книги из ГПНТБ / Проектирование и расчет железнодорожного пути с учетом военных требований учебник

ВОЕННАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА АКАДЕМИЯ ТЫЛА И ТРАНСПОРТА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

И РАСЧЕТ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ С УЧЕТОМ ВОЕННЫХ ТРЕБОВАНИЙ

УЧЕБНИК

Л е н и н г р а д — 1 9 6 9

В В Е Д Е Н И Е

Основатель нашего Советского государства В. И. Ленин неод­ нократно указывал на важное значение транспорта для народного хозяйства и обороны страны. Только бесперебойная и слаженная работа всех видов транспорта может обеспечить в современных условиях маневр материальными и техническими средствами, снаб­ жение народного хозяйства и войск всем необходимым.

В настоящее время наиболее важное и решающее значение в системе транспорта СССР имеют железные дороги. Достаточно сказать, что железные дороги перевозят около 4/5 всех грузов и около 2/3 всех пассажиров. Суммарный грузооборот отечест­ венных железных дорог составляет 45% грузооборота железных дорог мира.

В Программе Коммунистической партии Советского Союза ска­ зано: «Рост народного хозяйства потребует ускоренного развития всех видов транспорта. Важнейшими задачами в области транс­ порта являются: расширение транспортно-дорожного строительст­ ва и полное удовлетворение потребностей народного хозяйства и населения во всех видах перевозок; дальнейшее техническое пе­ ревооружение железнодорожного и других видов транспорта; зна­ чительное повышение скоростей на железных дорогах, морских

иречных путях».

Вдирективах XXIII съезда КПСС по пятилетнему плану раз­ вития народного хозяйства указывается, что основным направле­ нием в развитии железнодорожного транспорта является его даль­ нейшее перевооружение, повышение провозной и пропускной спо­ собностей, увеличение скоростей движения поездов, повышение темпов механизации путевых работ. В решениях съезда убеди­ тельно показано, что в современных условиях резко повышается роль науки в решении основных транспортных проблем.

Железнодорожный транспорт выполняет массовые перевозки на любые расстояния с большими скоростями в любое время года как днем, так и ночью. Эти обстоятельства делают его ведущим видом транспорта для военного времени.

3

В связи с непрерывным ростом перевозок средняя грузонапря­ женность железных дорог СССР превышает 12 млн. ткм/км в год, что примерно в 4 раза выше, чем на железных дорогах США.

Дальнейший подъем народного хозяйства, рост численности на­ селения и повышение материального благосостояния, а также раз­ витие экономических и культурных связей между СССР и другими странами потребуют значительного увеличения перевозок грузов и пассажиров. Ожидается, что в 1970 г. средняя грузонапряжен­ ность наших железных дорог возрастет до 17,5 млн. ткм/км в год. Эти цифры ясно говорят, с каким напряжением работает отечест­ венный железнодорожный транспорт.

Роль железнодорожного транспорта особенно возрастет в воен­ ное время. Великая Отечественная война со всей очевидностью по­ казала, что железные дороги могут обеспечить снабжение совре­ менных армий. Массовые перегруппировки войск как в пределах одного театра военных действий, так и с одного театра на дру­ гой, могут успешно выполняться железнодорожным транспортом. Не будет преувеличением сказать, что успех величайших сраже­ ний, выигранных Советской Армией, во многом зависел от четкой работы железнодорожного транспорта.

Отступая под натиском Советской Армии, фашистские захват­ чики превращали целые районы нашей страны в «зону опустоше­ ния», нанося огромный ущерб и железнодорожному транспорту. Но, несмотря на большие трудности, военные железнодорожники успешно справились с задачами восстановления железных дорог.

Изменение характера военных действий в связи с появлением новых видов оружия, в особенности ракетно-ядерного, поведет к изменению объема и характера разрушений. Большие затрудне­ ния для проведения восстановительных работ и эксплуатации со­ хранившихся железных дорог может создать заражение сети ра­ диоактивными веществами, стойкими отравляющими веществами, бактериальными средствами. Однако и в этих условиях железно­ дорожный транспорт может выполнять массовые перевозки.

Одним из основных элементов железнодорожного транспорта является железнодорожный путь, который состоит из земляного полотна, верхнего строения и искусственных сооружений. От его состояния в значительной степени зависят непрерывность и без­ опасность движения поездов.

