Проектирование железнодорожного земляного полотна

Проектирование железнодорожного земляного полотна

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине

«Земляное полотно в сложных природных условиях»

для студентов специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» специализации №2 «Управление техническим состоянием железнодорожного пути» очной и заочной форм обучения

Составители: Калинина В.В.

Щенникова Т.В.

Самара 2015

УДК 625.12:625.122

Проектирование железнодорожного земляного полотна. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Земляное полотно в сложных природных условиях» для студентов специальности 23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей» специализации №2 «Управление техническим состоянием железнодорожного пути» очной и заочной форм обучения. /Составители: В.В. Калинина, Т.В. Щенникова. - Самара: Сам ГУПС, 2015. – 36с.

Утверждены на заседании кафедры 29.04.2015г., протокол № 10.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

В данных методических указаниях рассмотрены вопросы, касающиеся проектирования земляного полотна в сложных гидрогеологических условиях. В частности, подробно изложена методика проектирования пойменной насыпи с определением необходимой плотности грунта тела насыпи, устойчивости откосных зон от смещения. Даны необходимые сведения по расчету укрепления откосов. Рассмотрены вопросы, касающиеся проектирования и расчета дренажа в глубокой выемке, находящейся в сложных гидрологических условиях.

Приведены расчетные схемы и графики, которые способствуют наглядности постановки и решения задач. Использованы преимущественно табличные формы инженерных расчетов.

Материал предназначен для использования его студентами при выполнении курсового проекта по дисциплине «Земляное полотно в сложных природных условиях», а также при выполнении дипломных проектов по строительной тематике.

Составители: Вера Вениаминовна Калинина

Татьяна Владимировна Щенникова

Рецензенты: зав. кафедрой «Строительные, дорожные машины и

технология машиностроения» СамГУПС, д.т.н., профессор

Самохвалов Владимир Николаевич

к.т.н., доцент кафедры «Путь и строительство железных дорог»

Сам ГУПС Маркушин Михаил Евгеньевич.

Редактор:

Компьютерная верстка:

Подписано в печать . Формат

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл.п.л.

Тираж. Заказ №

© Самарский государственный университет путей сообщения, 2015

Оглавление

Введение………………………………………………………………………………………..3

1. Проектирование пойменной насыпи………………………………………………………4

1.1. Определение необходимой плотности грунта тела насыпи……………………………4

1.2. Проектирование поперечного профиля насыпи……………………………………….10

1.3. Расчеты укрепления откосов……………………………………………………………17

1.3.1. Расчет каменной наброски…………………………………………………………….18

1.3.2. Расчет плитного покрытия…………………………………………………………….19

2. Проектирование и расчет дренажа в выемке, расположенной

в сложных гидрологических условиях………………………………………………………21

2.1. Исходные данные к расчету дренажа…………………………………………………...21

2.2. Выбор типа дренажа……………………………………………………………………..22

2.3. Оценка технической эффективности устройства дренажа……………………………22

2.4. Определение глубины заложения дренажа…………………………………………….23

2.5. Расчет расхода воды в дренаж…………………………………………………………..24

2.6. Гидравлический расчёт дренажных труб……………………………………………….26

2.7. Определение срока осушения дренажа…………………………………………………27

2.8. Определение числа и порядок размещения смотровых колодцев…………………….28

2.9. Конструктивные элементы дренажа…………………………………………………….29

Библиографический список…………………………………………………………………..31

Приложения…………………………………………………………………………………...32

Введение

Согласно ПТЭ железных дорог земляное полотно по прочности, устойчивости и состоянию должно обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с наибольшими установленными скоростями, быть равнонадежным и ремонтопригодным при малой ресурсоемкости. Стабильность и надежность земляного полотна во многом зависят от технических решений, принятых на стадии проектирования. Это особенно касается таких сложных объектов земляного полотна, как высокая подтопляемая пойменная насыпь и глубокая выемка, расположенная в сложных гидрогеологических условиях. Ввиду значительной высоты насыпи и глубины выемки и необходимости учета воздействия воды на откосы насыпи и на грунты тела земляного полотна, проектирование ведется в индивидуальном порядке.

