Залавский Н.И. Проектирование пойменной насыпи. 2014

1 Задание на курсовой проект

1.1 Общие положения

По дисциплине «Железнодорожный путь» студент должен выполнить курсовой проект по проектированию земляного полотна на тему «Проект пойменной насыпи», где предусматривается проектирование участка пойменной насыпи второго пути у раздельного мостового перехода.

При проектировании пойменной насыпи у мостового перехода для обеспечения ее стабильности выполняются расчеты устойчивости, укрепления откосов от размыва.

При работе над курсовым проектом следует пользоваться учебниками, учебными пособиями, нормативными документами, справочниками /1–12/ и данным учебным пособием.

В учебном пособии для каждого раздела проекта изложены принципы проектирования, приведены расчетные схемы, примеры расчетов по вариантам (в табличной форме). Значения символов, используемых в формулах, указаны в пп. 1.3.2. В приложениях (А–В) приведены необходимые справочные материалы. Курсовой проект является техническим документом, разрабатываемым студентом по теме самостоятельно на основании задания и исходных данных. Текст записки и чертежи должны быть выполнены согласно ГОСТам ЕСКД (см. приложение Г).

1.2 Состав и содержание курсового проекта

Тема «Проект пойменной насыпи».

Проект состоит из пояснительной записки и графической части. Cодержание курсового проекта:

Титульный лист Введение

1 Проектирование поперечного профиля насыпи

1.1Определение высоты наката волны

1.2Расчет устойчивости насыпи

1.3Расчеты укрепления откосов

1.3.1Каменная наброска (вариант)

1.3.2Плитное покрытие (вариант) Заключение

Приложения

Литература Чертежи следует выполнить на одном листе ватмана (формата А2).

1.3 Исходные данные по проектированию пойменной насыпи 1.3.1 Исходные данные

Пойменная насыпь у раздельного мостового перехода однопутная. Ширина основной площадки земляного полотна (насыпи) Воп принимает-

ся в соответствии с категорией железной дороги /1–5/. Высоту насыпи Нн задать.

5

На продольном профиле пойменной насыпи указан статический горизонт

воды Овв = ГВВ.

Параметры волнового воздействия и другие исходные данные приведены в приложениях Г.

Интенсивность поездной нагрузки следует принимать максимально допустимой рп = 80 кПа (для четных вариантов) и рп = 70 кПа (для нечетных вариантов) на ширине bп, равной длине шпалы (2,75 м).

Интенсивность полосовой нагрузки от вернего строения пути рвс, среднюю ширину балластной призмы bвс принимают в зависимости от типа верхнего строения пути (приложение Б).

рп , рвс –интенсивность поездной нагрузки, верхнего строения пути, кПа bп, bвс – ширина полосовой поездной нагрузки, верхнего строения пути, м; е – коэффициент пористости;

Qi, Ni , Ti , Ргд – сила (вес) части (отсека, блока) грунтового массива; ее нормальная, тангенциальная (касательная) составляющие; гидродинамическая

6

δк, δп, δф – толщина слоя каменной наброски, плиты сборного покрытия, слоя обратного фильтра, м;

вш– ширина шва (между плитами), м;

dфi – размер зерен (частиц материала фильтра), мм.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЙМЕННОЙ НАСЫПИ

2.1 Проектирование поперечного профиля насыпи 2.1.1 Определение высоты наката волны

Пойменные насыпи проектируются обычно с бермами для повышения устойчивости и укрепления покрытиями низовых частей откосов от волнового воздействия.

Положение бермы принимается на отметке наката волны Ннк :

Ннк = df + dпд + hset + hrun1% + а,

где df – глубина водоема у подошвы насыпи;

df = Овв – Оос;

dпд – высота подпора воды у искусственного сооружения, м; hset – величина ветрового нагона воды, м;

hrun1% – высота наката волны на откос (обеспеченность 1%), м;

а – величина запаса по высоте (0,5 м – для насыпи; 0,25…0,3 м – для незатопляемых берм).

Величины hset, hrun1% определяются с учетом скоростей ветра вт и длины разгона ветровых волн Lвв, параметров волны: длины λв, высоты hв, периода Tв

по /1/.

Для курсового проекта λв, hв, dпд, hset указаны в задании; hrun1% (0,8 1,0) hв.

При проектировании пойменной насыпи предварительно определяется Ннк и соответственно положение бермы.

Онк = Оос + Ннк,

П р и м е р . Известно: уровень статического горизонта воды Овв = 201,40;

отметка основания Оос = 196,00; dпд = 0,2 м; hset = 0,1 м; λв = 9,9 м; hв = 0,9 м. Расчетная схема приведена на рисунке 2.1.

