Расчетную температуру воздуха в полости коаксиальной термоопоры t_пк в уровне естественной поверхности грунта вычисляют по формуле

при этом t_пкв и t_нкв – температурные добавки за счет разности температуры воздуха t_в и фоновой температуры грунта t_ф соответственно на уровне естественной поверхности грунта и на глубине h_нк.

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.

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.

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.

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.

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:

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.

1, 2 – основная площадка и откос подходной части насыпи соответственно; 3 – ненарушенная территория; 4 – устой; 5 – промежуточная опора; 6 – продольная ось моста

1 – пролетное строение моста; 2, 3 – основная площадка и откос насыпи соответственно;

4 – ось симметрии; P – плотность снега

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: