Работа написана на основании обобщения литературных данных, а также многолетних исследований автора по вопросам воздействия льда на сооружения в условиях ледохода сибирских рек, выполненных в 1934—1961 гг. (сначала в Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта, а с 1952 г. в лаборатории ледотермики Транспортно-энергетического института Сибирского отделения Академии наук СССР).

Предисловие
Введение

Часть I. Характер взаимодействия льда и сооружений

Глава I. Некоторые особенности весеннего ледохода рек СССР
1. Основные положения
2. Особенности весеннего ледохода крупных рек Сибири
3. Особенности весеннего ледохода некоторых крупных рек Европейской части СССР, текущих с севера на юг
4. Изменение условий ледохода, вызванное регулированием рек
5. Особенности весеннего ледохода на малых реках

Глава II. Характер взаимодействия льда и сооружений
1. Основные положения
2. Работа опор мостов при подвижках льда
3. Работа мостовых опор в период полного ледохода
4. Работа мостовых опор в период редкого льда
5. Особенности работы раздельных бычков водосливных плотин
6. Динамическое и статическое воздействие льда на сооружения большой протяженности
7. Истирающее действие ледяного покрова
8. Влияние формы опоры на условия её работы
9. Краткие выводы

Глава III. Разрушения и повреждения сооружений, вызванные действием ледяного покрова
1. Общие положения
2. Некоторые случаи разрушения сооружений и аварий, вызванные давлением льда

Часть II. Обзор физико-механических свойств речного льда

Глава IV. Рост и исчезновение ледяного покрова
1. Исходные положения
2. Некоторые особенности строения льда
3. Динамика изменения толщины ледяного покрова
4. Особенности ледяного покрова водохранилищ

Глава V. Упругие и пластические свойства льда
1. Основные закономерности деформирования
2. Упругие свойства
3. Пластические свойства

Глава VI. Предел прочности льда
1. Состояние вопроса
2. Предел прочности весеннего льда при сжатии
3. Предел прочности льда при местном смятии
4. Влияние скорости деформирования на величину предела прочности речного льда
5. Предел прочности весеннего льда при изгибе
6. Предел прочности льда при срезе
7. Предел прочности весеннего льда при растяжении
8. Влияние размеров образца
9. Рекомендуемые значения предела прочности

Глава VII. Влияние формы опоры в плане
1. Основные положения
2. Исследования автора
3. Обсуждение результатов

Часть III. Давление льда на опоры сооружений

Глава VIII. Прорезание крупных льдин опорой с вертикальной режущей гранью
1. Общие положения
2. Анализ предложенных ранее методов расчета
3. Анализ действующих Технических условий и норм
4. Расчетные зависимости
5. Сопоставление с опытными данными
6. Рекомендуемый приём определения наибольшего давления льда
7. Границы применения рассмотренного метода
8. Некоторые выводы

Глава IX. Случаи остановки малых льдин
1. Исходные положения
2. Состояние вопроса
3. Основы предлагаемого приема расчета
4. Случай треугольного очертания режущей грани опоры
5. Случай полуциркульного очертания режущей грани опоры
6. Краткие выводы

Глава X. Случаи раскалывания льдин опорами
1. Исходные положения
2. Обзор предложенных ранее способов расчета
3. Основы предлагаемого метода расчета
4. Схема действующих сил
5. Раскалывание льдин небольших размеров
6. Раскалывание малых льдин
7. Сопоставление с опытными данными
8. Краткие выводы

Глава XI. Влияние угла наклона ледорезной грани
1. Вводные замечания
2. Роль наклона ледорезной грани
3. Возможные расчетные схемы
4. Случай разрушения крупных льдин путем среза
5. Разрушение крупной льдины путем изгиба
6. Анализ действующих Технических условий и норм
7. Предлагаемый способ расчета
8. Численные примеры
9. Краткие выводы 

Глава XII. Учет деформаций опор сооружений.
1. Опоры с вертикальной гранью
2. Коэффициент податливости
3. Опоры с наклонной ледорезной гранью

Глава XIII. Влияние формы опоры в плане на величину давления льда
1. Случай прорезания крупных льдин
2. Случай остановки малых льдин
3. Случай раскалывания льдин
4. Краткие выводы

Часть IV. Давление льда на сооружение большой протяженности и другие случаи

Глава XIV. Статическое давление льда на сооружения
1. Особенности явления
2. Температурный режим ледяного покрова
3. Обзор методов определения давления
4. Полевые определения статического давления льда
5. Рекомендации СН 76—59
6. Статическое давление льда на отдельные опоры
7. Краткие выводы

Глава XV. Динамическое давление льда на сооружения большой протяженности
1. Общие замечания
2. Воздействие льда на сооружения с вертикальной гранью
3. Воздействие льда на сооружения с наклонной гранью
4. Движение льда под углом к фронту сооружения
5. Краткие выводы

Глава XVI. Другие случаи воздействия льда
1. Воздействие примерзшего к сооружению ледяного покрова
2. Давление, возникающее при нагромождениях льда на сооружения
3. Истирающее действие льда
4. Давление свободно плавающего ледяного поля при навале

Часть V. Натурные способы определения давления льда на опоры сооружений

Глава XVII. Существующие способы определения
1. Вводные замечания
2. Обзор определений давления льда в натурных условиях
3. Некоторые выводы

Глава XVIII Скорость движения льдин до встречи с опорами
1. Исходные положения
2. Относительная скорость движения отдельно плывущей льдины
3. Коэффициент общего сопротивления воды движению льдины
4. Влияние ветра на скорость движения льдин
5. Краткие выводы