Современный железнодорожный путь является комплексным инженерным сооружением, выполняющим большую работу в слож­ ных условиях. Изменение состояния хотя бы одного из элементов ведет к нарушению работы всей конструкции и вызывает измене­ ния во взаимодействии пути и подвижного состава. Вертикальные и горизонтальные давления, передаваемые на рельсы от подвиж­ ных нагрузок, не остаются постоянными, а быстро меняются.

При работе под нагрузкой железнодорожный путь приходит в напряженное состояние и в нем появляются упругие и остаточ­ ные деформации. Упругие деформации, исчезающие после снятия

4

нагрузки, должны быть практически одинаковыми в любых сече­ ниях пути при проходе по ним одной и той же нагрузки и не пре­ вышать максимально допустимых значений.

Остаточные деформации возникают в результате воздействия подвижного состава и внешней среды (изменения температуры, влаги, ветра и т. п.). К основным видам остаточных деформаций можно отнести: износ рельсов, шпал и скреплений, перетирание, частиц балластного материала и его засорение, пластические де­ формации балластного слоя и земляного полотна, изменения пути в плане и профиле и т. д. Эти деформации должны быть мини­ мальными, медленно протекающими и равномерно проявляющи­ мися по длине пути. Особенно большие значения остаточные и уп­ ругие деформации имеют для временного пути на обходах в на­ чальный период его стабилизации. Быстрое накопление остаточных деформаций приводит к увеличению напряжений.

Железнодорожный путь нашей страны во многих местах про­ ложен в сложных геологических условиях: в районах вечной мерз­ лоты, по болотам, по берегам морей, в поймах рек, в оползневых районах, в горах, в карстовых районах, в песчаных пустынях, в районах осыпей и грязевых потоков (селей) и т. п. Содержание пути постоянно в исправном и опрятном состоянии является важ­ ным звеном в обеспечении его устойчивой работы.

Хороший железнодорожный путь может обеспечить увеличение скоростей на главнейших магистральных направлениях: для пас­ сажирских поездов до 140—160 км/ч и для грузовых — до 100 км'ч при весе поездов 4—6 тыс. г. Ставится задача дальнейшего уве­ личения скоростей на перегонах между Москвой и Ленинградом со 180 до 240, а на станциях— со 160 до 200 км/ч. За последние го­ ды скорости движения поездов на некоторых железных дорогах

140 км/ч. В связи с повышением скоростей и веса поездов приоб­ ретает важное значение проблема усиления верхнего строения пути и в частности повышение мощности рельсов. На сети желез­ ных дорог выполнены большие работы по усилению и реконст­ рукции пути. В текущем пятилетии намечено уложить 48 тыс. км.

—на важнейших магистралях страны будет укладываться бес­ стыковой путь рельсами типов Р65 и Р75 на железобетонных шпа­ лах с длиной рельсовых плетей 800 м; на грузонапряженных ли­ ниях найдут применение рельсы из легированных сталей;

—на отдельных участках железнодорожный путь будет укла­ дываться без шпал и балласта с монолитными железобетонными

5

Раздел первый

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И РАСЧЕТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ

Глава I

ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО

Основы проектирования железнодорожного земляного полотна

Земляное полотно представляет собой инженерное сооружение из грунтов, возведенное в выбранной полосе местности. Оно ра­ ботает в сложных условиях: с одной стороны, земляное полотно находится под непрерывным атмосферным воздействием (влаги, изменения температуры, ветра и др.), с другой — под действием динамических нагрузок от проходящего подвижного состава. Кро­ ме того, оно испытывает нагрузки от собственного веса и верхнего строения пути. Независимо от комбинации воздействия этих сил, земляное полотно должно быть прочным, стабильным и долговеч­ ным.

Форма и размеры земляного полотна должны обеспечивать возможность применения механизации при строительстве и после­ дующей эксплуатации. Затраты сил и средств на его устройство и содержание должны быть минимальными. Во всех случаях зем­ ляное полотно должно обеспечивать безопасность и бесперебой­ ность движения подвижного состава с установленными осевыми нагрузками и скоростями.

В мирное время земляное полотно железных дорог должно экс­ плуатироваться без переустройств длительное время. В связи с этим основные размеры поперечного сечения назначаются срав­ нительно большими, в расчете на возможный рост осевых нагрузок от подвижного состава и увеличение скоростей движения.