Современные методики проектирования и расчетов земляного полотна, направленные на получение преимущественно оптимальных результатов, позволяют обеспечить стабильную работу земляного полотна в период его эксплуатации.

Данные методические указания позволят облегчить работу студентов в период разработки курсовых и дипломных проектов, связанных с проектированием земляного полотна. В результате выполнения проекта и освоения дисциплины «Земляное полотно в сложных природных условиях» у обучающегося формируются следующие компетенции:

- способность разрабатывать и выполнять проекты реконструкции и ремонтов железнодорожного пути с учётом топографических, инженерно-геологических условий и экологических требований;

- владение методами проектирования и расчёта конструкций железнодорожного пути и его сооружений на прочность и устойчивость с учетом обеспечения длительных сроков эксплуатации при известных параметрах движения поездов и природных воздействий;

- способность обосновать рациональную конструкцию железнодорожного пути и разработать проект производства работ по ее реализации с учетом особенностей плана и профиля линии, инженерно-геологических, климатических и гидрологических условий;

- способность обеспечить внедрение прогрессивных конструкций и ресурсосберегающих технологий по техническому обслуживанию железнодорожного пути, его сооружений и обустройств.

Расчеты укрепления откосов

При проектировании земляного полотна на основе анализа вариантов возможных технических решений по укреплению и защите откосов земляного полотна от разрушающего воздействия природных факторов выбирается такая конструкция защиты, которая в наиболее полной мере отвечает требованиям обеспечения эксплуатационной надежности, ресурсосбережения, максимальной механизации производства работ и сроков их выполнения, стоимости устройства защиты. Предварительно намечаются типы защитных устройств, выбираются конструкции и выполняется их расчет. По результатам технико-экономического сравнения рассмотренных вариантов принимается окончательное решение по выбору конструкции защиты.

Для укрепления и защиты откосных сооружений земляного полотна от волнового воздействия воды применяются каменные наброски из местных материалов, покрытия из бетонных, железобетонных и асфальтобетонных плит, коробчатые габионы, плоские матрацы Рено и другие виды укрепления [9, 11].

В конструкциях укреплений рассчитываются толщина покрытия или наброски и обратного фильтра, сооружаемого для предупреждения суффозии грунта и материала фильтра (при эксфильтрации воды) из насыпи.

Расчет каменной наброски

Конструкции каменной наброски представляют собой защитные призмы или наброски различных форм (рис. 1.11), отсыпанные из разрыхленных слабовыветривающихся скальных грунтов (горной массы).

Конструкция каменной наброски состоит из верхнего (первого Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ), нижнего (второго Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ) слоев камня и обратного фильтра Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . Расчетная схема показана на рис. 1.11.

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru

Рис. 1.11. Укрепление откоса пойменной насыпи каменной наброской

Толщина каменной наброски определяется по формуле

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (1.41)

При этом толщина первого слоя составляет

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.42)

а толщина второго слоя будет равна

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.43)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - коэффициент ( Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 2.0 при многослойной наброске; Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru =2,5 при наброске из сортированных камней; Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 3,0 при несортированной горной массе);

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - расчетный линейный размер камня соответственно первого и второго слоя, приведенный к шару, м.

Расчетный размер камня определяется по формулам:

для верхнего (первого) слоя

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ; (1.44)

для нижнего (второго) слоя

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (1.45)

Расчетный вес камня верхнего слоя наброски по состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн определяется по формуле

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.46)

где К Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - коэффициент, зависящий от формы элемента, применяемого в наброске:

К Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 0,025...0,020 (для крупного камня); К Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 0,017 (для массивов); К Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 0,008 (для тетраподов);

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - удельный вес соответственно камня и воды, кН/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - высота волны с обеспеченностью 2%, м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - средняя длина волны, м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - показатель крутизны укрепляемого откоса.

Зерновой состав материала однослойного обратного фильтра для каменной наброски устанавливается исходя из следующего требования

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.47)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru коэффициент неоднородности материала;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru размеры зерен фильтра, меньше которых по массе в материале фильтра содержится 60 и 10% соответственно, м.

Толщина обратного фильтра из песчано-гравийного материала принимается не менее 0,35м. В качестве обратного фильтра каменной наброски можно применять слой геотекстиля, укладываемого на слое (подушке) из песка или каменной мелочи, толщиной 0,2 м.

