Ф ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

ИНСТИТУТ ПУТИ, СТРОИТЕЛЬСТВА И СООРУЖЕНИЙ (ИПСС)

Кафедра “ Путь и путевое хозяйство ”

Курсовой проект

«Проект земляного полотна»

по дисциплине

”Расчет и проектирование элементов железнодорожного пути ”.

Выполнил:

ст-т гр. СЖД – 441

Соклаков М. Ю.

Принял:

проф. Ашпиз Е.С.

Москва-2006

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. 3-4

1. Проект пойменной насыпи.

1.1. Определение требуемой плотности грунта насыпи и проектиро-

вание защитного слоя. 5-11

1.2. Проектирование поперечного профиля насыпи, расчет на

устойчивость ее низового откоса (с учетом подтопления насыпи поводковыми водами). 11-13

1.3. Определение осадки основания насыпи и требуемого уширения

основной площадки. 13-26

1.4. Проектирование конструкции укрепления откосов. 26-33

2. Проект выемки

2.1. Проектирование нагорной канавы и ее укрепления при заданных уклонах продольного профиля по оси канавы и расхода воды в канаву. 34-51

2.2. Проектирование противопучинных мероприятий в выемке. 51-67

Приложение 1-6.

Список литературы 68

ВВЕДЕНИЕ

Земляное полотно — это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно воспринимает статические нагрузки от верхнего строения пути и динамические от подвижного состава и упруго передает их на основание. Земляное полотно предназначено также для выравнивания земной поверхности в пределах железнодорожной трассы и придания пути необходимого плана и профиля.

Земляное полотно — наиболее ответственный элемент железнодорожного пути, его несущая конструкция. Его можно считать как бы фундаментом верхнего строения.

От надежности земляного полотна зависят техническая скорость движения поездов и разрешаемая статическая нагрузка на рельсы, передаваемая от колесных пар вагонов, а через них масса поезда, провозная и пропускная способность линии.

К земляному полотну предъявляются следующие основные требования:

- оно должно быть прочным (грунт должен иметь достаточное сопротивление воздействию нормальных напряжений), устойчивым (грунт должен иметь достаточное сопротивление воздействию касательных напряжений), надежным (работать без отказов), долговечным (иметь неопределенно долгий срок службы);

- все поверхности земляного полотна, устройств при нем и полосы отвода должны быть спланированы и защищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась, и был бы обеспечен максимальный ее сток в стороны или в специальные водоотводные сооружения при минимальной впитываемости в грунт, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;

- конструкции земляного полотна должны обеспечивать минимальные расходы на их устройство, ремонты и содержание при максимальной возможности механизации и автоматизации работ.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздействий оно имеет также комплекс различных водоотводных, защитных и укрепительных сооружений и устройств.

При проектировании необходимо обеспечить заданный уровень надежности земляного полотна по прочности, устойчивости и стабильности с учетом опыта эксплуатации дорог и вибродинамического воздействия поездов при минимальных приведенных затратах, а также максимальном сохранении ценных земель и наименьшем ущербе природной среде.

Проектирование конструкций земляного полотна и необходимых укрепительных, защитных и водоотводных .сооружений, как правило, производится вариантно, с последующим выбором путем технико-экономических расчетов наиболее рационального варианта.

1. Проект пойменной насыпи

Земляное полотно (насыпь) на участках подтопления (берега морей, озер, водохранилищ, пересечения водотоков, прижимные участки трассы и пр.) проектируется с учетом постоянного или периодического воздействия водных масс водотоков или водоемов, которое выражается в виде обводнения грунтов тела насыпи, размывающего воздействия, вызываемого течением постоянного потока или волнением, разрушения и загромождения откосов земляного полотна льдом.

1.1. Определение требуемой плотности грунта насыпи и проектирование защитного слоя

Требуемая минимальная плотность сложения сухого грунта _d, г/см³, т/м³, должна быть такой, чтобы грунт насыпи при воздействии временных поездных нагрузок работал практически в упругой стадии.

