Железнодорожное земляное полотно

эксплутационных условиях именно вагоны, а не локомотивы оказывают наибольшую нагрузку на путь, причем, не только по массовости приложения нагрузки, но и по величине реализуемых сил и вызываемых ими деформаций. К этому следует добавить, что фактические силы и напряжения зачастую бывают выше расчетных вследствие того, что грузовые вагоны имеют большие допускаемые отклонения по ходовым частям и перегруз, доходящий до 17%.

Раздел II.

Определение напряжений на основной площадке и в теле

земляного полотна

2.1. Определение напряжений на основной площадке земляного полотна Расчетная формула для определения напряжений на основной площадке земляного полотна имеет вид:

, где  - напряжение на основной площадке земляного полотна;

 - напряжение на основной площадке, вызванное давлением основной расчетной шпалы под ее подрельсовым сечением;

 - напряжения, обусловленные давлением смежных шпал с одной и другой стороны от расчетной (под подрельсовым сечением).

, где  – параметр, учитывающий материал шпал (дерево), =0,8;

m – коэффициент характеризующий концентрацию напряжений от давления шпалы на балласт по направлению от краев подошвы к ее оси.

,

;

где А- коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l_ш, ширину шпалы b и глубину h, при h=65 см, b=25см, A=0,267, с₁=0,190, с₂=0,093

Расчетная схема  определения напряжений на основной площадке земляного полотна на рис.5.

Вагон 4х-осный, лето, прямая:

Шпала №1

1 ось :

Х=l₁-l_ш= 185-55=130 см

k=0,0100

2 ось :

Х= l_ш =55 см

k=0,0100

 кгс;

 кгс/см².

Шпала №3

1 ось :

Х= l_ш =55 см

k=0,0100

2 ось :

Х= l₁+l_ш =185+55=240 см

k=0,0100

 кгс;

 кгс/см²;

 кгс/см²

 кгс/см²

 кгс/см²

Определяем напряжения на основной площадке земляного полотна:

 .

2.2. Определение напряжений в теле земляного полотна

Расчетная схема для определения напряжений на рис.6.

Характеристики для определения внешних нагрузок на основную площадку:

Р_вс – нагрузка от верхнего строения пути,

Р_вс = 16 кПа;

b_вс – ширина от нагрузки верхнего строения пути,

b_вс=4,81 м  – для однопутного участка;

b_о – ширина от нагрузки подвижного состава,

b_о=2,75 м;

р – нагрузка от подвижного состава, р=σ_h= 66 кПа;

, где σ_о – общее напряжение в теле земляного полотна от верхнего строения пути и подвижного состава;

σ_всi – напряжение в теле земляного полотна от верхнего строения пути;

σ_рi - напряжение в теле земляного полотна от подвижного состава.

;

Таблица 5

№ точки	Zi , м	От веса ВСП						От поездной нагрузки						σо
		y	bвс	y/bвс	z/bвс	Yр	σвсi	y	bо	y/bо	z/bо	Yр	σрi
0	0	0	4,81	0	0	1,0	0,16	0	2,75	0	0	1,0	0,66	0,82
1	4	0	4,81	0	0,83	0,51	0,082	0	2,75	0	1,454	0,41	0,27	0,352
2	8	0	4,81	0	1,663	0,38	0,061	0	2,75	0	2,909	0,21	0,14	0,201
3	12	0	4,81	0	2,495	0,243	0,039	0	2,75	0	4,364	0,15	0,10	0,139

Раздел III.

Проектирование бесстыкового пути

3.1. Расчет бесстыкового пути по условию прочности

, где  - напряжения в кромках подошвы зимой, кгс/см²;

k_з – коэффициент запаса, k_з = 1,3;

= 4000 кгс/см², допускаемые напряжения;

;

где =25.

Таблица 6.

Локомотив ВЛ-23	Четырехосный вагон
Прямая: =1255,0	Прямая: =1284,4
Выбираю наименьшее:
Кривая: =1398,2	Кривая: =1480,7
Выбираю наименьшее:
Прямая:                                 кгс/см2
Кривая:                                  кгс/см2

3.2. Расчет бесстыкового пути по условию устойчивости

;

где - площадь поперечного сечения рельса, для Р65 ;

, где  = 2,5;

;

где k_у = коэффициент запаса на устойчивость, k_у =1,5.

;

где  - критическая температурная сила;

 - уклон первоначальной неровности пути, =2‰; =3‰;

А, m - параметры, зависящие от типа рельса и плана линии,

Прямая: А=5830, m=0,585; кривая: А=2815,m=0,2835.

k₁ – коэффициент зависящий сопротивления балласта, k₁=0,8;

k₂– коэффициент зависящий от эпюры шпал, k₂=0,9/1;

k₃– коэффициент зависящий от степени затяжки клеммных и закладных болтов, k₃=1.

Таблица 7.

Прямая	Кривая

Сравниваем рассчитанное изменение температуры рельсов относительно температуры закрепления по условию устойчивости подошвы рельса с нормативным и выбираем меньшее из них, при условии что не превышает 30%. Иначе берем рассчитанное  изменение температуры рельсов.

Прямая :

 - идет в дальнейший расчет;

Кривая :

 - идет в дальнейший расчет;

3.3 Определение возможного интервала закрепления рельсовой плети на постоянный режим эксплуатации

Фактическая годовая амплитуда температуры рельсов определяется по формуле:

, где

Расчетная годовая амплитуда определяется по формуле:

, где  - допускаемый интервал закрепления рельсовых плетей.

;

;

Так как Т_р > Т_А возможна укладка и эксплуатация бесстыкового пути без сезонных разрядок напряжений.

График возможного интервала закрепления рельсовой плети на постоянный режим эксплуатации представлен на рисунке 7.

Раздел IV.

Проектирование и расчет пойменной насыпи

4.1. Определение расчетных характеристик грунтов.

1) Грунты насыпи в состоянии естественной влажности:

, где

 - коэффициент внутреннего трения грунта;

 - угол внутреннего трения грунта, ;

 - удельное сцепление грунта (для насыпи), .

2) Грунты насыпи, находящихся во взвешенном состоянии:

, где

 - удельный вес воды,

3) Грунты основания насыпи во взвешанном состоянии:

Таблица 6.

Состояние грунта	γ	f	с
Естественная влажность	1,91	0,545	1,8
Насыпь во взвешенном состоянии	0,978	0,463	1,26
Основание насыпи во взвешенном состоянии	0,954	0,456	1,12

4.2. Определение минимального коэффициента устойчивости насыпи

Задача проектирования высокой пойменной насыпи решается подбором, т.е. сначала задаются очертания насыпи, затем проверяют ее устойчивость