Железнодорожное земляное полотно

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Российской  Федерации

Государственное образовательное учреждение

«Петербургский  государственный университет путей  сообщения»

(ПГУПС)

____________________________________________________________

Кафедра «Железнодорожный путь»

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой  проект

 

«Железнодорожное земляное полотно»

 

 

 

 

                       

 

 

 

 

 

Шифр 05-СЖД-601

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2009г

 

 

 

 

 

 

 

Содержание  работы:

 

Часть 1.   «Расчет устойчивости пойменной  насыпи».

 

1. Построение поперечного профиля насыпи.
2. Определение нагрузки.
3. Определение расчетных характеристик:
1. Грунты насыпи
2. Грунты основания

          1.4      Определение минимального коэффициента устойчивости.

 

 

Часть 2.    «Расчет и проектирование дренажа».

 

1. Расчет и проектирование двустороннего закюветного дренажа выемки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       Часть 1.    Расчет устойчивости пойменной насыпи.

 

Пойменные насыпи сооружаются по индивидуальным проектам. Задача их проектирования решается подбором, т.е. сначала задаются очертания  насыпи, а затем проверяется их устойчивость

 

1.1 Построение поперечного профиля  насыпи

 

Поперечный  профиль насыпи проектируется с  учетом требований СТН-Ц-01-95. Отметка  основания по оси земляного полотна  и высота насыпи приведены в задании: м, м.

Ширина основания  земляного полотна магистральных  железных дорог 1 категории принимается  равной:

- на однопутных  линиях – 7,1м;

- на двухпутных  линиях – 11,7 м;

Очертанием  сливной призмы при расчете пойменной  насыпи можно пренебречь.

Крутизна  откосов насыпи из связных грунтов  при  м принимается равной:

- в верхней  части высотой до 6 м – 1:1,5;

- в средней  части высотой до 12 м – 1:1,75;

- в нижней  части высотой более 12 м – 1:2;

У пойменных  насыпей подтапливаемых водой, устраивают бермы, шириной не менее 3 м. Отметка берм принимается на уровне 1/3 высоты насыпи, но не ниже чем:

 м

где  м – отметка горизонта высокой воды трехсотлетней вероятности превышения;

 м – высота набега волны;

 м – технический запас;

Крутизна  откосов берм в случае подтопления  их водой принимается не менее 1:2.

 

1.2 Определение нагрузки

 

Нагрузка  от подвижного состава и нагрузка от собственного веса верхнего строения пути, учитывается в виде фиктивного столбика грунта высотой:

 м

где  кгс/м²=10,4 т/м² – временная поездная нагрузка (принимается равной допускаемым напряжениям на основной площадке земляного полотна);

 т/м³ – объемный вес грунта насыпи при естественной влажности;

Ширина полосовой  нагрузки принимается равной длине  шпалы, т.е. 2,75 м.

т/м²

 

 

 

1.3 Определение расчетных характеристик  грунтов

 

1.3.1 Грунты насыпи:

 

Объемный  вес грунтов насыпи во взвешенном состоянии определяется по формуле:

 т/м³

где  т/м³ – удельный вес грунтов насыпи;

- коэффициент пористости грунтов  насыпи при нормальной плотности;

γс к=1,66 т/м³ – объемный вес скелета грунта насыпи;                            

 

Коэффициент трения грунтов насыпи во взвешенном состоянии определяется по формуле:

где  - коэффициент трения грунтов насыпи в естественной влажности;

- угол внутреннего трения  грунта;

Удельное  сцепление грунтов насыпи во взвешенном состоянии определяется по формуле:

 т/м²

где  т/м² – удельное сцепление грунтов в естественном состоянии;

 

 

 

1.3.2 Грунты основания:

 

Характеристики  грунтов основания при естественной влажности приводятся в задании.

Объемный  вес грунтов основания определяется по формуле:

 т/м³

где   т/м³ – удельный вес грунтов основания;

- коэффициент пористости грунтов  основания при естественной влажности;

γс к=1,66 т/м³ – объемный вес скелета грунта основания.

       

Коэффициент трения грунтов основания во взвешенном состоянии определяется по формуле:

где  - коэффициент трения грунтов основания в естественной влажности;

- угол внутреннего трения  связанных грунтов;

 

Удельное  сцепление грунтов основания  во взвешенном состоянии определяется по формуле:

 т/м²

где  т/м² – удельное сцепление грунтов в естественном состоянии

 

Результаты  расчетов по определению характеристик  грунтов насыпи и основания сведем в таблицу 1.

 Значение  углов внутреннего трения грунтов  насыпи и основания во взвешенном  состоянии определяются по формулам:

                               

                                       Характеристики грунтов. Таблица 1

 

Характеристика			, т/м2	, т/м3
Грунты
Насыпь
В естественном состоянии	21,6	0,4	2,9	2,6
Во взвешенном состоянии	18,78	0,34	2,03	1,02
Основание
В естественном состоянии	21	0,384	2,6	2,56
Во взвешенном состоянии	21,01	0,326	1,82	1,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Определение минимального коэффициента  устойчивости насыпи

 

Для определения  коэффициента устойчивости задаемся возможными кривыми обрушения, для каждой из которой определяем наименьший коэффициент  устойчивости откоса по следующей формуле:

где  - номинальная составляющая силы собственного веса;

 

- касательная составляющая собственного  веса;

 

- коэффициент трения;

 

- длина поверхности скольжения  в пределах рассматриваемого  отсека;

 

- удельной сцепление;

 

- гидродинамическое давление;

 

- площадь, равная сумме площади  сползающей насыпи во взвешенном  состоянии;

 

- средний уклон кривой депрессии;

 

Возможные кривые обрушения представлены на рис.1.

