Проектирование и расчет пойменной насыпи. Проектирование мероприятий по обеспечению стабильности выемки

Содержание

1   Проектирование и расчет пойменной насыпи…………

1.1  Определение требуемой плотности…………………….

1.1.1  Исходные данные. Определение нагрузок и составление расчетной схемы…..

1.1.2  Определение напряжений в земляном полотне………………………..

1.1.3  Методика определения требуемой плотности грунта в теле насыпи………

1.1.4  Расчет требуемой плотности грунта в нулевой точке…………….

1.1.5  Расчет требуемой плотности грунта в первой точке…………

1.1.6  Расчет требуемой плотности грунта во второй точке…………..

1.1.7  Выводы………………….

1.2  Определение параметров волнового воздействия и верхней границы

            укрепления откосов насыпи………………………………..

1.2.1  Расчет укрепления откосов земляного полотна……………………..

1.3  Проектирование поперечного профиля пойменной насыпи

      на основе расчетов ее устойчивости…………………………

2  Проектирование мероприятий по обеспечению стабильности выемки………

2.1  Проектирование и расчет дренажа

2.1.1  Оценка технической эффективности дренажа…………………….

2.1.2  Выбор типа дренажа и места его заложения………………………….

2.1.3  Расчет глубины заложения дренажа………………..

2.1.4  Определение расхода воды в дренаже………………..

2.1.5  Гидравлический расчет дренажа……………….

2.1.5.1  Подбор дренирующего заполнителя…………….

2.1.5.2  Подбор дрены и проверочный расчет пропускной способности труб……..

2.1.6  Проектирование трассы. Основные положения по проектированию………..

2.1.7  Проектирование основных элементов траншеи………….

2.2  Пректирование термозащитных покрытий как второго возможного варианта

             ликвидации пучин выемки………………………………..

2.2.1  Выбор типа подушки………….

2.2.2  Выбор толщины подушки……………………….

2.2.3  Выбор эпюры интенсивности пучинообразования……………….

2.2.4  Проектирование продольного профиля подушки…………….

2.2.5  Проектирование поперечного профиля подушки

2.3  Сравнение вариантов ликвидации пучин в выемке и подбор

       конкурентоспособного………………………………………………

3  УИРС………………

Литература…………..

Приложение А……………………………

1 Проектирование и расчет пойменной насыпи

1.1  Определение требуемой плотности грунта в

теле насыпи

1.1.1   Исходные данные. Определение нагрузки и составление расчетной схемы

Исходные данные для расчета пойменной насыпи следующие:

Тип локомотива ВЛ 10, рельсы типа Р 50, шпалы железобетонные, высота насыпи 18,3 м.

На земляное полотно действуют нагрузки от подвижного состава, веса верхнего строения пути с учетом сливной призмы и веса вышележащих слоев грунта самого земляного полотна.

Нагрузка от подвижного состава является временной, а от веса верхнего строения пути и грунта земляного полотна – постоянно действующей.

В практических расчетах за нагрузку от веса верхнего строения земляного полотна принимаем в виде полосовой нагрузки (В₀), для рельса типа Р 50 и подрельсового основания из табл. 1.1 [1] выбираем следующие исходные данные:

В₀ = 8,4 м;

Р_вс = 15,8 кПа;

Р_вс(2) = 66,5 кН.

Интенсивность поездной нагрузки зависит от типа обращающихся локомотивов и для заданного типа

Значение интенсивности полезной нагрузки определяется из выражения:

                           P_n = ,                                        (1)

где        l_ж.б. – длина жесткой базы;

             _ш – ширина плиты или длина шпалы, _ш  = 2,75

             Р_к – статическая нагрузка колеса на рельс;

             - количество осей, входящих в состав жесткой базы.

По [2] определяем значение Р_к, ,_. l_ж.б.

    Р_к = 115 кН;

     = 2;

    l_ж.б. =  300 см = 0,3 м.

Таким образом, Р_n по формуле 1.1 плучаем

Р_n =  = 55.76 кПа.