Работы по устройству каменных набросок практически не требуют применения ручного труда и хорошо поддаются механизации.

Расчет плитного покрытия

Плитные покрытия – это надежные укрепления индустриального типа, для которых имеется широкая возможность комплексной механизации производства работ. Они представляют собой конструкции, выполненные из сборных свободно лежащих бетонных, железобетонных разрезных плит и плит, омоноличенных по контуру.

В курсовом проекте принимается конструкция покрытия сборная из железобетонных плит размером Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru и толщиной Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . Под плитами расположен слой обратного фильтра толщиной Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . В основании покрытия лежит бордюрный упор с рисбермой (рис. 1.12).

Толщина железобетонной плиты определяется по формуле

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.48)

где Кб - коэффициент запаса ( Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 1,3 - для линий скоростных, особогрузонапряженных и I категории; Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 1,2 – для линий II категории; Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 1,15 – для линий III категории);

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - коэффициент, учитывающий тип покрытия ( Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 1,1 для сборного покрытия; Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 1,0 для монолитного покрытия);

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - расчетная высота и средняя длина волны, м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - размер (длина ребра) плиты, перпендикулярный урезу воды, м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - удельный вес материала плиты, кН/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ( Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru = 24…25 кН/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru );

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - удельный вес воды, кН/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru ( Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru =9,81 кН/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru );

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - показатель крутизны укрепляемого откоса.

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru

Рис.1.12. Укрепление откоса пойменной насыпи плитным покрытием

Количество плит, укладываемых по образующей укрепляемого откоса длиной Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , будет равно

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.49)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - верхняя граница укрепления, м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - показатель крутизны откоса.

Зерновой состав материала однослойного обратного фильтра должен обеспечивать невымываемость самого материала фильтра из-под покрытия и отвечать следующему требованию

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.50)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - коэффициент неоднородности материала;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - размеры зерен фильтра, меньше которых по массе в материале фильтра содержится 60 и 10% соответственно, м.

Толщина фильтра Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru для плит с открытыми швами определяется из условия

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (1.51)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru размеры зерен фильтра, меньше которых по массе в материале фильтра содержится 50%, м.

В качестве обратного фильтра вместо зернистых материалов можно применять геотекстильные материалы. Основным требованием для них является соблюдение условия, чтобы коэффициент фильтрации геотекстиля превосходил более чем в 100 раз коэффициент фильтрации грунта защищаемого откоса земляного полотна. Для предохранения геотекстиля от разрушения он должен размещаться в защитном песчаном слое толщиной не менее 0,1 м с коэффициентом фильтрации Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru м/сут.

Исходные данные к расчету дренажа

1. Глубина выемки, м.

2. Род грунта.

3. Глубина промерзания грунта (по оси пути) от поверхности балластного слоя, м.

4. Отметка бровки земляного полотна, м.

5. Отметка дна водоносного слоя, м.

6. Отметка уровня грунтовых вод до их понижения, м.

7. Длина дренажа как водосброса, м.

8. Продольный уклон дна кювета выемки, ‰.

9. Удельный вес грунта, кН/м3.

10. Максимальная молекулярная влагоемкость, %.

11. Средний уклон кривой депрессии, доли.

12. Коэффициент фильтрации, м/с.

13. Высота капиллярного поднятия воды в грунте, м.

2.2. Выбор типа дренажа

Тип дренажа и место его заложения выбирается на основе анализа данных гидрогеологического обследования, назначаемых сроков осушения, экономических соображений и прочих сведений. В курсовом проекте проектируется подкюветный дренаж так как предстоит осушать основную площадку.

В зависимости от условий работы дренажа и желаемых сроков осушения дренаж может быть запроектирован с одной или с обеих сторон основной площадки.

Односторонний дренаж целесообразен на однопутном участке или при явно выраженном поперечном уклоне грунтового потока в сторону дренажа. Двусторонний дренаж предусматривается на двухпутном или многопутном участке пути в случае не явно выраженного уклона поверхности грунтового потока, а также в условиях, когда земляное полотно сложено из сильновлагоемких грунтов.

Если грунтовые воды безнапорные то выбирается дренаж горизонтальный, траншейного типа, трубчатый, закрытый.

