Проектирование пойменной насыпи

         1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЙМЕННОЙ  НАСЫПИ

         1.1 Проектирование основной  площадки

       Мощность  и надежность пути зависят от объема перевозок. Основной показатель технико-экономического характера – грузоподъемность. Согласно требованиям СТНЦ-Ц-01-95 по заданной грузонапряженности  Т=25 млн.ткм/км в год назначается II категория линии. Допускаемое минимальное значение радиуса круговой кривой для линии II категории в случае временного перехода применительно к особо трудным условиям принимается R=800 м. Физико-механические характеристики приведены в табл.1.1

     Таблица 1.1. Физико-механические характеристики грунтов.

 

       Ширина  основной площадки назначается из условия  размещения на ней верхнего строения и обочин земляного полотна. На двухпутных участках кривых вычисляется по формуле (1.1)

B_II=b+Δb+M+Δm,                                                                                               (1.1)

где b-ширина площадки на прямых однопутных участках, Δb-уширение основной площадки на кривых участках; M-расстояние между осями смежных путей на прямом участке; Δm-габаритное уширение межпутного расстояния кривых. Параметры для расчета назначены по таблицам (1.1)-(1.3) / /

B_II=6,6+0,4+4,1+0,19=11,29 м

       Для отвода атмосферной воды от верха  земляного полотна основная площадка проектируется в виде горизонтальной площадки, для земляного полотна из скальных, крупнообломочных и дренирующих песков.

     

Рис.1.1. Очертание  верха основной площадки земляного полотна.

         1.2 Проектирование откосного  укрепления.

         1.2.1 Выбор типа  укрепления.

       Откосы  пойменных насыпей необходимо защищать не только от вредного воздействия  природных факторов, но и от воздействия в период паводков. Выбор типа укреплений делают на основании технико-экономического расчета. Укрепление укладывается 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 и непучинистым то целесообразно укрепление откосов предусмотреть бетонными или железобетонными плитами (рисунок 1.2).

       Незатопляемая часть откосов (берма) укрепляется  крупнообломочной отсыпкой 10-15 см.  

         1.2.2 Назначение крутизны  откосов.

       Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам для насыпей типового профиля и затем уточняется расчетом общей устойчивости насыпи с учетом ее подтопления.  Крутизна откосов назначена: в верхней части до отметки бермы - 1:1.5,  а крутизна откосов подтопляемых берм – 1:2.

         1.2.3 Размеры берм

Рисунок 1.2 Схема укрепления откоса бермы бетонными  свободно лежащими плитами на геотекстиле.

       Бермы пойменных насыпей предназначены  для обеспечения их общей устойчивости и защиты откосов от размыва. Отметка бровки бермы определяется по формуле:

Г_б = ГВВ + h_н + h_п + Δz + a,                                                                           (1.2)                                                      

где ГВВ- горизонт высоких вод; h_н- высота наката подходящих волн;   h_п и Δz – соответственно высота подпора воды у моста и высота ветрового нагона; а- величина запаса, принимаемая для средних и больших мостов 0,5 м.

       Если  применяется плитное покрытие то высота наката определяется:

h_н= ,                                                                                                            (1.3) 

где и h – длина и высота волны соответственно, м.   

h_н= =2,15 м                                                      

Г_б=224+2,15+0,15+0,25+0,5=227,05 м                                                                           

       Ширина  бермы поверху первоначально  принимается 5 м. Ее поверхности           

придается поперечный уклон 40 ‰ в сторону бровки бермы. Конструкция укрепления приведена на рисунке 1.2 с указанием всех размеров и отметок.

         1.3Требуемая плотность насыпи

         1.3.1 Методика расчета  плотности и напряжений грунта  насыпи

       Характеристикой плотности грунта является его плотность  в сухом состоянии, т.е. масса частиц в единице объема грунта:

ρ_g=                                                                                                                  (1.4)

где  - плотность частиц грунта, т/м³; - расчетное значение коэффициента пористости, при котором обеспечивается его работа упругой стадии.                                                                                    (1.5)

где  и определяются из компрессионной кривой (рисунок 1.3),  и - коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно, по ветвям нагрузки и разгрузки при напряжении , e_он и e_ор  - коэффициенты пористости грунта при напряжении , σ_вс, σ_р и σ_γ  - напряжения от веса верхнего строения пути, подвижного состава и собственного веса  грунта; К – коэффициент, учитывающий многократность, продолжительность и способ приложения нагрузки, равный 1,1 – 1,6 в зависимости от положения расчетного слоя грунта.

       Расчет  требуемой плотности грунта сводится к определению напряжений в наиболее загруженном сечении насыпи, которым  является ось земляного полотна. Величины и вычисляются в соответствии с линейной теорией упругости.

       Напряжение  от собственного веса грунта определяется по формуле:

                                                                                                     (1.6)

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

,                                                                                                    (1.7)        

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:

                                                                                                  _(1.8)                          где W – влажность грунта, доли единиц, g – ускорение свободного падения.

         1.3.2 Расчетная схема  и действующие нагрузки

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

       Высота  насыпи определяется как разность отметок  проектной бровки  Г_пр и земли Г_з. При дренирующих грунтах проектная бровка превышает профильную на двухпутном участке пути на 0,4 м.

Н=Г_пр-Г_з                                                                     (1.9)

       Для двухпутного участка пути Г_пр  определяется по формуле                               Г_пр=Г_бр+0,4=235+0,4=235,4 м                                                                                            Н=235,4-220,5=14,9 м

       Поперечный  уклон основания, не учитывается, т.к. грунты при возведении насыпи уплотняются  горизонтальными слоями.

       На  основной площадке показывается действующее  давление в виде полосовых прямоугольных напряжений от подвижного состава и верхнего строения пути.

       Интенсивность вибродинамической нагрузки от  подвижного состава определяется по формуле:

P₀=                                                                                                              (1.10)                      где P-осевая нагрузка, n-число осей в тележке, -длина жесткой базы тележки.

Рисунок 1.4 Расчетная схема к определению требуемой плотности грунта насыпи.

       Значения P, n и l_жб принимаются из приложения В /  / для пассажирского вагона.

Таблица 1.2 Характеристики подвижного состава.

 

       Длина железобетонных шпал составляет b_o=2,7 м                                             =69,21 кПа.                                                                                                              

В расчет принимается  как перспективная нагрузка.

       Давление P_вс от веса верхнего строения пути и ширину b_вс этой полосовой нагрузки можно назначать по таблице 1.5/   /, с учётом типа рельсов и рода шпал которые следует принимать для линий  II категории – Р65,шпалы железобетонные.

       Параметры полосовой нагрузки от веса строения верхнего пути для рельсов Р65 для двухпутного участка принимаем: среднюю ширину полосы нагрузки b_вс=9,1 м, и среднее давление на основную площадку при железобетонных шпалах P_вс=17 кПа.

         1.3.3 Расчет необходимой  плотности грунта насыпи.

       Расчет  необходимой плотности грунта ведется  по формулам (1.4)-(1.8).

       Для точки 0 (на основной площадке):

                      ;    

       Для значений и по компрессионной кривой  (рис. 1.4) принимаем: