Принимаем, что физико-механические свойства ледяного покрова однородны в горизонтальных направле ниях.
1.3. Упругие характеристики ледяного покрова, модуль упругости и модуль сдвиг а льда
В естественных условиях поведение ледяного покрова, лежащего на упругом жидком основании при действии кратковременной нагрузки, приближается к упругому. С.А. Бернштейн [8] на основании своих наблюдений за поведением ледяного покрова под воздействием движущейся нагрузки считает вполне допустимым в этих условиях характеризовать ледяной покров как мнимоупругое тело.
Присоединяясь к мнению С.А. Бернштейна, С.С. Голушкевич [41] вводит понятие «фиктивной» упругости, возникающей благодаря возвратной реакции поверхности воды.
Несомненно, что в ледяном покрове под воздействием нагрузки происходят процессы локального характера, на которые указывал Б.П. Вейнберг [26], но наличие идеально упругой подстилающей поверхности приводит к почти полному аннулированию остаточной деформации.
Учитывая высказанные соображения, следует отметить весьма важную особенность в работе ледяного покрова: при кратковременном действии нагрузки, не превышающем величины его грузоподъемности из расчета в упругой стадии, ледяной покров ведет себя как упругое тело и к нему применимы классические дифференциальные уравнения теории упругости.
Решение последних возможно только в том случае, если известны следующие упругие характеристики ледяного покрова: модуль упругости и коэффициент Пуассона. Кроме того, необходимы сведения об изменении упругих характеристик в ледяном покрове по слоям и во времени.
Модуль упругости характеризует сопротивляемость льда упругой деформации при растяжении или сжатии. При одностороннем сжатии и растяжении зависимость между относительной деформацией и нормальными напряжениями для льда можно выразить законом Гука.
где ε — относительная деформация сжатия или растяжения;
σ — величина нормального напряжения;
Е — модуль упругости, являющийся коэффициентом пропорциональности, связывающим нормальное напряжение и относительную деформацию.
Для определения модуля упругости применяются два метода: статический и динамический. Сущность статического метода заключается в измерении величины деформации после приложения нагрузки при испытании образцов льда на сжатие, растяжение или изгиб. Динамический метод основан на вычислении модуля упругости по данным замеров скорости распространения по льду упругих колебаний.
Многочисленными исследователями произведено большое количество опытов по определению модуля упругости льда. Анализ полученных данных (приложение 1 [12]) приводит к следующему выводу: величина модуля упругости определяется в основном размером нагрузки (напряжением), уменьшаясь по мере увеличения последней. Разница же в структуре льда и направлении осей кристаллов относительно действия сил не вызывает существенного различия полученных значений модуля упругости.
В теории упругости считается, что деформации происходят в момент приложения нагрузки и полностью исчезают при ее удалении. У льда же сильно проявляется явление упругого последействия и обратимые деформации проявляются не сразу после приложения нагрузки, а нарастают в течение некоторого времени. Соответственно, при удалении нагрузки эта часть деформаций исчезает также не сразу. Поэтому величины упругих (обратимых) деформаций льда зависят в отличие от деформаций чисто упругих тел, от времени, в течение которого приложена нагрузка. Соответственно будет зависеть от времени и модуль, характеризующий зависимость величины деформации от нагрузки.
1.3.1. Опытное определение, модуля упругости озерного льда в полевых условиях
Для определения модуля упругости льда, авторами в период 17-18 января 1970 г. проводились опыты, в которых применялся статический метод исследования. В ледяном слое на озере были выпилены четыре консольные балки (рис. 1.2), размеры и основные характеристики которых приведены в табл. 1.1.
Рис. 1.2 Ледяные консоли, подготовленные к эксперименту для определения модуля упругости льда
Рядом исследователей [27], [138], в том числе и С.К. Уховым [162], модуль упругости определялся на основе экспериментальных данных по начальному прогибу ледяных баночек, загруженных испытательной па-грузкой.