Трасса дренажа совпадает с трассой кювета.

Проектирование профиля дренажа определяется существующим положением железнодорожной линии, то есть продольная ось дренажа принимается параллельной железнодорожной трассе.

2.3. Оценка технической эффективности устройства дренажа

Эффективность устройства гравитационного дренажа оценивается коэффициентом водоотдачи Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru и величиной снижения весовой влажности грунта ∆ Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , определяемым по формулам:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.1)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.2)

где mo - объем пор, из которых вытекает вода при осушении грунта;

Wм - максимальная молекулярная влагоемкость осушаемого грунта;

α - количество капиллярно застрявшей воды, в долях от Wм, (α=0,1…0,12);

ρw- удельный вес воды, кН/м3;

γск - удельный вес грунта, кН/м3;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.3)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - плотность частиц грунта, т/м3;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - пористость грунта водоносного слоя, залегающего под основной площадкой.

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.4)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - коэффициент пористости грунта, определяемый по компрессионной кривой грунта выемки (ветвь нагрузки) для напряжения σовсп.

Объем пор, из которых вытекает вода при осушении грунта, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.5)

где α – доля капиллярно застрявшей воды;

ρw –плотность воды, кН/м3;

Если µ≥0,2, то устройство дренажа будет эффективным мероприятием по осушению грунта основной площадки выемки и ликвидации ее деформации

2.4. Определение глубины заложения дренажа

Глубина заложения дренажа должна быть достаточной для осушения рабочей зоны грунта в пределах сезоннопромерзающей толщи.

Глубина промерзания определяется по расчетной вертикали, проходящей через бровку балластной призмы для однопутного участка и по оси земляного полотна для двухпутного участка.

Глубина заложения дренажа, отсчитываемая от дна кювета до дна прорези, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.6)

где z10 - глубина промерзания грунта, м;

е – величина возможного колебания уровня капиллярных вод и глубины промерзания (е=0,2-0,3) м;

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - высота подъема капиллярной воды над кривой депрессии, м;

f – стрела прогиба кривой депрессии, м, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.7)

где М Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru – расстояние от стенки траншеи до расчетной вертикали, м;

Іо – средний уклон кривой депрессии, доли;

hо – расстояние по вертикали от верха трубы до дна дренажа, м;

b – расстояние по вертикали от дна кювета до верха балластной призмы, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.8)

где hкюв – глубина кювета, м;

hб.п. – высота балластной призмы, м;

hсл.пр. – высота сливной призмы, м;

Ширина траншеи 2d принимается в зависимости от ее глубины: при h ≤ 2,5м 2d = 0,8 м, при 2,5м<h≤6м 2d =1,0 м. В любом случае ширина траншеи должна быть не менее двух диаметров дренажной трубы.

В курсовом проекте необходимо уточнить тип дренажа по расположению его дна относительно кровли водоупора.

Отметка дна дренажа определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.9)

где ГБ – отметка бровки земляного полотна, м;

hкюв – глубина кювета, м.

Если отметка дна дренажа выше отметки кровли водоупора, то проектируемый дренаж несовершенного типа. Если дно дренажа доходит до кровли водоупора и врезается в него, то проектируемый дренаж совершенного типа.

Мощность части водоносного слоя выше дна дренажа, определяется по формуле:

Н=ГГГВ –ГД, (2.10)

где ГГГВ - отметка уровня грунтовых вод до их понижения, м.

Мощность водоносного слоя от дна дренажа до водоупора:

Т=ГДДВ, (2.11)

где ГДВ - отметка дна водоносного слоя, м.

Глубина заложения дренажа на низовом участке сохраняется, так как уклон дна дренажа устраивается параллельно уклону дна кювета.

2.5. Расчет расхода воды в дренаж

При расчете расхода воды в дренаж используются следующие предпосылки и допущения: до устройства дренажа зеркало грунтового потока полагается горизонтальным, а скорость течения воды равной нулю; запасы воды считаются неограниченными; расход воды определяется на 1 пог. м длины дренажа.

Для одностороннего несовершенного дренажа расход воды на метр его длины включает составляющие расходов воды с полевой стороны из зон А и Б (qА+Б) и с полевой стороны из зоны В (qВ).

