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

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.

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.

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.

4.2. Определение минимального коэффициента устойчивости насыпи

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