В наших опытах была поставлена цель исследовать закономерность изменения значения модуля упругости льда в зависимости от величины внешней нагрузки и продолжительности ее действия.
Геометрические характеристики ледяных консольных балок
Дата проведения опыта
Температура воздуха, °С
Размеры ледяных консольных балок, см
Момент сопротивления сечения, см 3
Максимальное напряжение при изгибе σ, кгс/см 2 в зависимости от величины нагрузки Р, кгс
Источник: gosthelp.ru
Строительство ледовых переправ
Строительство ледовой переправы целесообразно осуществлять в два этапа:
— на первом этапе — летом — необходимо выполнить весь объем подготовительных работ по подготовке инженерного оборудования переправы, дорожных знаков, необходимой техники и материалов, а также по возможности выполнить все строительные работы на подходах к переправе;
— на втором этапе — после ледостава и наступления устойчивых морозов следует в возможно более короткие сроки выполнить все основные работы по строительству и обустройству переправы.
На первом этапе строительства ледовой переправы необходимо провести следующие работы: устройство подходов к переправе, включая основные и резервные полосы движения; устройство съездов к переправе; углубление, а в отдельных случаях и спрямление русла реки; подготовку механизмов для работы на ледяном покрове зимой; заготовку указательных знаков и ориентирующих вех; закрепление створа переправы; заготовку элементов конструкций сопряжения ледяного покрова с берегом.
Русло реки углубляют прежде всего на перекатах (для снижения скорости воды в реке и предотвращения образования крупных наледей). Для этого при малых глубинах используют бульдозеры или специальные навесные приспособления на мощных тракторах с уширенными гусеницами. Наиболее крупные валуны дробят накладными зарядами.
Работы второго этапа начинают с установки по береговым створам ориентирующих вех и контрольного промера по всей намеченной трассе толщин льда и глубин воды под ним. При необходимости направление трассы корректируют и промеры повторяют.
Для ускорения ледостава ниже по течению реки (на 150. 200 м от створа переправы) с одного берега на другой на поплавках натягивают трос или боны для остановки шуги.
— очищают поверхность льда от снега;
— срезают ледорезной машиной, бульдозерным отвалом или отбойным молотком наплывы льда и торосов;
— односторонне или двусторонне наращивают ледяной покров или усиливают его копейным настилом;
— заменяют ориентирующие вехи маркированными;
— устанавливают утепленные «колпаки» над лунками;
— устанавливают дорожные знаки, шлагбаумы и другие средства инженерного оборудования переправы.
Очистка рабочей полосы переправы от снега допускается при толщине льда не менее 15 см вручную, механизированная очистка — при толщине льда, допускающей продвижение снегоочистителей (табл. 16.1.1, 16.1.2). Для тепловой и механической защиты ледяного покрова на его поверхности следует оставлять слой уплотнённого снега толщиной 3. 5 см.
Снежным отвалам, образовавшимся при снегоочистке на ледяном покрове, следует придавать уклон не менее 6 град., чтобы предотвратить концентрацию напряжений по их кромкам.
После промеров толщины льда по обеим сторонам рабочей полосы трассы определяется необходимая расчетная толщина ледяного покрова и на основе этого — толщина слоя, подлежащего намораживанию. Перед послойным намораживанием переправы необходимо сделать ограждение полосы. При использовании установок типа «Град» потребность в таком ограждении отпадает.
Для контроля толщины намороженного слоя можно ориентироваться на сделанные яркой краской полосы вокруг маркированных вех. В промежутках между вехами толщина слоя определяется визуально. При послойном намораживании каждый последующий слой намораживают только после полного промерзания предыдущего слоя. Качество промерзания проверяется выборочно сверлением контрольных несквозных лунок.
Агрегат «Град» по оси переправы вначале движется по естественному льду, нанося слои льда позади себя, а затем по намороженному льду. Расстояния между позициями льдонаморожения следует выбирать так, чтобы перекрываемые зоны были не менее 5 м и не оставалось непромороженных участков.
