Проектирование основной площадки

Гришина Г.Г.

______________ _________Савченко С.Е.

(подпись) (подпись)

_____________________ _____________________

(дата проверки) (дата сдачи на проверку)

Краткая рецензия:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________

(запись о допуске к защите)

____________________________________ __________________________

(оценка по результатам защиты) (подписи преподавателей)

Новосибирск 2011г.

Содержание

1. Проектирование пойменной насыпи

1.1. Проектирование основной площадки

1.2. Проектирование откосного укрепления

1.2.1. Выбор типа укрепления

1.2.2. Назначение крутизны откосов

1.2.3. Размеры берм

1.3. Требуемая плотность грунта насыпи

1.3.1. Методика расчета плотности и напряжений грунта насыпи

1.3.2. Расчетная схема и действующие нагрузки

1.3.3. Расчет необходимой плотности грунта насыпи

1.4. Проектирование поперечного профиля насыпи с обеспечением устойчивости откосов

1.4.1. Цель и методика расчета

1.4.2. Расчетная схема и исходные характеристики

1.4.3. Определение коэффициента общей устойчивости

1.4.4. Выводы

1.5. Заключение к проекту пойменной насыпи

1.6. Проектирование и расчет дренажа

1.6.1. Состав работы

1.6.2. Оценка эффективности дренажа

1.6.3. Расчет заложения глубины дренажа

1.6.4. Конструктивные элементы дренажа

1.6.5. Выводы

2. Проектирование плана и рельсовой колеи обходного пути

2.1. Общая схема обходного пути

2.2. Рельсовая колея на прямых участках

2.3. Рельсовая колея на кривых участках

2.3.1. Особенности устройства рельсовой колеи на кривых участках

2.3.2. Установление радиуса кривой и расчет возвышения наружной рельсовой нити

2.3.3. Расчет переходной кривой и определение основных элементов для ее разбивки

2.3.4. Определение необходимой ширины рельсовой колеи в кривых

2.3.5. Определение числа укороченных рельсов колеи в кривых

2.4. Расчет элементов обходного пути

3. Определение мощности верхнего строения пути

4. Выбор типа и марки стрелочного перевода, определение его осевых размеров

4.1. Общие положения

4.2. Геометрическая схема стрелочного перевода

4.3. Выбор типа и марки стрелочного перевода

4.4. Определение осевых размеров стрелочного перевода

Список используемой литературы
1. Проектирование пойменной насыпи на обходе

Проектирование откосного укрепления

Выбор типа укрепления

Откосы пойменной насыпи необходимо защищать от волнового воздействия в период паводков, с этой целью устраивают бермы, а также укрепляют их откосы в виде плитного покрытия или каменной наброски по слою щебня, гравия или геотекстиля в виде обратного фильтра. Так как супесь пылеватая является пучинистым грунтом, то необходимо рекомендовать укрепление откосов каменной наброской из несортированного камня (рис.1.3).

Незатопляемая часть откосов насыпи выше бермы при глинистых грунтах укрепляется посевом семян многолетних трав по слою растительной земли толщиной 8-10 см.

Назначение крутизны откосов

Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам для насыпей типового профиля и затем уточняется расчётом общей устойчивости насыпи с учётом её подтопления. Так как в курсовой работе задан – суглиноклёгкийпылеватый, то из таблицы 1.4 /5/,принимаем значения необходимые для расчетов.

Для назначения крутизны откосов необходимо определить консистенцию грунта по формуле:

J_L= (W-W_p)/J_p, (1.2)

где J_L – показатель текучести грунта;

J_p – число пластичности;

W – природная влажность;

W_p – влажность на границе раскатывания.

Расчет:

J_L = (16-14)/6 = 0,33.

Следовательно, данный грунт является тугопластичным, тем самым назначаем следующие уклоны: ниже основной площадки на расстоянии 6 метров n₁=1:2 и ниже до отметки Г_б n₂=1:2, подтопляемой бермы 1:2.

Размеры берм

Отметка бровки бермы, которая принимается обычно за отметку незатопляемой поверхности бермы, определяется по формуле:

Г_б = ГВВ + h_н + h_п + ∆z+ а , (1.3)

где ГВВ - отметка горизонта высоких вод,

h_н - высота наката на откос фронтально подходящих волн, м.

h_п - высота подпора воды у моста, м.

∆z - высота ветрового нагона волны на откос, м.

a - ширина запаса, принимаемая для насыпей у средних и больших мостов равной 0,5 метров.

При каменной наброске:

h_н = 0,5 , (1.4)

где - длина волны, м,

- высота волны, м.

h_н = 0,5 = 0,5*2,54 = 1,27 м.

Г_б = 390,93+0,23+1,27+0,06+0,5 = 392, 99 м.

