Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

___________________________________________________________________________

Кафедра "Железнодорожный путь"

проектирование и расчёт элементов

обходного пути

Методические указания

для выполнения курсовой работы

по специальности «Мосты и тоннели»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

Изложена методика расчета поперечного профиля пойменной насыпи; выбора места заложения и типа дренажа, установление его основных конструктивных параметров рельсовой колеи обходного пути.

Данное методическое указание необходимо для выполнения курсовой работы по дисциплине «Железнодорожный путь на мостах», а также для выполнения отдельных разделов дипломного проектирования, связанных с проектированием конструкций и содержания железнодорожного пути на мостовых переходах.

Предназначено для студентов ПГУПСа специальности "Мосты и тоннели".

© Петербургский государственный

университет путей сообщения,

2007

© Абдулфатах М.Х., Л,С, Блажко Захаров В.Б Соловьев В.В.

СОДЕРЖАНИЕ

1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА . 4

1.1 Проектирование поперечного профиля пойменной насыпи . . . . 4

1.2 Определение расчётных характеристик грунта . . . . . . . . . 5

1.3 Расчёт устойчивости откосов пойменной насыпи . . . . . . . . 9

1.4 Расчёт устойчивости откосов предпортальной выемки . . . . . . 16

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ ДРЕНАЖА . . . . . . . . . . 19

2.1 Расчёт глубины заложения дренажа и выбор типа дренажа . . . . .21

2.2 Расчёт расхода воды в дренаж . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.3 Расчёт пропускной способности дренажной трубы . . . . . . . . 26

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЬСОВОЙ КОЛЕИ НА ОБХОДНОМ ПУТИ 27

3.1 Расчёт возвышения наружного рельса в кривых . . . . . . . . . 27

3.2 Определение длины переходных кривых и основных элементов для устройства обходного пути . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

3.3 Укладка укороченных рельсов на кривой . . . . . . . . . . . 33

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . . . . . . . . . . . . . . 36

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .37

1 Проектирование и расчет земляного полотна

Подробные теоретические сведения и методические указания по рассматриваемому вопросу и нормативные данные можно найти в [1, 2, 3].

1.1 Проектирование поперечного профиля пойменной насыпи

В масштабе 1:100 или 1:200 необходимо вычертить поперечный профиль насыпи с учетом ее высоты, категории железной дороги, рода грунта, поперечного уклона местности, высоты подтопления и др.

Ширина основной площадки земляного полотна ,В_о.п , на прямых и кривых участках пути в зависимости от категории железной дороги и рода грунтов определяется по [4]. В курсовой работе можно принимать ширину основной площадки для однопутного участка 6,5 м, для двухпутного—10,6 м.

Ширину насыпей поверху на расстоянии 10 м от задней грани устоев больших мостов необходимо увеличить не ме­нее чем на 0,5 м в каждую сторону от оси полотна с пере­ходом на нормальную ширину на последующих 15 м.

Крутизну откосов насыпи, проверяемой расчетом на устойчивость, рекомендуется установить, исходя из следующих соображений: верхняя часть высотой до 6 м – крутизна откосов 1:1,5; средняя часть высотой 6-8 м – с крутизной откосов 1:1,75 и нижняя часть – с крутизной откосов 1:2.

Для связных грунтов, в зависимости от высоты насыпи и условий ее работы, выбирается либо поперечный профиль с последовательным уположением откосов, либо профиль с присыпкой бермы (рис.1.1). Последний вариант может быть рекомендован для пойменных насыпей. При этом ширина бермы поверху колеблется от 2 до 13 м, что зависит от

отметки горизонта высоких вод (ГВВ), обшей высоты насыпи и других факторов. Поперечный уклон бермы 2-4% в полевую сторону.

Далее необходимо убедиться, удовлетворяет ли техническим требованиям положение низовой бровки бермы относительно ГВВ. Для этого определяется величина запаса на незатопление h_з, м, по формуле

, (1.1)

где h_нв – высота набега волны, м;

h_под – высота подпора воды, вызываемая стеснением русла водотока, м;

а_н – запас по высоте насыпи, м (для насыпей у мостов через большие и средине реки а_н = 0,50 м; для насыпей у мостов на малых водотоках а_н = 0,25 м).