При движении агрегата по ледяному покрову на расстоянии 3. 4 м вдоль обочины агрегат намораживает слои соответственно «от себя», «на себя» и сбоку. При выборе каждого из этих вариантов следует исходить из условия совпадения направления струи с направлением ветра.
На малых реках шириной до 200 м льдодождевание можно вести с берега при еще недостаточной толщине ледяного покрова: сначала с одного берега, затем с другого, а потом уже продолжая намораживание со льда.
Если при выборе трассы не удалось обойти полынью, то в процессе возведения переправы ее перекрывают пластмассовой сеткой (которой придан прогиб, равный толщине ледяного покрова), заполняют ледяным щебнем, послойно замораживают. При отсутствии пластмассовой сетки устраивают перехват в виде протянутых крест накрест через полынью жердей, соединенных между собой проволокой, или в виде тросов, закрепленных за вмороженные в лед колья.
Перед сдачей ледовой переправы в эксплуатацию, при определении ее грузоподъемности в диапазонах нагрузок для гусеничных машин массой свыше 60 т и для колесных машин массой свыше 40 т, при решении вопроса о провозе сверхнормативной нагрузки производится провоз по переправе контрольного блока массой, увеличенной на 10 % от номинального значения нагрузки.
Провоз контрольного блока должен сопровождаться определением прогибов ледяного покрова. При этом следует иметь в виду, что, если деформации получаются упругими и полностью восстанавливаются после эксперимента, то переправа считается принятой на заданную грузоподъемность. При наличии остаточных пластических деформаций более 5 % от толщины льда эксперимент прекращается, ледяной покров следует усилить.
Наличие при этом трещин само по себе не является противопоказанием проверки и эксплуатации переправы, но оно свидетельствует об изменении режима работы ледяного покрова под влиянием внешней нагрузки или температурных расширений.
В качестве контрольного блока целесообразно применять набор железобетонных пригрузов постепенно увеличивающейся массы; можно взять ящик с песком переменной высоты, но лучше всего — цистерну с послойно намораживаемой в ней водой.
Контрольный блок по ледовой переправе при малых толщинах льда следует перемещать легким тягачом, а затем и более мощным. Взамен тягача можно использовать на одном берегу электролебедку и на другом — отводной ролик. Для лучшего скольжения по льду контрольный блок целесообразно установить на термолыжи.
Содержание и ремонт ледовых переправ
Для повседневной эксплуатации переправы и выполнения на ней необходимых ремонтных работ назначается специализированная бригада (звено) дорожных рабочих. На действующей ледовой переправе проверяют толщину льда и снежного покрова, температуру воздуха, структуру льда, а также следят за образованием трещин и полыней на трассе и вблизи нее.
Температуру воздуха проверяют ежедневно. При оттепелях следует обязательно определять структуру льда по излому образца со сторонами 20. 30 см, взятого из стенки лунки. Во всех сомнительных случаях надо считать лед игольчатым, т.е. более слабым. Игольчатая структура льда может образоваться через 3 суток после появления талой воды.
При содержании ледовых переправ устраняют неровности на полосе проезда путем скола ледяных горбов и заделки рытвин и колей намораживанием, убирают лишний снег, удаляя его на расстояние не менее 50 м от переправы, меняют изношенные элементы усиления. Снег следует очищать регулярно, оставляя лишь для шероховатости слой утрамбованного снега толщиной 3. 5 см.
При образовании в процессе эксплуатации трещин в ледяном покрове их необходимо сразу же заделать. Несквозные трещины и выбоины достаточно залить водой, и они, как правило, сами надежно смерзнутся. Сквозные трещины при ширине до 15 см следует заполнить колотым льдом и перекрыть настилом.
При образовании сетки трещин или сквозных трещин одного направления длиной более 2. 3 м и шириной свыше 15 см, а также местных сквозных промоин движение по этой полосе переправы следует прекратить и сделать поочередным по одной полосе или перенести на запасную полосу (при наличии ее), а трещины заделать.
