青藏公路上的铁棒是干什么用的?为什么青藏铁路两边有热棒?

热棒是一种高约4米、内部中空、外部有散热片的金属柱子。它们的存在就像是一个个为地基准备的无需能源的“空调”。热棒的根部有很多空心管通入路基之中,当路基受热有水汽出现,这些水汽就会顺着空心管道上升至热棒中。

青藏公路上的铁棒是干什么用的?为什么青藏铁路两边有热棒?

当你来到青藏高原,你会在铁路旁发现一个特殊的现象:

不时会有一排排均匀拉伸的金属管插入地下,闪过路基。

这些金属管安装在路面两侧,露出地面的部分有两米长。

它们是什么?

实际上,这些金属管被称为热棒

这些金属管在内地很少见,不要小看它们。他们可以发挥很大的作用!它是用来冷却冻土的。

冻土是指温度低于0时,有冻结水的土壤或松散岩石。根据冻融变化,冻土可分为季节性冻土、隔年冻土和多年冻土。

由于青藏高原海拔高、气温低,多年冻土分布广泛。季节性永久冻土和隔年永久冻土可以在中国,北部和西部的广大地区找到,而黑龙江, 青藏高原、天山和北部的阿尔泰山是永久冻土的“领地”。

随着温度的变化,土体会多次冻融,容易导致土体结构破坏、地基承载力降低、边坡失稳等不良后果。

冻土的存在给青藏高原的道路基础设施带来了巨大的挑战。

当青藏铁路修建在冻土地区时,筑路技术问题成了一大难题。由于冻土含冰量高,温度升高时冻土会融化下沉,所以路基也会下沉;但到了冬天,气温下降,路基结冰后又会上升。这种温度依赖性沉降对铁路也是一种危害。而且地表冻土融化,会形成一个融湖。当它出现在铁路路基下时,容易造成严重的灾害。因此,青藏铁路的建设者们煞费苦心地研究并找到了一种冷却冻土的方法,而沿着路基架设热棒就是其中的一个环节。

青藏公路上的铁棒是干什么用的?为什么青藏铁路两边有热棒?

热棒是一种金属柱,高约4米,内部中空,外部有散热片。他们的存在就像一个没有能量的基金会准备的“空调”。在热棒的根部,有许多空心管通向路基。路基加热时有水蒸气,水蒸气会沿着空心管上升到热棒。另外,高原气温低,风大。冷风吹过热棒,散热器会带走热量,水蒸气会冷却凝结。这样一个环节完成后,原来的热量就不会在路基中积累,路基就可以保持低温。同时,热棒可以持续向路基下的冻土输送低温,保持冻土稳定。冻土保持稳定状态后,路基自然不会起起伏伏,反而会成为道路稳定的支撑。

在整套冻土降温措施中,除了热棒,高架桥还架设在砾石、冻土区和不稳定通风路基上。

高架桥铁路在高含冰量和冻土的湿地地区穿越冻土区时,用桥梁代替路基将铁路与冻土隔离。例如,青藏铁路清水河大桥就是这样一座特殊的桥梁。片状通风路基是另一种充满智慧的创造。这种特殊路基的很多细节,从它的名字就能看出来。例如,它是由冻土上的碎石制成的。片岩的存在改变了冻土的不稳定性。石头之间的孔隙可以通过空气,热空气上升,冷空气下降。在冷空气的保护下,冻土会保持相对稳定。另一种通风管道路基的设计原理类似。空气在通风管道中流动时,带走了多余的热量,使冻土保持低温,从而保证了地基的稳定性。

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