Требуемую в земляном полотне для песчаных и глинистых грунтов плотность сложения сухого грунта _d определяют по формуле:

, (1.1.1)

где k – минимальный коэффициент уплотнения, для верхней и для нижней частей, см. табл.5.4 стр.297 [1];

- максимальная плотность сухого грунта, т/м³.

Таким образом:

т/м³.

т/м³.

Плотность грунта насыпи с учётом влажности определяется по формуле:

; (1.1.2)

где: - оптимальная влажность.

т/м³.

т/м³.

Удельный вес грунта насыпи определяется по формуле:

; (1.1.3)

кН/м³.

кН/м³

с₁=19,9кПа

Удельный вес грунта для зоны капиллярного поднятия определяется по формуле:

, (1.1.4)

где - удельный вес частиц грунта, =27 кН/м³;

e - коэффициент пористости.

Коэффициент пористости равен:

, (1.1.5)

.

кН/м³.

с₂=0,5с₁=9,95 кПа

Удельный вес грунта для зоны водонасыщенного состояния определяется по формуле: ; (1.1.6)

кН/м³.

с₃=0,5с₁=9,95 кПа

Удельный вес грунта в зоне основания насыпи определяется по формуле

;

кН/м³

Определение интенсивности нагрузок от подвижного состава и от верхнего строения пути.

, (1.1.7)

где - интенсивность действия нагрузки, от верхнего строения пути;

- интенсивность действия нагрузки от подвижного состава;

- удельный вес нижележащего слоя;

- ширина шпалы;

- длина железобетонной шпалы.

Защитный слой – слой дренирующего грунта, который должен иметь соответствующий коэффициент уплотнения и толщину такую, чтобы под ним не возникали пластические деформации.

Защитный слой укладывается под основную площадку для предотвращения пучения.

Для определения толщины защитного слоя, необходимо найти точку пересечения зависимостей по глубине: величины критической нагрузки и суммарных действующих сжимающих напряжений .

Рис 1.1.1. Расчетная схема для определения толщины защитного слоя.

Определение суммарных сжимающих напряжений .

,

где: - напряжения, возникающие в насыпи от подвижного состава,

- напряжения, возникающие в насыпи от верхнего строения пути,

- напряжения возникающие в насыпи от выше лежащих слоев грунта,

.

, - коэффициент затухания напряжения соответственно от подвижного состава и верхнего строения пути, табл.п.5.2 стр.346 [1].

Точка 0.

кПа; кПа;

кПа.

Точка 1.

кПа;

кПа;

м,

кПа;

кПа.

Точка 2.

кПа;

кПа;

м,

кПа;

кПа.

Толщина защитного слоя из условия прочности определяется исходя из формулы Пузыревского.

При условии, что :

. (1.1.8)

где: - расчетное сцепление грунта;

- угол внутреннего трения, рад;

- удельный вес i-го слоя грунта;

- глубина залегания расчетной точки.

Величина является полным напряжением, действующим на глубине h.

Прочностные характеристики грунта принимают минимально возможными с учетом снижения сцепления в период оттаивания.

Расчетное сцепление грунта рассчитываем по формуле:

, (1.1.9)

где - теоретическое сцепление талого грунта, ;

- коэффициент снижения сцепления после оттаивания, ;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности грунта, ;

- интенсивность пучения, ;

- толщина защитного слоя;

- оптимальная влажность, ;

- влажность на пределе раскатывания, .

кПа.

Определение величины критической нагрузки .

Точка 0.

;

рад;

кН/м³;

кПа.

Точка 1.

м;

рад;

кН/м³;

кПа.

Точка 2.

м;

рад;

кН/м³;

кПа

Рис. 1.1.2. График зависимости величины критической нагрузки и суммарных действующих сжимающих напряжений от глубины.

Из графика (рис.1.1.2) следует, что толщина защитного слоя из условия прочности глинистых грунтов защитного слоя составляет: , а минимальный защитный слой составляет