Образовавшуюся полынью вблизи переправы искусственно замораживают при помощи хворостяных плавучих тюфяков или заполнения кусками льда. При транспортировке грузов с массой более 60 т на гусеничном и более 40 т на колесном ходу прекращается движение всего остального транспорта на данной полосе.
Не допускаются на переправе какие-либо остановки транспорта. Вынужденные остановки автомобилей не должны превышать величин, указанных в ОДН 218.010-98 [ 9], с учетом фактических запасов прочности ледяного покрова и температуры окружающего воздуха.
На ледовой переправе также запрещается: перемещение транспортных средств в туман или пургу; остановки, рывки, развороты, обгоны автомобилей, заправка их горючим.
На переправу транспортные средства должны выезжать со скоростью не более 10 км/ч без толчков и торможения. Автомобили при этом должны двигаться по переправе на второй или третьей передаче.
Перевозка пассажиров допускается лишь при условии массы-брутто транспортного средства (кроме рейсовых автобусов и автомобилей, перевозящих группы людей), в три раза меньшей допустимой расчетной нагрузки.
Вблизи переправы должны быть запасы песка и других материалов, необходимых в процессе эксплуатации и ремонта. Для возможности эвакуации с рабочей полосы переправы неисправных транспортных средств, вблизи нее должны находиться тягачи с необходимым такелажем.
При появлении на переправе наледной воды необходимо устранить источник ее поступления, засыпать эту воду снегом, кусочками льда и для лучшего промерзания уплотнить этот слой.
При увеличении или уменьшении толщины льда или средней за трое суток температуры воздуха необходимо пересчитать допускаемые нагрузки на ледяной покров. При появлении на ледяном покрове потоков талой воды необходимо преградить ей путь валами из утрамбованного снега.
Во время оттепелей в весенний период рекомендуется движение по переправе организовать в наиболее холодное время суток: утром и ночью.
Весной движение по переправе (прекращается: при появлении на льду колеи, заполненной на большом расстоянии водой; при образовании сквозных трещин шириной более 15 см большой протяженностью; при уменьшении толщины и прочности льда; при разрушении льда у съездов.
Ледовая переправа должна быть оборудована служебными помещениями, спасательными средствами и средствами связи. На обоих берегах у въезда на переправу должны быть оборудованы павильоны для ожидания пассажиров и пешеходов во время закрытия движения по переправе.
Рекомендуется устанавливать дистанцию между автомобилями не менее 30 м и скорость движения не выше 20 км/ч. Тяжелые автопоезда и автомобили (массой более 25 т) пропускают с минимальной дистанцией не менее 70 м впереди и сзади.
На ледовых переправах необходимо устанавливать дорожные знаки, показывающие установленную на данный день грузоподъемность ледяного покрова, скорость движения автомобилей, интервал между ними, часы разрешенного проезда по переправе, заблаговременную предупредительную надпись о переправе. По обеим сторонам переправы на расстоянии 0,5 м от обочин должны стоять хорошо заметные ограничительные вешки с интервалом между ними 15. 20 м. При возможности их следует покрывать светоотражающей пленкой.
Глава 17.
Инструкция по безопасному передвижению по ледовым дорогам, переправам и через водные преграды
Общие требования
17.1.1. Выполнение инструкции [ 29] обеспечивает безопасное передвижение по ледовым дорогам, переправам и через водные преграды.
17.1.2. Непосредственную ответственность за соблюдение правил безопасности при переправах через водные преграды несет лицо, прошедшее ознакомление с инструкцией. Допускать к руководству переправой лиц, не имеющих опыта, запрещается.
17.1.3. Запрещается нахождение людей, кроме водителей, в транспортных средствах при переправах через водные преграды по ледовым дорогам. Перед началом движения по ледовой переправе водитель обязан высадить всех пассажиров.
17.1.4. Переправы через водные преграды при сильном ветре, большой волне, тумане, в темное время суток, а также переправы во время паводков и дождей запрещаются.
