Проектирование железнодорожного пути на обходе

1 Проектирование пойменной насыпи

1.1 Проектирование основной площадки

Мощность и надёжность пути зависят от объёма перевозок. Основной показатель технико-экономического характера – грузонапряжённость.

Согласно требованиям СТН-Ц-01-95 /1/, по заданной грузонапряжённости Т=9 млн.т./км. в год, назначается III категория линии.

Допускаемое минимальное значение радиуса круговой кривой для линии III категории, в случае временного обхода применительно к особо трудным условиям, принимается R=600м.

Физико-механические характеристики приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 Физико-механические свойства грунтов

	№ грунта	Тип грунта	ρs т/м3	αКП м	I0, доли	Кф м/с	Wm, Wp %	Wl %	Jp %	Усл. номер	W %	с, кПа	φ
Тело насыпи	7б	Супесь лёгкая	2,69	0,6	0,04	10-7	13	17	4	7б	14	8	26
Основание	11в	Суглинок лёгкий пылеватый	2,71	1,5	0,08	10-9	18	28	10	11в	23	8	17

Ширина основной площадки назначается из условий размещения на ней ВСП и обочин земляного полотна.

          На двухпутных участках:

        В_II = b + Δb +M + Δm                                                   (1.1)

b – ширина площадки на прямых однопутных участках

Δb – уширение основной площадки на кривых участках

M – расстояние между осями смежных путей для прямого пути

Δm – габаритное расширение междупутного расширения в кривых

          Для III категории ж/д линии с минимальным радиусом кривых R=600 м., примем,

b=7,3 м

Δb=0,5 м

M=4,1 м

Δm=0,22 м

          Данные приняты по таблицам 1.1-1.3 /2/.

          Вычислим ширину основной площадки:

          В_II = 7,3 + 0,5 + 4,1 + 0,22 = 12,12 м.

          Для отвода атмосферной воды от верха земляного полотна, основная площадка конструируется в виде треугольника, с высотой 0,2 метра на двухпутном участке насыпи из глинистых грунтов и недренирующих песков.

 

Рисунок 1.1 Форма верха основной площадки

1.2 Проектирование откосного укрепления

1.2.1 Выбор типа укрепления

Откосы пойменных насыпей необходимо защищать не только от вредоносного воздействия природных факторов, но и от волнового воздействия в период паводков.

Укрепление укладывают на слой обратного фильтра из щебня или геотекстиля с целью предотвращения вымывания и выноса частиц грунта из насыпи после схода паводка. Так как грунт относится к слабопучинистым, целесообразно укрепление откосов предусмотреть бетонными или железобетонными плитами.

Незатапливаемая часть откосов бермы укрепляется посевом семян многолетних трав слоем 8-10 см.

1.2.2 Назначение крутизны откосов

Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам для насыпей типового профиля /6/

      Для глинистых грунтов крутизна откосов назначается в зависимости от консистенции грунта, которая определяется по показателю текучести.

                                                                                (1.2)

 = 0,25 – полутвёрдая консистенция

     Крутизна откосов назначена – в верхней части до 6 м. – 1 : 1,5; ниже 6м до отметки Г_Б – 1 : 1,75, подтопляемой бермы 1 : 2.

1.2.3 Размеры берм

          Бермы предназначены для обеспечения устойчивости пойменной насыпи и защиты откосов от размыва. Отметка бермы определяется по формуле:

                                                   (1.3)

       h_н – высота наката на откос фронтально подходящих волн;

       h_п – высота подпора воды у моста (0,1 м);

       Δz – высота ветрового нагона (0,15 м);

       a – величина запаса (0,5 м);

       ГВВ – горизонт высоких вод (243,6 м)

          Высота наката на откос фронтально подходящих вод для плитного покрытия вычисляется по формуле

                                                                               (1.4)

       λ – длина волны; (11,6 м)

       h – высота волны; (1 м)

          Ширина бермы поверху первоначально принимается равной 5 м. Её поверхности придают поперечный уклон 40% в сторону бровки бермы.

          Конструкция укрепления приведена на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 Конструкция укрепления подтопляемой части откоса железобетонными плитами

1.3 Требуемая плотность грунта насыпи

 

1.3.1 Методика расчета плотности и напряжения грунта насыпи

          Характеристикой плотности грунта является его плотность в сухом состоянии.

                                                                                   (1.5)

r_s – плотность скелета (2,69 т/м³);

e_o – расчётный коэфицент пористости

                                                            (1.6)

    где  

 и    - коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно, по компрессионной кривой (рисунок 1.3) по ветвям нагрузки и разгрузки при постоянной части напряжения:

,

и    - коэффициенты пористости грунта при общем напряжении

           

σ_вс, σ_р и σ_γ  - напряжения от веса верхнего строения пути, подвижного состава и собственного веса грунта.

Величины σ_вс, σ_р вычисляются в соответствии с линейной теорией упругости /6/.

К – коэффициент, учитывающий многократность, продолжительность и способ приложения нагрузки

    

Рисунок 1.3 Компрессионная кривая супеси лёгкой

Напряжение от собственного веса грунта определяется по формуле:

                                                                                 (1.7)

          где  - средний удельный вес грунта i – го слоя насыпи, кН/м

 - толщина i – го слоя насыпи, м.

                                                                                  (1.8)

где  γ_i-1 и γ_i  –удельный вес грунта соответственно в (i-1)-й и i-й точках, кН/м³

Удельный вес грунта определяется по формуле:

,                                                                                  (1.9)

где W – влажность грунта

 g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с.

          Расчёт напряжений по формулам (1.7) - (1.9) ведётся методом попыток совместно с расчётом требуемой плотности грунта.

 

1.3.2 Расчётная схема и действующие нагрузки.

На расчётной схеме (рисунок 1.4) изображается основная часть насыпи. На основной площадке показаны действующие давления в виде полосовых прямоугольных нагрузок от подвижного состава и верхнего строения пути.

При недренирующих грунтах высота насыпи определяется по формуле:

Н_р = Г_бр – Г_з                                                                       (1.10)

        Н_р = 257 – 240,2 = 16,8 м

          Интенсивность вибродинамической нагрузки от подвижного состава определяется по формуле:

                                                                              (1.11)

где P – осевая нагрузка расчётной подвижной единицы, (216кН); /1/

            n – число осей в тележке (3);  /6/