МПС   РФ

Иркутский Государственный Университет

Путей сообщения 
 
 
 

Факультет: «  Строительство железных дорог » 
 

Кафедра: « Путь и путевое хозяйство » 
 

      

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

" Проектирование и расчёт земляного полотна" 
 

                                

                            

                                     Выполнил:

 студент  гр. С-01-4у

                                      Байков В. О. 

                                     Проверил:

                                      Ковенькин Д. А.

 

               
 

  

Иркутск 2004 г.

 

Содержание

 

Введение

 

    Земляное  полотно - наиболее ответственный элемент  железнодорожного пути, его несущая конструкция. От его надежности зависят техническая скорость движения поездов и разрешающая статическая нагрузка на рельсы, передаваемая от колесных пар вагонов, а через них масса поезда, провозная и пропускная способность железнодорожной линии.

    Проектирование  земляного полотна, в основном, ведется  индивидуально.

    В данном курсовом проекте решаются следующие  вопросы:

    - проектируется поперечный профиль  пойменной насыпи;

    - определяются напряжения и требуемая  плотность грунта пойменной

       насыпи;

    - выбирается укрепление откосов  и определяется отметка бермы;

    - производится расчет тела насыпи  на устойчивость;

    - определяются ожидаемые осадки  основания насыпи.

 

Часть I.  Проектирование насыпи и расчет ее

устойчивости

1.  Составление расчетной схемы и определение нагрузок

1.1. Определение высоты  насыпи

 

    Определяется  высота насыпи как разность отметки  профильной бровки и отметки земли;

    Н_н=ОБ-03,                                                            (1)

    где ОБ - отметка профильной бровки = 230 м;

     0З - отметка земли = 210 м.

    Н_н = 230-210= 20 м  

    Грунт а) тело насыпи 6в – Супесь легкая крупная;

               б) основание насыпи 10а – суглинок легкий.

1.2. Нагрузки, действующие  на земляное полотно

 

    Силами,  вызывающими напряженное  состояние  грунтов, являются:

• нагрузка от подвижного состава (Рп);
• вес верхнего строения пути (Рвс);
• вес вышележащих слоев грунта.

 

    1.2.1. За внешнюю нагрузку Рп (кПа)  принимается наибольшее динамическое напряжение на основной площадке насыпи, определяемое для расчетной единицы подвижного состава в подрельсовом сечении по "Правилам производства расчетов верхнего строения пути на прочность"

    1.2.2. В качестве расчетных единиц  подвижного состава принимаются грузовые вагоны.

    1.2.3. Нагрузка от подвижного состава Рп(кПа) принимается по графикам  в зависимости от расчетной скорости движения V(км/ч)=100км/ч, типа вагонов, осевых нагрузок 4-х осных вагонов Р (Т/ось)=250 кН и типа верхнего строения пути (Р65 деревянные.).

    Рп= 74 кПа.

    1.2.4. Внешние нагрузки от веса верхнего строения пути Рвс (кПа) принимаются по таблице в зависимости от типа верхнего строения пути.

    1.2.5. Эпюры нагрузок Рп и Рвс  принимаются прямоугольной формы.  Величины a_н, а_в, b_вс, b_в, b_н, берутся из таблицы в зависимости от типа верхнего строения пути.

    Ширина  основной площадки зависит от категории  проектируемой линии и  рассчитывается с учетом уширения в кривой. По заданию  категория дороги – II, радиус кривой – 400 м. Данные берутся из таблиц 2,3,4. С учетом этих данных рассчитываем ширину основной площадки.

    b=11,7+0,50+4,1+0,24=16,54 м.                                              (2) 

    1.2.6 Динамическое состояние насыпи, возникающее при проходе поезда  и выражающееся в проявлении  динамических сил колеблющихся масс грунта, диссипативных сил и снижения сопротивления грунтов сдвигу, учитывается интегрально с помощью интегрального параметра J. Для данного варианта J не учитывается, т.к. по заданию насыпь сложена из мелких песков.

    2. Определение напряжений  и требуемой плотности грунта

    в теле насыпи

 

    Подсчеты напряжений и требуемой плотности грунта в теле насыпи целесообразно выполнить в табличной форме (табл.1).

    Объемный  вес грунта:

     ,                                                      (4)

    

    Если , необходимо произвести перерасчет, приняв за исходное для точки 1 значение γ_o-1. 

    В точке 2 напряжение от собственного веса грунта определяется, приняв .