17.1.5. Переправы через водные преграды во всех случаях производятся только после тщательной подготовки, включающей:
а) выбор и изучение места переправы;
б) разработку плана мероприятий;
в) проверку переправочных и спасательных средств.
17.1.6. При переправах любым способом особое внимание уделять лицам, не имеющим плавать. Переправа через водные преграды вплавь запрещается.
17.1.7. Лица в нетрезвом состоянии к переправам через водные преграды не допускаются.
17.1.8. Все плавсредства, применяемые для переправы, должны быть исправными и обеспечены необходимыми и в достаточном количестве надежными спасательными средствами. Запрещается переправа на неисправных или ненадежных плавсредствах, не гарантирующих безопасность.
17.1.9. К управлению плавсредствами (катера, моторные лодки) допускаются только лица, имеющие права вождения. На реках с опасными препятствиями управление разрешается только опытным рулевым, хорошо знающим особенности местных рек.
17.1.10. Переправы через водные преграды допускаются только при условии соблюдения общих требований безопасности передвижения:
17.1.10.1. Приемлемое состояние пути: отсутствие больших волн, порогов, перекатов, мелей, отмелей, камней, топляков, завалов, заломов, шуги, ледохода. Скорость течения реки не более 2 м/сек.
17.1.10.2. Исправное техническое состояние средств передвижения: машин, вездеходов, лодок, подвесных моторов, катеров и их оборудования.
17.1.10.3. Наличие опытных мотористов, шоферов, рулевых, гребцов.
17.1.10.4. Наличие и исправное состояние противоаварийных и спасательных средств на машинах, вездеходах, лодках, плотах и катерах: насосы, кожухи, спасательные круги и спасательные нагрудники на каждого пассажира, багры, лопаты, веревки, черпаки, запасные весла и т.п.
17.1.10.5. Безопасное равномерное размещение грузов (без перегрузки сверх нормы и крена).
17.1.10.6. Надлежащее оборудование и безопасное размещение пассажиров (количество людей не должно быть выше нормы).
17.1.11. При возникновении аварийных ситуаций участники переправы обязаны принять меры по оказанию помощи пострадавшим и ликвидации аварии всеми имеющимися средствами.
Источник: poisk-ru.ru
Ледовая переправа это строительство
ОТРАСЛЕВЫЕ ДОРОЖНЫЕ НОРМЫ
ИНСТРУКЦИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЛЕДОВЫХ
ПЕРЕПРАВ
Дата введения 1998-10-01
1. Отраслевые дорожные нормы разработаны ГП РОСДОРНИИ на основе текста, представленного институтом Гипротюменьнефтегаз, с учетом материалов и опыта ГП Росдорнии в области ремонта и содержания дорог, мостов, паромных и ледовых переправ. Кроме того, в инструкции учтены требования ВСН 24-88 «Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог», ВСН 137-89 «Инструкция по проектированию, строительству и содержанию зимних автомобильных дорог на снежном и ледяном покрове в условиях Сибири и Северо-Востока СССР» и других нормативных документов отрасли.
Внесены Федеральной дорожной службой России.
2. Приняты и введены в действие приказом ФДС России 26.08.98 г. N 228
Государственным комитетом по экологии Российской Федерации N 02-12/24-2714 от 05.09.97 г.
Министерством природных ресурсов Российской Федерации N МК 29/2060 от 30.05.97 г.
Центральным управлением по рыбохозяйственной экспертизе и нормативам по охране и воспроизводству рыбных запасов (ЦУРЭН) N 02-03/110 от 18.03.97 г.
Департаментом автомобильного транспорта Министерства транспорта Российской Федерации N ОБД-14/77 от 17.12.96 г.
4. Вводится взамен ВСН 40-68.
Настоящие отраслевые нормы подготовлены главным специалистом ГП Росдорнии к.т.н. Н.Н.Петровым при участии ст. науч. сотр. И.А.Ганеевой и инж. I кат. В.К.Баулиной с использованием материалов В.Г.Чураря (Союздорнии).