Ширина бермы поверху первоначально принимается равной 5 метров. Её поверхности придаётся поперечный уклон 40 ‰ в сторону бровки бермы.

Схема укрепления откоса бермы каменной наброской привидена на рисунке 1.2.

1 – рисберма; 2 – геотекстиль; 3 – песчанно-гравийная смесь;

Рис 1.2 Схема укрепления откоса бермы двухслойной каменной наброской из несортированного камня

Цель и методика расчёта

Цель расчёта – оценить сопротивление сдвигу низового откоса насыпи и

по величине этого сопротивления назначить оптимальную крутизну откосов

и размеры бермы.

Расчет ведется графоаналитическим методом в предположении круглоцилиндрической поверхности возможного смещения с использованием формулы К. Терцаги и с учётом подтопления насыпи.

(1.12)

где К_ст – коэффициент устойчивости при статическом состоянии грунта в теле насыпи; и – соответственно сумма моментов сил, удерживающих откос от смещения и сдвигающих его (моменты сил определяются относительно центра вращения круглого цилиндра); n – суммарное количество отсеков блока смещения; m - количество отсеков блока смещения, в которых действуют удерживающие касательные составляющие силы веса; C_i и f_i – соответственно удельное сцепление (кПа) и коэффициент внутреннего трения грунта в основании i-го отсека длиной l_i; N_i и T_i – нормальная и касательная к основанию i-го отсека составляющие силы его веса, кН; D₀ – гидродинамическая сила, возникающая при вытекании воды из насыпи и действующая в центре тяжести водонасыщенной части блока смещения, кН.

Сопротивление грунта сдвигу оценивается коэффициентом устойчивости насыпи при динамическом состоянии грунта K_дин, который должен быть не менее допускаемого значения , регламентируемого требованиями СТН-Ц-01-95 /1/.

, (1.13)

где a_д - коэффициент динамики, назначаемый по таблице 1.6 /5/ в зависимости от высоты насыпи и вида грунта, при h = 14,27 м, P₀= 72,56 кПа, равный 1,07; η_n – коэффициент ответственности сооружения, для линий IV категории, принимаемый равным 1,10; η_f – коэффициент сочетания нагрузок, для обычного сочетания равный 1; η_{c -} коэффициент условий работы, при использовании упрощенных методов расчета равный 0,95.

Рассчитаем значение нормативного [K]:

.

1.4.2 Расчетная схема и исходные характеристики

На расчетной схеме (рисунок 1.5), изображаемой в масштабе 1:200, показывают поперечный контур низовой части насыпи. Для этого наносят поверхность основания с заданным поперечным уклоном местности 1:39, от нее вверх по оси откладывают высоту насыпи 14,27 м и проводят горизонтальную линию, на которой показывают бровки основной площадки на расстоянии от оси, равной 0,5b = 3,35 м для однопутного участка.

На уровне отметок ГВВ = 390,93 м и Г_б = 392,99 м проводят горизонтальные линии. От точки F в направлении откоса показывают депрессионную поверхность с уклоном I_о = 0,05 для грунта насыпи.

От бровки Е проводят откос нормативной крутизны 1:2 до пересечения с поверхностью бермы в уровне Г_б = 392,99 м поперечный уклон которой на расчетной схеме не учитывается. От точки пересечения С откладывают ширину бермы равную 5 м и от ее бровки проводят откос крутизной 1:2 до пересечения в точке А с поверхностью основания.

На основной площадке по оси каждого пути строят фиктивный столбик грунта, эквивалентный поездной нагрузке P₀ и весу верхнего строения пути P_вс, шириной b₀, высота которого определяется по формуле

Z_Ф = , (1.14)

Z_Ф =

Находится центр возможной кривой смещения. Для этого соединяют подошву откоса бермы (точка А) с одной из точек основной площадки насыпи и из середины полученной прямой восстанавливают перпендикуляр, являющийся линией центров кривых смещения. Затем от верха фиктивного столбика проводится вспомогательная прямая под углом 36^̊ к горизонту, точка пересечения которой с перпендикуляром О является центром возможной кривой смещения. Из этого центра проводят дугу AL радиусом R.

Полученный блок смещения ABCDELG разбивают на отсеки, границы которых должны проходить через точки перелома поперечного контура насыпи, точки пересечения кривой смещения с депрессионной поверхностью и поверхностью основания, а также по вертикальному радиусу. В случае, если ширина какого-либо отсека окажется более 5 м, он разбивается на два отсека.

Определение расчетных характеристик грунтов. Обозначим в блоке смещения три слоя:

- I слой – грунт, который не подвержен водонасыщению (выше кривой депрессии);

- II слой – грунт, который подвержен водонасыщению (ниже кривой депрессии);

- III слой – грунт основания насыпи.