∆h – ветровой нагон, м (∆h+h_под может быть принят в курсовой работе равным, 0,1 – 0,3 м;

1.2 Определение расчётных характеристик грунта

К расчетным характеристикам грунта, влияющим на устойчивость земляного полотна, относятся: влажность грунта, Wⁱ, %, объемный вес,  ⁱ , т/м³ , удельное сцепление, Сⁱ, т/м², коэффициент пористости, _o , угол внутреннего трения, ⁱ , град._,

Расчётные характеристики грунта части пойменной насыпи, находящейся при естественной влажности

Объемный вес грунта сухой насыпи, , т/м³, при котором будут возникать лишь упругие деформации, может быть определен по формуле

, (1.2)

где  _н – удельный вес грунта насыпи при естественной влажности, т/м³;

W^/ – влажность грунта в процентах от веса скелета (весовая влажность грунта в теле насыпи), в курсовой работе W^/ , %, задаётся;

–коэффициент пористости грунта насыпи, который при упрощенных расчетах определяется из выражения как

, (1.3)

где n – пористость грунта насыпи, %.

Удельное сцепление грунта насыпи C ^/, т/м².

Коэффициент трения грунта насыпи при естественной влажности

,(1.4)

где  – угол внутреннего трения грунта при естественной влажности, град.

Рис.1.1

Расчётные характеристики грунта низовой обводненной части пойменной насыпи

В период затопления поймы насыпь подтопляется паводковыми во-дами, что сказывается на её работе под вибродинамическим воздействием подвижного состава В зоне фильтрующего потока появляются дополнительная гидродинамическая сила, направление которой связано с периодом работы насыпи: подтопление, постоянство ГВВ, спад воды, влияющая на устойчивость насыпи. При обводнении грунта снижаются его сдвиговые характеристики – угол внутреннего трения и удельное сцепление.

Объемный вес обводненного грунта насыпи (влажная насыпь),  , т/м³, определяется по формуле

, (1.5)

где _у – удельный вес скелета грунта насыпи, т/м³;

_в – удельный вес воды, т/м³ (_в=1).

Коэффициент трения грунта в зоне обводнения в расчётах принимается равным:

,(1.6)

где  ^/ – угол внутреннего трения грунта при естественной влажности, град.

Удельное сцепление обводнённого грунта насыпи в расчётах принимается:

(1.7)

Характеристики грунта обводненного основания пойменной насыпи.

Объемный вес грунта обводнённого основания насыпи, т/м³, взвешенного водой, определяется зависимостью

(1.8)

где  – расчетный коэффициент пористости грунта основания насыпи.

Коэффициент пористости грунта обводнённого основания насыпи определяется по формуле

(1.9)

где  – объемный вес грунта обводнённого основания насыпи при определенной влажности, т/м³;

W – влажность грунта основания насыпи, %.

Сдвиговые характеристики грунтов в обводненном состоянии принимаются равными:

коэффициент трения

(1.10)

где  – угол внутреннего трения грунта основания насыпи в естествен-ном состоянии, град.;

удельное сцепление грунта

(1.11)

где С– удельное сцепление грунта основания насыпи (в состоянии естественной влажности), т/м².

По условиям работы пойменных насыпей период подтоплении можно разделить на два этапа: во время подъема внешних горизонтов поток воды направлен внутрь насыпи, во время спада – из насыпи в сторону откосов. Этот период является наиболее опасным, так как к снижению сдвиговых характеристик добавляется отрицательное влияние гидродинамической силы, действующей в направлении движения воды.

Гидродинамическая сила D – сила давления, т, определяется по формуле

(1.12)

где _в – объемный вес воды, т/м³ (_в = l);

I₀ – средний уклон кривой депрессии для данного грунта или средний гидравлический градиент;

V – объем грунта, в котором действует гидродинамическая сила D, м³.

Так как все расчеты ведутся на один м длины откоса насыпи, можно принять, что

где  – площадь части сползающего объёма грунта, насыщенного водой, м² (см. табл. 1),

Тогда

(1.13)

В курсовой работе для упрощения расчетов физико-механические характеристики грунта в зоне капиллярного подъема воды в насыпи можно приравнять к характеристикам с есте­ственной влажностью.

При дипломном проектировании расчёт устойчивости откосов следует выполнять с учётом специфики каждой зоны.