Материалы Гипротюменьнефтегаза подготовлены ст. науч. сотр. Г.Я.Томасом при участии рук. гр. Главтюменьнефтегаза В.Л.Петрова и зав. отд. СКБ «Трубопроводтрансмаш» В.П.Елисеева и с использованием рекомендаций к.т.н. Б.И.Попова (Омский филиал СоюздорНИИ), к.т.н. Н.М.Тупицына (СибАДИ), к.т.н.
Ф.И.Птухина, д.т.н. К.Н.Коржавина (НИИЖТ), В.В.Борисова, Г.А.Чухачева, С.А.Пашилова (Нижневартовскнефтедорстройремонт), к.т.н. В.Р.Майера, А.Д.Паздерина, А.Г.Вайнбендера (Гипротюменьнефтегаз), В.Н.Солдатова (Главтюменьнефтегаз), В.М.Шестоперова (ГИБДД УВД Тюменского облисполкома), А.В.Осипова (судоходная инспекция Обь-Иртышского бассейна), В.Н.Боринского, В.Н.Белова (ГУ ГИМС), В.И.Смолина (Тюменьавтодор), М.Ф.Хасанова, Ю.И.Голубева, И.Ш.Ибрагимова (СибПНИИИС), И.П.Бранзбурга (Главтюменьгеология), В.Г.Нестерова (Тюменский облсовпроф), Ю.В.Батиевского, С.Н.Внукова (Ленанефтегазгеология), к.т.н. П.А.Вислобицкого (Киевский филиал ВНИИПК-техоргнефтегазстроя), К.И.Васильева (Главсибкомплектмонтаж), д.т.н. А.В.Линцера (ТюмИСИ).
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящая Инструкция предназначена для инженерно-технического и обслуживающего персонала, занятого изысканием, проектированием, строительством и эксплуатацией ледовых переправ на сети автомобильных дорог общего пользования Российской Федерации, на временных зимних автодорогах и т.д.
1.2. Действие Инструкции распространяется на изыскание, проектирование, строительство и эксплуатацию ледовых переправ.
1.3. Ледовые переправы — это переправы, проложенные по ледяному покрову рек и озер. Эти переправы могут быть частью временных зимних автодорог (автозимников), временно заменять недействующий мост или в зимний период паромную переправу постоянной автодороги.
1.4. Основными задачами устройства и содержания ледовых переправ являются: организация переправы и безопасного пропуска транспортных средств по ним; регулирование движения; наблюдение за состоянием ледяного покрова, деревянных конструкций усиления и съездов на лед; восстановление переправ.
1.5. Статус ледовых переправ, режим их работы, порядок и вопросы оплаты перевозок автотранспорта и пассажиров, а также горючих, опасных грузов и спецтранспорта определяются эксплуатирующими организациями и согласовываются с областными (районными) Администрациями и территориальными органами ГИБДД МВД России в части безопасных условий движения транспорта и пешеходов.
1.6. Ледовые переправы должны иметь пропускную способность, обеспечивающую установленную для них расчетную интенсивность движения, обеспечивать пропуск расчетных нагрузок, безопасные условия пересечения переправы транспортными средствами и пассажирами (пешеходами), безопасность движения автомобилей на переправах и подходах к ним.
1.7. На каждую переправу должны быть разработаны проект переправы и, с учетом ее конструктивных особенностей и местных условий перевозок, правила пользования переправой, регламентирующие порядок пропуска автомобилей и перевозки пассажиров, поведение водителей и пассажиров на переправе и т.д.
Разделы проекта по строительству и эксплуатации ледовой переправы разрабатываются (или корректируются) ежегодно с уточнением интенсивности движения, пропускной и несущей способности переправы.
Транспаранты и плакаты с правилами должны быть установлены перед въездом на переправу.
1.8. В задачи эксплуатации ледовых переправ входят организация работы переправы с установлением режима работы в течение суток; укомплектование переправы штатами, подготовка кадров и повышение их квалификации, решение вопросов оплаты труда и материального стимулирования; поддержание установленного режима эксплуатации дорожных знаков и инженерного оборудования переправы; организация и регулирование движения автотранспорта на переправах и подходах к ним; контроль за весовыми параметрами пропускаемых по переправе нагрузок.