В верхнем слое I характеристики грунта насыпи принимают по результатам расчета требуемой плотности:

γ^I=γ_ср = 18,248 кН/м³

e^I = e_ср=0,678

f^I = 1,15*tgj_прид (1.15)

с^I = 1,15c_пр (1.16)

где j_пр, с_пр – угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта природного сложения /1/.

f^I = 1,15*tg24̊ = 0,512

с^I = 1,15*14 = 16,1 кПа

В среднем слое II характеристики грунта определяем с учетом взвешивающего действия воды:

g^II= (1.17)

f^II = 0,75f^I (1.18)

c^II=0,5c^I, (1.19)

где r_s – плотность частиц грунта насыпи; r_w – плотность воды (r_w = 1).

g^II = =9,88 кН/м³

f ^II=0,75*0,512=0,384

c^II =0,5*16,10=8,05 кПа

В нижнем III слое грунта основания расчетные значения определяются с учетом его насыщения водой

(1.20)

f ^III = 0,75*1,15tgj^осн (1.21)

с^Ш = 0,5*1,15с^осн, (1.22)

где r_s^осн, j^осн и с^осн –характеристики грунта основания природного сложения /1/; е^Ш – коэффициент пористости грунта основания, принимается по ветви нагрузки компрессионной кривой при напряжении от веса бермы:

s_g = h_б*g ^I, (1.23)

s_g =6,4*18,248 = 116,787 кПа

е^Ш=0,749

= 9,591 кН/м³

f^III = 1,15*0,75tg14 = 0,215

с^Ш = 1,15*0,5*2=1,15 кПа

Выводы.

Допускаемое значение коэффициента устойчивости [K] устанавливается по формуле (1.13)

D_o = 9,81*0,05*(39,56+3,92) = 21,33 кН,

К_ст = (355,33+985,89+4,37) / (1126,94+21,33) = 1,17

[K] = (1,1*1)/0,95 = 1,16

К_дин = 1,17 / 1,07 = 1,09

Так как К_дин< [K] – 0,02, принятый профиль следует скорректировать, так как он не устойчив, в зависимости от значения:

∆ = ([K] – 0,02 – К_дин) / [K] * 100% (1.29)

∆ = (1,16 – 0,02 – 1,09)/1,16*100% = 4,31%:

при ∆ < 10% принимается решение об уположении откосов на одну ступень (на 0,25 м).

Заключение к проекту пойменной насыпи.

Запроектированный поперечный профиль насыпи в М 1:200 приведен на рисунке 1.6.

Высота насыпи измеряется в сечении по ее оси, как расстояние от линии, соединяющей бровки насыпи, до поверхности основания и составляет 14,27 м. Ширина основной площадки составляет величину В =7,2 м, причем уширение основной площадки в кривой Δb=0,5 м, делается в наружную сторону то есть с внутренней стороны кривой, расстояние от бровки до оси насыпи: B_вн=0,5*(B–Δb)=(7,2–0,5)/2=3,35 м;

с наружной стороны: B_н=(B_вн+Δb)=(3,35+0,5)=3,85 м.

Крутизна откосов назначена по расчету К_дин=1,09 в сравнении с нормативным [K]=1,16:

от основной площадки на расстоянии 6м 1:2,25

ниже 6м до отметки Г_б=254,67м 1:2,25

подтопляемой бермы 1:2.

Присыпная берма имеет ширину равную 5м с уклоном 0,04 в полевую сторону. Откосы бермы защищены каменной наброской из щебня, гравия.

Незатопляемая часть откосов укрепляется крупнообломочной обсыпкой толщиной 15-20см.

Расстояние между подошвой верхового откоса насыпи и бровкой водоотводной канавы принято 3м с уклоном 0,04 в сторону канавы.

Глубина канавы и ее ширина приняты не менее 0,6м (глубина измеряется в сечении по бровки низового откоса канавы).

Изменение плотности грунта.

Плотность грунта изменяется от ρ_d-о = 1,577 т/м³ (на основной площадке) до ρ_d-n = 1,631 т/м³ (в основании насыпи).

Состав работы

При близком к основной площадке выемке залегании грунтовой воды предусматривают понижение ее уровня с целью обеспечить необходимую несущую способность основания и уменьшить опасность возникновения пучинных деформаций.

В большинстве случаев для этого устраивают траншейный, гравитационный, закрытый, подкюветный, трубчатый дренаж.

Выводы

Для понижения уровня грунтовых вод запроектирован гравитационный, траншейный, трубчатый, подкюветный, односторонний, несовершенный дренаж, с коэффициентом водоотдачи μ = 0,467, высотой дренажа h = 1,83 м. Устройство дренажа повышает несущую способность основания выемки в 1,9 раз.

Гришина Г.Г.