Общая схема нагрузок от подвижного состава и верхнего строения пути представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Расчетная схема

1.1.2  Определение напряжений в земляном полотне

Под воздействием поездной нагрузки, веса верхнего строения пути и веса самой насыпи возникают напряжения. Расчет вертикальных напряжений производится по схеме упругого полупространства загруженного полосовой нагрузкой, которая заменяет действие временной и постоянной нагрузки.

Напряжение в любой точке земляного полотна определяется по формуле:

                                     s_о = s_n + s_{всп +} s ,                                                   (2)

где s_n –  напряжение, вызываемое действием поездной нагрузки ;

       s_всп – напряжение, вызываемое весом верхнего строения пути ;

       s – напряжение, вызываемое собственным весом грунта.

   При расчете напряжений в земляном полотне применяют теорию линейно деформируемых тел. Из этой теории известно, что для прямоугольной полосовой нагрузки напряжения определяются по формуле

                                  s = - (₁ + sin 2₁ - ₂ -  sin 2₂)                                    (3)

Углы ₁ и ₂ считают положительными, если их отсчитывают от вертикалей, ограничивающих нагрузку, по часовой стрелке. Знак минус в формуле указывает на то, что напряжение сжимающее.

Вертикальные напряжения от веса верхнего строения пути s_всп определяются по формулам

                                                ₁ =  arctg  ;                                                  (4)

                                                 ₂ = -arctg  ;                                                 (5)

Рисунок 2 – Напряжение от верхнего строения пути

₁ =   = 9,15 м ;      ₂ =  Н = 18,3 м .

           ¹₁ =  arctg  = 0,6831 рад         ¹₂ = -arctg   = -0,2350 рад

           ²₁ =  arctg  = 0,3415 рад         ²₂ = -arctg   = -0,1175 рад

Вертикальные напряжения от поездной нагрузки s_n  по второму пути определяются по следующим формулам

                                           ₁ =  arctg ;                                                               (6)

                                           ₂ =  -arctg ;                                                              (7)

Рисунок 3 – Напряжение от поездной нагрузки по второму пути

          ¹₁ =  arctg = 0,5984 рад ;        ¹₂ =  -arctg = -0,2978 рад ;

         ²₁ =  arctg = 0,2992 рад ;        ²₂ =  -arctg = -0,1489 рад ;

    Вертикальные напряжения от поездной нагрузки s_р  по первому пути определяются по следующим формулам

                                             ₁ =  arctg ;                                                             (1.9)

                                             ₂ =  -arctg ;                                                           (1.10)

Рисунок 1.4 – Напряжение от поездной нагрузки по первому пути

                 ¹₁ =  arctg = 0,1503 рад ;        ¹₂ =  -arctg = -0,1503 рад ;

                  ²₁ =  arctg = 0,0751 рад ;        ²₂ =  -arctg = -0,0751 рад ;

s¹_вс = -(0,6831 + sin (2 * 0,6831) + 0,2350 -  sin (2 (-0,2350))) =-4,7 кПа ;

s²_вс = -(0,3415 + sin (2 * 0,3415) + 0,1175 -  sin (2 (-0,1175))) = -2,349 кПа ;

s¹_р-2 = -(0,5984 + sin (2 * 0,5984) + 0,2978 -  sin (2 (-0,2978))) = -16,19  кПа ;

s²_р-2 = -(0,2992 + sin (2 * 0,2992) + 0,1489 -  sin (2 (-0,1489))) = -8,097 кПа ;

s¹_р-1 = -(0,1503 + sin (2 * 0,1503) + 0,1503 -  sin (2 (-0,1503))) = -5,43 кПа ;

s²_р-1 = -(0,0751 + sin (2 * 0,0751) + 0,0751 -  sin (2 (-0,0751))) = -2,71 кПа .

   Вычисляем суммарное напряжение s¹_р и s²_р от  поездной нагрузки

s¹_р = 16,19 + 5,43 = 21,62 кПа ;

s²_р = 8,097 + 2,71 = 10,807 кПа .

1.1.3  Методика определения требуемой плотности грунта

 в теле насыпи