Полный расход воды в одностороннем дренаже определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (2.12)

Для двустороннего несовершенного дренажа расход воды на метр его длины включает составляющие расходов воды с полевой стороны из зон А и Б (qА+Б), с полевой стороны из зоны В (qВ), с междренажной стороны дна зоны Г (qГ) и с междренажного пространства зон Д и Е (qД+Е).

Полный расход воды в двустороннем дренаже определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.13)

Расход воды из зон А и Б определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.14)

где Н - мощность части водоносного слоя выше дна дренажа, м;

h0 - расстояние от дна дренажа до верха трубы, м;

J0 - средний уклон кривой депрессии;

k - коэффициент фильтрации, м/с

ε0 - высота высачивания воды в кривой депрессии, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.15)

Расход воды с полевой стороны дна дренажа зоны В определяется по формуле Р.Р. Чугаева:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.16)

Значение qr устанавливается по графикам по значениям Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru и Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru предварительно найденными из уравнения:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.17)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (2.18)

где Т - мощность водоносного слоя от дна дренажа до водоупора, м;

d – полуширина дренажной траншеи, м;

L0 - длина проекции кривой депрессии на горизонталь, определяемая по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (2.19)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Если β ≤ 3, то qr определяется по графику, приведенному на рисунке 2.1.

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru

Рис. 2.1. График для определения qr=f(α,β)

Если β > 3, то qr определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.20)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru определяется по графику, приведенному на рисунке 2.2, в зависимости от Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , которая определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.21)

Расход воды с междудренажной стороны дна зоны Г определяется по формуле Р.Р. Чугаева:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.22)

где f – стрела прогиба кривой депрессии, м.

Расход воды из междудренажного пространства зон Д и Е определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.23)

При совершенном дренаже отсутствуют составляющие расхода со стороны дна. В этом случае расчеты упрощаются. Полный расход воды на 1 м для двустороннего совершенного дренажа определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.24)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru

Рис. 2.2. График для определения Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru

Полный расход воды на 1 м для одностороннего совершенного дренажа определяется по формуле

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (2.25)

Для предупреждения механической суффозии мелких частиц из грунта выемки в дренирующий заполнитель или из дренирующего заполнителя в щели или зазоры труб входная скорость фильтрации должна быть меньше допустимой:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.26)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . (2.27)

Определяются входные скорости с полевых сторон и сравниваются с допустимыми. Входные скорости с полевых сторон определяются по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.28)

Входные скорости со стороны дна определяются по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.29)

2.6. Гидравлический расчёт дренажных труб

Целью расчета является определение диаметра дренажной трубы.

Расчёт сечения трубы производится методом последовательных попыток, т. е. вначале задаются некоторым сечением и в дальнейшем проверяется соответствие принятого сечения требуемой пропускной способности.

В большинстве случаев этим требованиям удовлетворяют круглые трубы диаметром d, равным 150мм. Диаметр трубы обычно назначается из условия удобства осмотра трубы и ее прочистки.

После назначения диаметра трубы производится поверочный расчёт.

Пропускная способность трубы проверяется по условию:

Qрасч≤Qпр, (2.30)

где Qрасч - расчетная пропускная способность, м3/с;

Qпр - практическая пропускная способность трубофильтра на концевом участке, м3/с.

Расчетная пропускная способность дренажной трубы определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.31)

где l - длина дренажа, как водосбора, м;

mГ - коэффициент, учитывающий возможность постепенного загрязнения трубы, (mГ=1,5).

Расчет пропускной способности трубы выполняется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.32)

где Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru площадь сечения трубы, м2, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.33)

v – скорость течения воды в трубе, м/с, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.34)

где C -коэффициент Шези, определяемый по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.35)

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru гидравлический радиус трубы круглого сечения, м, определяется по формуле:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , (2.36)

i - продольный уклон трубы на расчётном участке;

n - коэффициент шероховатости труб, (для гончарных, бетонных и асбоцементных труб n=0,012);

у=0,164, т.к. RT < 1 м.