______________ _________Савченко С.Е.

(подпись) (подпись)

_____________________ _____________________

(дата проверки) (дата сдачи на проверку)

Краткая рецензия:

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________

(запись о допуске к защите)

____________________________________ __________________________

(оценка по результатам защиты) (подписи преподавателей)

Новосибирск 2011г.

Содержание

1. Проектирование пойменной насыпи

1.1. Проектирование основной площадки

1.2. Проектирование откосного укрепления

1.2.1. Выбор типа укрепления

1.2.2. Назначение крутизны откосов

1.2.3. Размеры берм

1.3. Требуемая плотность грунта насыпи

1.3.1. Методика расчета плотности и напряжений грунта насыпи

1.3.2. Расчетная схема и действующие нагрузки

1.3.3. Расчет необходимой плотности грунта насыпи

1.4. Проектирование поперечного профиля насыпи с обеспечением устойчивости откосов

1.4.1. Цель и методика расчета

1.4.2. Расчетная схема и исходные характеристики

1.4.3. Определение коэффициента общей устойчивости

1.4.4. Выводы

1.5. Заключение к проекту пойменной насыпи

1.6. Проектирование и расчет дренажа

1.6.1. Состав работы

1.6.2. Оценка эффективности дренажа

1.6.3. Расчет заложения глубины дренажа

1.6.4. Конструктивные элементы дренажа

1.6.5. Выводы

2. Проектирование плана и рельсовой колеи обходного пути

2.1. Общая схема обходного пути

2.2. Рельсовая колея на прямых участках

2.3. Рельсовая колея на кривых участках

2.3.1. Особенности устройства рельсовой колеи на кривых участках

2.3.2. Установление радиуса кривой и расчет возвышения наружной рельсовой нити

2.3.3. Расчет переходной кривой и определение основных элементов для ее разбивки

2.3.4. Определение необходимой ширины рельсовой колеи в кривых

2.3.5. Определение числа укороченных рельсов колеи в кривых

2.4. Расчет элементов обходного пути

3. Определение мощности верхнего строения пути

4. Выбор типа и марки стрелочного перевода, определение его осевых размеров

4.1. Общие положения

4.2. Геометрическая схема стрелочного перевода

4.3. Выбор типа и марки стрелочного перевода

4.4. Определение осевых размеров стрелочного перевода

Список используемой литературы
1. Проектирование пойменной насыпи на обходе

Проектирование основной площадки

Мощность и надежность железнодорожного пути зависит от объема грузоперевозок. Основным показателем технико-экономической характеристики является грузонапряженность.

Согласно требованиям СТН-Ц 01.95 /5/, по заданной грузонапряженности Т=7 млн. ткм/км в год назначается IV категория линии /приложение Г, 5/.

Допускаемое минимальное значение радиуса круговой кривой для линии четвёртой категории в случае временного обхода применительно к особо трудным условиям применяется радиус равный 350 м /приложение Е, 5/.

Грунты различаются гранулометрическим составом (процентным содержанием частиц конкретного диаметра).

Таблица 1.1- Физико-механические свойства грунтов тела и основания насыпи

Тип грунта	т/м3	м	доли	м/с	%	%	%	%	кПа	град
Супесь пылеватая (8б)	2,69	0,8	0,05	10-7
Суглинок лёгкий пылеватый (11г)	2,71	1,2	0,08	10-9				27,5

- плотность частиц грунта; - высота капиллярного поднятия воды в грунтах; - средний уклон кривой депрессии; - коэф. фильтрации; - макс. молекулярная влажность; - влажность на границе текучести; - влажность природная; - удельное сцепление грунта; - угол внутреннего трения.

Ширина основной площадки назначается из условия размещения на ней верхнего строения и обочин с учетом категории линии, вида грунта насыпи, числа путей и радиуса кривой.

На однопутных участках

(1.1)

где - нормативная ширина основной площадки на прямом однопутном участке табл.1.2, /5/; - уширение основной площадки на кривых участках пути /табл.1.3, 5/.

Значение b = b_таб – 0,4 = 7,1 – 0,4 = 6,7 м, ∆b = 0,5 м

Тем самым для четвёртой категории линии с материалом для тела насыпи суглинок пылеватый примем значения руководствуясь таблицами 1.2-1.3 /5/.

В = b + ∆b = 6,7 + 0,5 = 7,2 м ,

Согласно нормативной документации при отсыпке насыпи из глинистых грунтов производится отсыпка верхней части насыпи земляного слоя из дренирующего грунта толщиной 0,7 м для супеси.

Для отвода атмосферной воды от верха земляного полотна, сооружаемого из глинистых грунтов с устройством защитного слоя основная площадка проектируется в виде горизонтальной поверхности (рис. 1.1).

Рис.1.1 Форма верха основной площадки.