1.9. Основные задачи текущего ремонта и содержания ледовых переправ: следить за толщиной льда и его состоянием, чистотой проезжей части на переправе и подходах, площадок для пассажиров, исправным состоянием съездов и конструкций усиления, проводить ремонт и замену отдельных поврежденных и изношенных элементов этих конструкций, которые не требуют прекращения работы переправы, осуществлять заделку трещин в ледовом покрове.
2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЛЕДОВЫХ ПЕРЕПРАВ
2.1. Ледовые переправы на автомобильных дорогах организуют в случаях отсутствия мостовых переходов, невозможности устройства паромной переправы в зимний период и при образовании на водных преградах требуемого ледяного покрова.
2.2. Ледовые переправы классифицируются:
— по продолжительности эксплуатации — регулярные (возобновляемые на одной и той же трассе каждую зиму в течение ряда лет), временные (возводимые на одну зиму), разовые (возводимые для одного пропуска колонны автомобилей или другого агрегата);
— по расчетной интенсивности движения — переправы I категории с интенсивностью движения свыше 150 авт./сут (приведенных к автомобилю грузоподъемностью 5 тонн) и переправы II категории с интенсивностью движения 150 авт./сут и менее;
— по типу водоема — переправы речные (с быстрым или медленным течением), озерные и морские;
— по солености водоема — переправы через пресные, соленые или водоемы промежуточной солености;
— по характеру ледяного покрова, используемого для движения транспортных средств:
естественный ледяной покров (с очисткой и без очистки его от снега);
покров, утолщаемый намораживанием сверху;
покров, утолщаемый намораживанием снизу;
покров, утолщаемый одновременно с двух сторон;
— по крутизне берегов водоема (90 ‰ и более или менее);
— по длительности зимнего периода с устойчивыми отрицательными температурами;
— по наличию усиления или армирования ледяного покрова и его характеру и конструкции.
2.3. На стадии организации ледовой переправы необходимо решение следующих вопросов:
— определение состава переправы (см. п.п.2.4-2.6);
— предварительный выбор трассы переправы (см. п.п.2.7-2.8);
— определение грузоподъемности ледяного покрова (см. п.п.2.9-2.11);
— определение режима работы переправы (см. п.п.2.12-2.13);
— решение вопросов финансирования работ по изысканию, строительству и эксплуатации переправы (см. п.2.14).
2.4. Ледовые переправы устраиваются в виде двух полос с односторонним движением или в виде одной полосы с поочередным пропуском транспортных средств.
Расстояние между осями полос должно быть не менее 100 м. Ширина полосы устанавливается на 5 м более ширины наиболее габаритного груза, но не менее 20 м для переправ нефтегазопромысловых зимников.
2.5.С обеих сторон переправы необходимо предусматривать, по возможности, место для устройства резервных полос на расстоянии 100 м от основных.
2.6. Назначение состава переправы (определение количества ниток переправы и порядка пропуска транспортных средств по ним) производится на основе расчета ее пропускной способности, которая должна отвечать расчетной интенсивности движения по дороге и составу транспортного потока.
Перспективная расчетная суточная интенсивность движения и состав транспортного потока для ледовых переправ определяется на год ввода переправы в эксплуатацию.
Расчет пропускной способности одной нитки паромной переправы выполняется по методике, приведенной в прил.1.
Если одна нитка переправы не обеспечивает требуемую пропускную способность, то устраивают две и более ниток переправы.
2.7. При определении места переправы выбирают берега реки, промеряют глубины русла и толщины льда, а также определяют качество льда и состояние снежного покрова.
В месте расположения переправ (на 100 м в обе стороны от оси трассы) не должно быть полыней, площадок для заготовки льда, выходов грунтовых вод, мест сброса теплых вод электростанций, нагромождений торосов.
