Проектирование пойменной насыпи трапецеидальной формы со сливной призмой

1 Проектирование пойменной насыпи

1.1 Назначение основных конструктивных элементов

Основные конструктивные элементы насыпи:

- основная площадка;

- откосы;

- бермы;

- водоотводная канава.

Предварительно назначаются по нормативам /1-3/ для типовых поперечных профилей, а затем корректируются расчетами прочности, стабильности и устойчивости. Форма основной площадки зависит от вида грунта и количества путей. В данном курсовом проекте трапецеидальная форма со сливной призмой. 

Физико-механические характеристики грунтов тела насыпи и основания представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Физико-механические характеристики грунтов.

Вид грунта	Номер грунта	, т/	, м	, доли	, м/с	, ,  %	, %	, %	, %	, кПа	, град
Песок мелкий	4б	2,66	0,3	0,01		8	-	-	12	4	36
Супесь легкая крупная	6б	2,68	0,4	0,03		12	14	2	12	6	27

Ширина основной площадки назначается из условия размещения на ней верхнего строения пути и обочин с учетом категории новой железнодорожной линии, вида грунта насыпи, количества путей и радиуса кривой. Применительно к заданию для I пути участка вычисляется ширина основной площадки земляного полотна:

где  – нормативная ширина основной площадки на прямом участке пути, /3, таблица 9/, м;

 – уширение основной площадки в кривой, /3, таблица 10/, м;

               На основной площадке действует давление в виде прямоугольных полосовых нагрузок от подвижного состава, верхнего строения пути и защитного слоя.

Интенсивность вибродинамической нагрузки от состава определяется по формуле

где  – нагрузка на ось расчетной подвижной единицы, кН /4, приложение 3/;

       – число осей в тележке /4, приложение 3/;

       – длина жесткой базы тележки, м /4, приложение 3/;

       – длина шпалы (длина деревянной шпалы – 2,75 м);

      1,3 – коэффициент, учитывающий вибродинамическое воздействие.

Таким образом, подвижная нагрузка распределяется вдоль оси пути по длине жесткой базы, поперек оси пути – по длине шпалы.

Верхнее строение пути принимается в зависимости от категории железной дороги по СТН-Ц /3/:

- для линий II категории – Р65, шпалы железобетонные (балласт щебеночный толщиной 35 см на песчаной подушке толщиной 20 см).

Так как р₀ ˃ 80 кПа, то принимаем предельную величину нагрузки, таким образом, р₀ = 80 кПа.

               -80 кПа – предел для глинистого грунта, Р_О

Для отвода атмосферных осадков от основной площадки при сооружении земляного полотна из глинистых не дренирующих грунтов с отсыпкой защитного слоя она проектируется горизонтально для двухпутной  линии (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Форма основной площадки

Крутизна откосов насыпи /3, таблица 11/ назначается по виду и консистенции глинистого грунта.

Для глинистого грунта № 10б, полутвердой консистенции, крутизна откосов составляет:

- в верхней части до 6 м – 1:1,5;

- в нижней части от 6 до 12 м – 1:1,75;

- подтопляемый откос бермы 1:2.

Для защиты от волнового воздействия паводков откосы в зоне подтопления укрепляются каменной наброской по слою обратного фильтра из геотекстиля. Выше границы подтопления откосы укрепляются посевом семян многолетних трав по слою растительной земли.

Бермы пойменной насыпи предназначены для обеспечения общей устойчивости откосов и защиты их от размыва. По первому условию определяется минимально необходима ширина берм, а по второму – их высота.

Схема к определению высоты бермы приведена на рисунке 1.2.

Отметка бровки бермы (отметка верха ее укрепления) определяется по формуле

где ГВВ – горизонт высоких вод;

 – высота наката на откос фронтально подходящих волн, м;

 – высота подпора воды у моста, м;

 – высота ветрового нагона волны на откос, м;

 – величина запаса, равная 0,25.

где  – длина волны, м;

 - высота волны, м.

Ширина бермы первоначально принимается равной 5 м, а затем уточняется расчетом общей устойчивости откосов. Поверхности бермы придается уклон в сторону бровки бермы, равный 40‰.

Рисунок 1.2 – Схема к определению высоты отметки бровки бермы

1.2 Расчет требуемой плотности грунта насыпи

Цель расчета – определить дифференцированные по высоте насыпи значения требуемой плотности для их достижения в процессе послойной отсыпки и уплотнения грунта.

Высота насыпи определяется по формуле

   так как грунт не дренирующий и есть защитный слой, то

где  – отметка профильной бровки основной площадки, м;

       – отметка земли, м;

       - высота защитного слоя, м.

На основной площадке действует давление в виде прямоугольных полосовых нагрузок от подвижного состава, верхнего строения пути и защитного слоя.

Интенсивность вибродинамической нагрузки от состава определяется по формуле

где  – нагрузка на ось расчетной подвижной единицы, кН /4, приложение 3/;