Глава XIX. Анализ движения крупных льдин после встречи с опорами сооружения
1. Схема явления
2. Условия движения ледяного поля
3. Предложения Ф.И. Быдина
4. Анализ условий движения льдин
5. Запас энергии, необходимой для полного прорезания льдины
6. Энергетический баланс крупных льдин в период их прорезания опорами
7. Необходимые условия для остановки льдины у опоры
8. Некоторые выводы

Глава XX. Предлагаемый способ определения давления льда в натуре
1. Сущность предлагаемого способа
2. Первый способ определения давления льда
3. Второй способ определения давления льда
4. Новая аппаратура для определения размеров и скорости ледяного поля
5. Краткие выводы

Часть VI. Опыт определения фактического давления льда на сооружения кинематическим методом

Глава XXI Опыт использования кинематического метода
1. Вводные замечания
2. Объем и результаты проведенных исследований
3. Определение давления льда в натуре

Глава XXII Сопоставление фактического давления льда с расчётным
1. Вводные замечания
2. Расчетные зависимости
3. Примеры подсчета
4. Результаты сопоставления фактического давления льда с расчётным
5. Краткие выводы

Часть VII. Пропуск льда и величина ледосбросных отверстий

Глава XXIII Особенности пропуска льда в створе сооружения
1. Вводные замечания
2. Учет условий пропуска льда при назначении схемы общего расположения сооружений
3. Некоторые особенности работы раздельных бычков водосливных плотин
4. Динамическое давление льда при сбросе в нижний бьеф
5. Характер мероприятий по облегчению пропуска льда через сооружения

Глава XXIV. Определение размеров ледосбросных отверстий
1. Вводные замечания
2. Назначение ширины ледосбросных отверстий
3. Толщина переливающегося слоя в ледопропускных отверстиях
4. Предлагаемая методика расчета
5. Примеры расчёта
6. Краткие выводы

Часть VIII. Выводы и заключения

Глава XXV. Основные выводы и предложения
Литература
Список некоторых сокращений, принятых в библиографических примечаниях

Содержание работы

В результате проведенного исследования в данной работе:

а) освещаются некоторые особенности весеннего ледохода рек СССР с использованием натурных наблюдений над вскрытием многих рек Сибири;

б) выясняется фактическая картина работы ледорезов опор сооружений в различные периоды ледохода и классифицируются случаи разрушения льдин. Этот раздел использует наши натурные наблюдения, поставленные в 1933—1961 гг. на реках Сибири;

в) рекомендуются расчетные значения предела прочности льда (в период вскрытия реки) сжатию, смятию, изгибу, срезу и разрыву. Помимо литературных данных, и прежде всего работ И.П. Бутягина, используются обширные экспериментальные исследования автора по определению прочности льда непосредственно в период весеннего ледохода, а также по выяснению влияния скорости нагружения, температуры льда, местного смятия и ориентировки давления относительно оси кристаллов. Выясняется весьма существенная роль размеров образца, явления местного смятия, а также скорости нагружения и обосновываются расчетные значения предела прочности в реальных условиях работы опор;

г) освещается влияние формы опоры в плане на сопротивление ледяного покрова на основе предпринятых экспериментов по вдавливанию в речной лед штампов различной формы и теоретических разработок. Подчёркивается, что опоры с более острым очертанием режущей грани требуют значительно меньших усилий для внедрения в лед. Рекомендуется ввести в расчеты коэффициент формы опоры и предлагаются его численные значения;

д) выдвигаются новые способы определения давления льда на опоры сооружений при прорезании, остановке и раскалывании льдины с учетом влияния климатических особенностей района, формы опоры в плане и профиле, явления местного смятия и скорости движения льдин. Расчетные зависимости обосновываются теоретическими соображениями и приводятся к простой, компактной форме, удобной для практического использования;

е) выясняется роль наклона ледорезной грани как фактора, облегчающего разрушение ледяного покрова. Указывается на возможность разрушения ледяного покрова наклонной гранью ледореза не только путем изгиба, но и путем среза. Показывается, что разрушение путем среза широко распространено, и рекомендуется способ определения давления льда в этом случае, а также в случае изгиба. Обращается внимание на то, что наклонная ледорезная грань должна применяться лишь в крайних случаях, после тщательного обоснования. Приводятся соображения в пользу того, что вместо дорогих опор с наклонной гранью иногда можно применять вертикальные опоры с более острым очертанием режущей грани;

ж) предлагается простой и достаточно точный способ определения действительного давления льда на опоры сооружений в натуре на основе проведенного анализа условий движения крупной льдины, прорезаемой опорами. Показывается, что при разрушении крупного ледяного поля опорами сооружения существенную роль играет дополнительная энергия потока, образуемая за счет трения о нижнюю шероховатую поверхность льдины. Рассматривается вопрос о скорости движения льдины в условиях полного ледохода и редкого льда. Излагается опыт применения этого метода и проводится сопоставление фактического давления льда с расчетными по различным методам;

з) рекомендуется метод определения минимально допустимого пролета моста или отверстия гидротехнического сооружения, исходя из условия беззаторного пропуска льда.

Бесспорно, что настоящая работа не исчерпывает всех вопросов проблемы, в связи с чем в заключение высказываются соображения о задачах дальнейших исследований. Статическое давление ледяного покрова рассмотрено в настоящей работе не так подробно, так как оно имеет существенное значение главным образом для сооружений большой протяженности (плотины), имеющих обычно значительные размеры и в связи с этим успешно выдерживающих давление льда при соблюдении надлежащего эксплуатационного режима.