Ре ш е н и е. df = 201,40 – 196,00 = 5,4 м; hrun1% = 1,0 · 0,9 = 0,9 м;

а= 0,3 м.

Hнк = 5,4 + 0,2 + 0,1 + 0,9 + 0,3 = 6,9 м;

Онк = 196,0 + 6,9 = 202,90.

На поперечном профиле пойменной насыпи, на уровне Ннк , положение бермы принимается по высоте.

Ширина бермы Вб определяется при проектировании поперечного профиля по условию устойчивости насыпи (Вб 4,0 м) и технологии работ.

2.1.2 Расчет устойчивости насыпи

Поперечный профиль пойменной насыпи проектируется по условию обеспечения ее устойчивости. Коэффициент устойчивости насыпи из глинистых грунтов определяется графоаналитическим способом при круглоциллин-

7

дрической поверхности смещения /1, 2, 3, 9/. Графически определяют размерные параметры bi, hi-1, hi площадей ωi отсеков; частей отсеков насыпи неувлажненных ωн (выше кривой депрессии), увлажненных ωнв (ниже кривой депрессии), увлажненного основания ωосв .

Вычисляют:

–необходимую плотность насыпи ρнd = ρsн /(1 + ен); удельный вес грунта насыпи γн = ρнd (1 + Wн)g; удельный вес частиц грунта насыпи γsн = ρsн g; удельный вес грунта увлажненной части насыпи

γнв = (γsн – γв)/(1 + ен);

удельный вес частиц грунта основания γsос = ρsос g;

основания γос = [γsос / (1 + еос)] · (1 + W);

вес отсеков неувлажненной зоны Qнi = γнωнi;

неувлажненной и увлажненной зоны насыпи Qнвi = γнωнi + γнвωнвi;

то же с учетом увлажненной части основания Qосвi = γнωнi + γнвωнвi +

+ γосвωосвi.

Измеряют радиус R, проекции радиуса хi для каждого отсека, определяют синусы, косинусы углов βi между направлениями вертикальных векторов веса и радиуса для каждого отсека.

Пример. Известно: Нн = 16,0 м; Вб = 6,0 м; Оос = 194,00 м; Онк = 203,0 м.

Характеристики грунта насыпи: γsн = 27,0 кН/м3; γн = 19,45 кН/м3;

W = 21 %; ен = 0,680; сн = 22 кПа; φн = 24о; Iо = 0,05;

грунта основания: γsос = 26,0 кН/м3; сос = 24 кПа; φос = 26о, W = 20 %. Нагрузки: рп = 60 кПа; bп = 2,75 м; верхнее строение пути тяжелого типа,

шпалы деревянные, рвс = 14,0 кПа; bвс = 4,30 м, заданный коэффициент устойчивости Кзд = 1,2.

8

Графические построения расчетной схемы. Поперечный профиль насыпи

(рисунок 2.1) вычерчиваем (на миллиметровной бумаге в масштабе 1:100 или 1:200) по типовым очертаниям /1, 2, 3, 4/ m1 = 1,5; m2 = 1,75; m3 = 2,0. Берма размещается на уровне Ннк. Нагрузки рп, рвс заменяем эквивалентным (фиктивным) столбиком грунта шириной bэ = bп = 2,75 м, высотой hэ:

hэ = (рп + рвс bвс / bп) / γн = (60,0 + 14,0 · 4,3 / 2,75) / 19,45 = 4,2 м.

Устанавливаем точки (подошвы откоса А, удаленного конца шпалы В), через которые пройдет возможная кривая смещения. Соединяем точки хордой АВ, к середине восстанавливаем перпендикуляр (линия центров ОМ), проводим вспомогательную линию под углом 30…360 к горизонтальной нижней грани фиктивного столбика грунта до пересечения с линией центров в точке О. Радиусом R = ОА = ОВ = 40,6 м описываем кривую возможного смещения, опускаем вертикаль ОС. Проводим кривую депрессии от точки пересечения линии Овв с осью пути с уклоном Iо.

Разбиваем массив смещения на отсеки с учетом переломов профиля, сухой BE и обводненной ЕF частей насыпи и основания FA с площадями ωi и их частями: ωн – в неувлажненных зонах отсеков насыпи; ωнв – увлажненных; ωосв

– увлажненных зонах основания насыпи.

Проводим лучи из точки О к границам сред обводнения ОЕ, ОF. Определяем центральные углы α1 = 24,50, α2 = 21,00, α3 = 16,00, измеряя транспортиром.

Измеряем в масштабе расчетной схемы горизонтальные расстояния хi от вертикали (из центра О) до середины каждого отсека – проекции радиуса Ri; размеры отсеков: высоту hi, ширину bi (и, возможно, длину основания li).

9