    Расчеты ведутся аналогично расчетам для  точки 1. Если в результате

     , производят перерасчет, приняв  за исходное для точки 2 значение  γo-2. По аналогии ведутся расчеты  по определению плотности и  объемного веса грунта для остальных точек. По полученным величинам σbc-i, σp-I, σγ-I, σa-I, σo-I, εo-I, γск-I и γo-I  строим графики. Далее необходимо найти среднее значение величин εo-ср, γск-ср и γo-ср. 

 

    

 

 

    3. Проектирование поперечного  профиля насыпи

 

    3.1. Проектирование поперечного профиля  насыпи производится на основе  расчетов ее устойчивости.

    Ширина  земляного полотна поверху (основная площадка) новых железных дорог на прямых участках пути в пределах перегонов принимается по нормам, приведенным в таблице 2 методического указания №1.

    Ширина  земляного полотна на линиях всех категорий на участках, расположенных в кривых, следует увеличивать с наружной стороны кривой на величину, указанную в табл.3 методического указания №1.

    Габаритное  уширение междупутного расстояние м на кривых участках при равном возвышении наружных рельсовых плетей

    Земляное  полотно на подходах к большим  мостам должно быть уширено на 0,5м  в каждую сторону на протяжении 10м от задней грани устоев, а на последующих 25м постепенно сведено до нормальной ширины.

    3.2. Крутизна и форма откосов насыпей  зависят от их высоты и свойств  грунтов. Крутизна откосов не подтопляемой части насыпи и перелома крутизны назначаются по данным табл.5 СТН Ц-01-95 по методическому указанию №1. Подтопляемый откос запроектированных берм должен быть запроектирован 1:2

    3.3. Назначают ширину берм 4-5 м по  условиям производства укрепительных работ.

    Запроектированный поперечный профиль насыпи проверяется расчетом на устойчивость. Если есть поперечный уклон местности, то на устойчивость рассчитывается низовой откос. Конструкция насыпи считается устойчивой при коэффициенте устойчивости К> 1,5. Расчет устойчивости откосов целесообразно выполнять в табличной форме (табл.6) методического указания №1. 

    3.4. Расчет устойчивости откосов  выполняется в следующем порядке:

    3.4.1. Определяются расчетные характеристики  грунта насыпи и ее основания с учетом подтопления.

      Характеристики грунта тела насыпи  выше границы подтопления принимаются по данным расчета плотности из табл. 1:

    

    

      

    

    Где и углы внутреннего трения грунта и сцепления грунта берутся из табл.2 методического указания №1.

    Характеристики  грунта тела насыпи в зоне гравитационных вод.

                                             (5)

    

    

      кПа

    Характеристики  грунта основания насыпи.

                                          (6)

    

    

    

            Воздействие внешних нагрузок от верхнего строения пути Р_вс и поездных Р_п заменяется весом фиктивных столбов грунта.

                                                   (7)

     ;

    в_о=2,75 м. (длина шпалы);

    в_вс=4,53 м.

    

    Запроектированный поперечный профиль насыпи вычерчивается  на миллиметровой бумаге в масштабе 1:100 или 1:200 с нанесением всех отметок. 

    Коэффициент устойчивости  К подсчитывается по упрощенной формуле: 

                                      (8)

    Все расчёты сводятся в таблицу 2.

    3.4.2.Сопротивление       грунта       сдвигу      оценивается       коэффициентом устойчивости насыпи при динамическом состоянии грунта к _дин: 

    К_дин=К/а_д≥ η_п*η_t/η_c                                               (9) 

    где а_д    - коэффициент динамики, принимаемый по табл.7 методического указания №1. а_д=1,064

    η_п     - коэффициент ответственности сооружения принимаем 1,20;

    η_t -коэффициент сочетания нагрузок = 1,0;

    η_с     - коэффициент условий работы = 1,0 

    К_дин=0,686/1,064=0,645 

    (К)=1,20*1,0/1=1,20 

    т.к. 0,645<1,2 поперечный профиль корректируется в зависимости от величины . 
 

     %                           (10)

    

    т.к. >20% необходимо уполаживание откосов на 0.25 положе нормальной крутизны и уширение бермы до 10м.

 

 
 
 
 

 

4.Выбор  типа укрепления  откосов

 

    Укрепление  подтопляемой части насыпи производится при заданных параметрах волнового режима в пойме реки. Необходимо знать высоту волны h=1, среднюю длину волны n=10,95 и скорость течения воды вдоль откоса v=3,2 м/с.

4.1. Укрепления из  бетонных и железобетонных  плит