Мост на ММГ

Мосты - важные элементы транспортной инфраструктуры, поддерживающие непрерывность движения транспорта (автомобильного, железнодорожного, трубопроводного) в течение всего года. Геотехнический мониторинг таких объектов на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) и анализ устойчивости основания вызывает необходимость прогнозировать температурный режим оснований с учетом различных климатических сценариев, неравномерного снегонакопления, солнечной радиации, фильтрации воды и оценивать отепляющее влияние расположенных вблизи таких водных объектов, как например, озера. Данный пример рассматривает отепляющее влияние реки на мостовой переход. Прогнозный расчет температурного режима основания моста проводился в программном комплексе Frost 3D.

Проектируемый участок расположен в Ямало-Ненецком автономном округе, в области распространения ММГ. Прогноз температурного режима грунтов основания выполнен с учетом гидрологического и температурного режима реки, оказывающей негативное влияние на ММГ.

Цель проведения расчета: подтвердить достаточность мероприятий по термостабилизации грунтов, необходимых для сохранения проектного температурного состояния ММГ, используемых по I принципу согласно СП 354.1325800.2017

Инженерно-геологическое строение:

В верхней части разреза распространены пески и супеси, а пределах долины реки – пески. Ниже встречаются суглинки и супеси слабозасоленные, подстилаемые песками. Тип засоления – морской.

Геокриологические условия:

ММГ преимущественно сливающегося типа. У подходов к мосту температура грунтов изменяется от -4 до -1,5°С, ближе к реке температура грунтов повышается до -2,5…-0,4°С, непосредственно под рекой и её поймой расположен талик глубиной до 15 м. Мощность сезонно-талого слоя (СТС) составляет 1,2 - 2,0 м.

Гидрологические условия:

Сток реки – сезонный, продолжительностью 4 месяца. Питание смешанное, преимущественно – за счет таяния снега и выпадения осадков. Ширина русла в межень – от 10 до 25 м, глубина – до 0,5 м. В период половодья (июнь) ширина реки непосредственно под мостом увеличивается до 45 м, а глубина реки – до 4,1 м. Скорость течения реки достигает 1,5 м/с. Для участка характерна заболоченность.

Гидрогеологические условия:

Грунтовые воды отсутствуют. В летний период возможно образование надмерзлотных безнапорных вод («верховодки») в пределах сезонно-талого слоя. Участок относится к сезонно подтапливаемому в естественных условиях. Для участка строительства возможно наличие межмерзлотных вод (криопегов), однако при проведении изысканий они не были встречены.

Климат:

Климат субарктический, с продолжительной суровой зимой и холодным летом. Среднегодовая температура воздуха составляет -8,0 °С. Среднегодовая скорость ветра – 6,2 м/с. За зиму с максимальной продолжительностью метелей (общих и низовых) снегоперенос составляет 1500 м³/м, величина максимального объема переносимого снега по преобладающему направлению за зиму - 390 м³/м.

Железнодорожный металлический мост прямой в плане, пересекает реку под прямым углом, состоит из трех металлических пролетных строений и имеет схему 34+88+34 м, общая длина моста составляет 156 м. Расчетная нагрузка С14.
Для центрального пролета применена металлическая ферма длиной 88 м с ездой понизу. Пролетные строения длиной 34 м - балочные металлические с ездой поверху.
Мостовое полотно – безбалластное на железобетонных плитах. Мост однопутный.
Опорные части для металлической фермы длиной 88 м – катковые литые, пролетные строения длиной 34 м опираются на секторные металлические опорные части.
Промежуточные опоры безростверковые, состоят из металлических труб диаметром 2,4 м в количестве 3 шт., заполненных бетоном с металлическими каркасами в верхней части, с коаксиальными вставками из труб диаметром 1,42 м. Столбы расположены в линию поперек моста и объединены в верхней части металлическим ригелем.
Для моста принята конструкция устоев раздельного типа, в которой вертикальная нагрузка с пролета передается на сваи в количестве 7 шт., а горизонтальное давление от насыпи воспринимается подпорной стенкой. Подпорная стенка состоит из железобетонных блоков, которые устанавливаются на плиты ПАГ-14 и подготовку из мелкого скального грунта или щебня. Для уменьшения горизонтального давления насыпи на подпорную стенку тело насыпи армируется слоями геотекстиля.

Для устоев моста предусмотрена установка наклонных и вертикальных термостабилизаторов длиной 11 м в 3 ряда по обеим сторонам железной дороги, всего – по 46 термостабилизаторов.
Для промежуточных опор предусмотрены термоопоры диаметром 1,42 м с коаксиальной вставкой, на каждой промежуточной опоре - по 3 термоопоры. Охлаждение грунта происходит в зимний период за счет конвекции воздуха в полости опоры.

Срок эксплуатации мостов может достигать 100 лет, поэтому необходимо использовать термостабилизаторы с соответствующим сроком службы и с возможностью обслуживания (например, для дозаправки хладагентом).

На первом этапе моделирования производится адаптация модели. Необходимо построить геологическую модель и подобрать свободные параметры (теплопроводность снегового покрова) граничных условий таким образом, чтобы температура грунтов и величина СТС при расчете на длительный срок (сотни лет) совпадала с данными, полученными в результате изысканий. Результатом этапа адаптации является температурное распределение на момент начала строительства.

2	На этапе строительства адаптированная геологическая модель дополняется следующими объектами: подходами к мосту; опорами моста и отсыпкой конусов; термостабилизаторами и термоопорами.

На этапе эксплуатации производится оценка теплового влияния моста на грунты основания с учетом мероприятий по термостабилизации. Также учитываются зоны повышенного или пониженного снегонакопления в пределах моста, уровень, температура и напор воды в реке.
В ряде случаев (например, когда планируется возведение моста за короткий промежуток времени) возможно совмещение этапа строительства с этапом эксплуатации. Для ряда мостов этап строительства может длиться несколько лет, в течение которых произойдет сильное изменение рельефа (i – помимо поэтапного возведения строительных конструкций моста и подходных насыпей к изменениям рельефа также можно отнести удаление растительности и переформатирование водотоков), и в таком случае рекомендуется разделять этапы строительства и эксплуатации.

В составе программного комплекса Frost 3D поставляются модули Frost.Свая и Frost.Осадка. С помощью модуля Frost.Свая можно произвести расчет несущей способности свайного основания с учетом полученного во Frost.Термо трехмерного распределения температур. С помощью модуля Frost.Осадка в рамках рассматриваемого примера возможно производить расчет осадки насыпи.

Прогноз температурного режима грунтов основания моста в
программном комплексе Frost 3D

Постановка задачи

Объект строительства

Мероприятия по термостабилизации

Моделирование температурного режима грунтов основания

Выводы

О компании

Связаться с нами

Информация