В военное время, когда боевые действия будут быстротечными, фактор времени является решающим. Учитывая, что скорости дви­ жения поездов по восстановленным или вновь построенным участ­ кам сравнительно невелики, а сроки службы земляного полотна ограничены, размеры поперечного сечения могут уменьшаться до минимальных значений. Это поведет к уменьшению объемов зем­ ляных работ и сокращению сроков строительства. Однако устой­ чивость земляного полотна во всех случаях должна обеспечивать безопасность движения поездов с установленными скоростями.

7

Как известно, несущая способность грунтов резко уменьшается: при насыщении водой. Поэтому форма поперечного сечения зем­ ляного полотна Должна способствовать наилучшему отводу по­ верхностных вод. Это требование должно выполняться в одинако­ вой степени как при проектировании земляного полотна в мирное,, так и в военное время.

Верхняя часть земляного полотна (основная площадка) дол­ жна обеспечивать устойчивое расположение верхнего строения пути и способствовать отводу поверхностных вод. Для лучшего отвода воды основная площадка делается выпуклой: на однопут­ ных дорогах в виде трапеции, а на двухпутных, сооружаемых сразу под два пути, в виде треугольника. В скальных и дренирую­ щих грунтах она устраивается горизонтальной.

При проектировании земляного полотна предусматривается обочина, необходимая для сохранения устойчивости балластного слоя, расстановки путевых и сигнальных знаков, хранения покилометрового запаса материалов, производства путевых работ и т. д. Для краткосрочного земляного полотна, рассчитанного на эксплуа­ тацию в течение ограниченного срока, обочину можно не устраи­ вать.

Земляное полотно характеризуется размерами и формой попе­ речного профиля. Поперечным профилем -называется проекция зем,- ляного полотна и прилегающей местности на вертикальную пло­ скость, перпендикулярную продольной оси пути.

Поперечные профили разделяются на типовые и индивидуаль­ ные. Типовые в свою очередь подразделяются на нормальные

и специальные.

Типовыми нормальными поперечными профилями называются такие, очертания и размеры которых проверены многолетним опы­ том, и для их проектирования не требуется расчетов или исследо­ ваний.

Специальными называются такие, которые имеют определенную специфику, но широко распространены и проверены в ряде рай­ онов Советского Союза и также не требуют дополнительных рас­ четов. К специальным профилям относятся профили в скальных грунтах, в районах распространения лессовых грунтов, вечной мерзлоты, подвижных песков, на болотах и т. п.

Индивидуальные поперечные профили земляного полотна про­ ектируются в сложных климатических, топографических, геологи­ ческих и гидрологических условиях, при производстве земляных работ с применением массовых взрывов и гидромеханизации.

При проектировании земляного полотна должны использовать­ ся типовые поперечные профили. В тех случаях, когда местные условия исключают стандартные решения, прибегают к индиви­ дуальному проектированию. Размеры элементов земляного полот­ на в поперечном сечении зависят от назначения и категории же­ лезнодорожной линии, видов грунта, высоты насыпи, глубины вы­ емки и других показателей. При проектировании земляного полот­

8

на капитальных дорог ширина поверху на прямых участках в пре­ делах перегонов принимается в соответствии с рекомендациями строительных норм и правил (СНиП П-Д. 1-62).

Ширина земляного полотна железных дорог различных кате­ горий дана в таблице 1.1.

При проектировании земляного полотна второго пути, пристраи­ ваемого к существующему, поверхности основной площадки но­ вого пути следует придавать поперечный уклон 0,02 для насыпей и 0,04 для выемок в наружную сторону.

При проектировании поперечных профилей раздельных пунк­ тов учитываются следующие особенности:

—ширина основной площадки определяется числом станцион­ ных путей и величиной междупутных расстояний;

—водосливная призма может быть односкатной, двухскатной, пилообразной;

—- в скальных и хорошо дренирующих грунтах основную пло­ щадку допускается устраивать горизонтальной.

В связи с увеличением толщины балластного слоя с наружной стороны в кривых участках пути для сохранения минимальных размеров обочин ширина земляного полотна увеличивается в на­ ружную сторону согласно таблице 1.2.

На двухпутных и многопутных участках, кроме того, должно

производиться увеличение ширины земляного полотна в кривых на величину уширений междупутий в соответствии с указаниями'- ГОСТа 9238—59. Это делается для обеспечения минимального расстояния между подвижным составом при прохождении его од­ новременно по смежным путям.

9