Мощность дренирующей засыпки из среднезернистого песка может быть принята равной Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru . Тогда верхний изолирующий элемент дренажной прорези, состоящий из уплотнённого местного грунта, в верховом сечении дренажа будет иметь размер по высоте:

Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru (2.37)

Библиографический список

1. Железнодорожный путь: учебник /Под ред. Е.С. Ашпиза. – М.: М.:ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. - 544с.

2. Грицык В.И. Расчеты земляного полотна железных дорог. - М.: УМК МПС, 1998. -520 с.

3. Расчеты и проектирование железнодорожного пути /В.В. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др.; Под ред. В.В. Виноградова и А.М. Никонова. - М.: Маршрут, 2003. – 486 с.

4. Грицык В.И. Земляное полотно железных дорог. - М.: Маршрут, 2005. – 246 с.

5. СТН Ц-01-95. Железные дороги колеи 1520мм. - М.: Транспорт, 1995. – 199 с.

6. Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения надежности / ЦПТ–52-14, 15.06.2000. – 38 с.

7. Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520мм / СП-32-104-98. Свод правил по проектированию и строительству / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1999. – 90 л.

8. Технические указания по применению габионов для усиления земляного полотна /ЦПИ № 22/43-ПТКБ ЦП МПС, 1998. – 140 с.

9. Грицык В.И. Возможные деформации земляного полотна (альбом). - М.: Маршрут, 2003. – 64 л.

10. Грицык В.И. Противодеформационные конструкции земляного полотна (альбом). - М.: Маршрут, 2004. – 96 л.

Приложение 1

Характеристики плитных покрытий

Размер плиты в плане, м Толщина плиты, Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , м   Допускаемая скорость течения воды, м/с Допускаемая высота волны, м Объем одной плиты, м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Масса металла одной плиты, кг Масса плиты, кг
Бетонные плиты
  1,00 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,00 1,00 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,00     0,16 0,20   до 3,0 - // -   до 0,7 - // -   0,16 0,20   0,23 0,23  
Железобетонные плиты
  2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00     0,15 0,20   до 0,1 - // -   до 1,5 - // -   1,10 1,48   70,1 78,4  
Плиты из обычного железобетона, омоноличенные по контуру
2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 3,00 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,50 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,50 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,50 2,50 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 1,50 0,10 0,12 0,15 0,20 0,10 0,12 0,15 0,20 до 6,0 - // - - // - - // - - // - - // - - // - - // - 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 2,0 2,5 0,72 0,85 1,07 1,44 0,37 0,45 0,56 0,75 66,5/22,4 78,3/32,4 78,8/38,0 93,1/46,4 32,4/18,4 38,1/28,4 38,3/34,0 45,2/42,4

Приложение 2

Грунты и их физико-технические характеристики (для учебных целей)

Виды грунтов Фракции d,мм Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , т/м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , м Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru доли Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru , м/с Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Услов-ный № грунта W, % с, кПа φ, град
5,0-2,0 2,0-0,5 0,5-0,25 0,25-0,10 0,10-0,05 0,05-0,005 Менее 0,005
Содержание, % от веса сухого грунта
Песок крупный - - 2,64 0,1 0,006 1*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - - 2а 2б 2в -
Песок средней крупности - 2,65 0,2 0,01 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - - 3а 3б 3в
Песок мелкий - - 2,66 0,3 0,015 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - - 4а 4б 4в
Песок пылеватый - - 2,67 0,4 0,02 1*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru - - 5а 5б 5в
Супесь легкая крупная - 2,68 0,4 0,03 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 6а 6б 6в
Супесь легкая - - 2,69 0,6 0,04 1*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 7а 7б 7в
Супесь пылеватая - - 2,69 0,8 0,05 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 8а 8б 8в
Супесь тяжелая пылеватая - - 2,70 1,0 0,06 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 9а 9б 9в
Суглинок легкий - - 2,70 0,9 0,07 1*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 10а 10б 10в
                                       

Продолжение приложения 2

Наши рекомендации

Суглинок легкий пылеватый - - 2,71 1,0 0,08 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 11а 11б 11в
Суглинок тяжелый - - - 2,71 1,3 0,09 1*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 12а 12б 12в
Суглинок тяжелый пылеватый - - - 2,72 1,5 0,10 5*10 Проектирование железнодорожного земляного полотна - student2.ru 13а 13б 13в
Глина песчанистая -