Берега следует выбирать по возможности пологие и удобные для подхода к реке и спуску на лед.
2.8. Ось ледовой переправы рекомендуется назначать в конце плеса, выше переката, где лед более однороден по структуре и толщине.
Трасса ледовой переправы должна быть по возможности прямолинейна и пересекать реку под углом не менее 45°. Минимальный радиус закругления должен быть не менее 60 м. Съезды на лед необходимо устраивать с продольным уклоном не более 60 ‰.
2.9. При организации ледовой переправы на стадии предварительных проработок следует оценить возможную грузоподъемность переправы и требуемые меры по усилению ледяного покрова. Толщину льда на этой стадии можно принимать по данным наблюдений за режимом водоема в створе переправы. Расчетная нагрузка принимается, исходя из состава транспортного потока (см. п.2.5). Определение грузоподъемности ледовой переправы производится по методике, изложенной в прил.2.
2.10. При определении грузоподъемности ледовой переправы по методике прил.2 следует различать: — требуемую толщину льда, определяемую в зависимости от расчетной нагрузки для кристально прозрачного льда; — расчетную толщину льда, определяемую в зависимости от структуры ледяного покрова в створе переправы.
Толщина намороженного льда и принятая конструкция усиления ледовой переправы должны соответствовать пропускаемой нагрузке.
2.12. Режим (график) работы ледовых переправ в течение суток и в течение года определяется эксплуатирующими дорожными хозяйствами, исходя из интенсивности движения, характера грузов, их значения для хозяйства региона, межхозяйственных связей региона, возможности обеспечения этих связей по объездным дорогам в случае закрытия движения по переправе, обслуживаемых пассажиропотоков и других факторов и согласовывается (утверждается) местными (районными, областными) Администрациями.
2.13. В течение суток должна быть обеспечена возможность круглосуточного функционирования переправы. При этом, в соответствии с установленным для данной переправы графиком работы, в целях повышения безопасности перевозок пропуск транспорта общего пользования, ведомственного и индивидуального рекомендуется осуществлять: с 5 до 23 ч (18-ти часовой режим работы) или с 6 до 22 ч (16-ти часовой режим работы). В ночное время при этом режиме работы должен предусматриваться пропуск автомобилей милиции, скорой медицинской помощи, пожарной охраны, ГИБДД, служб безопасности и других при выполнении ими неотложных служебных заданий.
При интенсивном движении по дороге может быть предусмотрен круглосуточный график работы переправы.
В суточном графике работы переправы должны быть предусмотрены перерывы для отдыха и приема пищи обслуживающим персоналом, а при невозможности перерывов — скользящий график отдыха и приема пищи с осуществлением соответствующих подмен лиц обслуживающего персонала.
3. ИЗЫСКАНИЕ ЛЕДОВОЙ ПЕРЕПРАВЫ
3.1. После предварительного выбора створа ледовой переправы через водоем (см. п.п.2.7-2.8) на стадии организации переправы или в процессе изысканий, проводимых при выборе трассы зимника в целом, приступают к детальному изысканию ледовой переправы. Желательно начать их летом и осуществить при этом сбор сведений о режиме водоема и характерных особенностях района предварительно выбранного створа переправы (по данным местной гидрометеослужбы и других соответствующих организаций, по результатам опроса жителей-старожилов и т.д.).
3.2. В начале зимы месторасположение створа уточняется сначала визуальным осмотром с берега или с вертолета, а затем обследуется изыскательской группой в составе не менее трех человек (см. п.10.3). При этом проверяется, чтобы вблизи места переправы не было выхода грунтовых вод, теплых сточных вод, наледей, перекатов, близлежащих мысов основного берега водоема или островов на его акватории, больших перепадов уровней воды, значительных скоростей течения.
3.3. Кроме того, при уточнении и обследовании створа ледовой переправы устанавливаются:
— возможность использования кратчайшего расстояния по поверхности ледяного покрова и торосистых участков реки (где снежный покров меньше, а толщина льда вследствие этого больше);
Источник: docs.cntd.ru