Дальнейшие  вычисления указанных сил, а также  их суммы по всем отсекам представлены в таблицах 2,3,4, соответственно для 3-х возможных кривых обрушения.

 По данным  таблиц определяются по формуле  три значения коэффициента устойчивости, которые сравниваются с нормативным  значением [ К_н = 1,2].

 

- при радиусе кривой обрушения R=35,6(м):

 

 

- при радиусе кривой обрушения R=45,09(м):

 

 

- при радиусе кривой обрушения R=46,26(м):

 

 

По результатам  расчетов можно сделать следующие  выводы:

в результате расчета получили, что  коэффициенты устойчивости насыпи во всех случаях не намного больше нормативного значения равного 1,2 , поэтому откос насыпи имеет хороший запас устойчивости. 

 

 

Определение удерживающих и сдвигающих сил (R=35,6 м)           Таблица 2

 

 

№	α	sinα	cosα	ωc	ωв	ωво	Qс	Qв	Qво	Q	N	f	N*f	T	C	l	C*l
1	50	0,77	0,64	2,69	0	0	6,99	0	0	6,99	4,50	0,4	1,7983	5,3577	2,9	3,3	9,57
2	45	0,71	0,71	25,24	0	0	51,74	0	0	51,74	36,59	0,4	14,635	36,587	2,9	3,8	11,02
3	40	0,64	0,77	12,53	0	0	25,69	0	0	25,69	19,68	0,4	7,8708	16,511	2,9	2,7	7,83
4	34	0,56	0,83	31,32	0	0	64,21	0	0	64,21	53,23	0,4	21,292	35,904	2,9	5,3	15,37
5	27	0,45	0,89	30,3	0	0	62,12	0	0	62,12	55,34	0,4	22,138	28,2	2,9	2,3	6,67
6	23	0,39	0,92	1,06	0	0	2,17	0	0	2,17	2,00	0,34	0,6801	0,8491	2,03	0,2	0,406
7	20	0,34	0,94	19,97	2,51	0	40,94	2,5602	0	43,50	40,88	0,34	13,898	14,877	2,03	4,04	8,2012
8	15	0,26	0,97	11,36	6,36	0	23,29	6,4872	0	29,78	28,76	0,34	9,7786	7,7064	2,03	3,7	7,511
9	11	0,19	0,98	4,44	4,92	0	9,10	5,0184	0	14,12	13,86	0,34	4,7127	2,6943	2,03	2,1	4,263
10	9	0,16	0,99	2,03	2,38	0,05	4,16	2,4276	0,069	6,66	6,58	0,33	2,1701	1,0416	1,82	0,9	1,638
11	5	0,09	1,00	4,12	8,05	0,68	8,45	8,211	0,9384	17,60	17,53	0,33	5,7844	1,5335	1,82	3,1	5,642
12	3	0,05	1,00	0,22	2,5	0,32	0,45	2,55	0,4416	3,44	3,44	0,33	1,1345	0,1802	1,82	0,9	1,638
13	1	0,02	1,00	0	3,36	0,49	0,00	3,4272	0,6762	4,10	4,10	0,33	1,3539	0,0716	1,82	1,4	2,548
14	2	0,03	1,00	0	3,88	0,67	0	3,9576	0,9246	4,88	4,88	0,33	1,6101	0,1704	1,82	4,05	7,371
				145,28	33,96	2,21							108,86	151,68			89,678

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение удерживающих и сдвигающих сил (R=37,24м)          Таблица 3

 

№	α	sinα	cosα	ωc	ωв	ωво	Qс	Qв	Qво	Q	N	f	N*f	T	C	l	C*l
1	48	0,74	0,67	18,6	0	0	48,36	0	0	48,36	32,36	0,4	12,944	35,938	2,9	3,8	11,02
2	44	0,69	0,72	7,81	0	0	20,31	0	0	20,31	14,61	0,4	5,8428	14,106	2,9	2,8	8,12
3	37	0,60	0,80	21,2	0	0	55,12	0	0	55,12	44,02	0,4	17,608	33,172	2,9	5,5	15,95
4	30	0,50	0,87	20,79	0	0	54,05	0	0	54,05	46,81	0,4	18,725	27,027	2,9	5,15	14,935
5	22	0,37	0,93	19,66	0	0	51,12	0	0	51,12	47,39	0,4	18,958	19,148	2,9	5,3	15,37
6	17	0,29	0,96	7,83	1,15	0	20,36	1,173	0	21,53	20,59	0,34	7,0007	6,2951	2,03	2,85	5,7855
7	13	0,22	0,97	6,48	3,69	0	16,85	3,7638	0	20,61	20,08	0,34	6,8284	4,6366	2,03	3,11	6,3133
8	8	0,14	0,99	4,05	5,62	0	10,53	5,7324	0	16,26	16,10	0,34	5,4754	2,2633	2,03	3,05	6,1915
9	5	0,09	1,00	0,29	2,4	0	0,75	2,45	0	3,20	3,19	0,34	1,0845	0,2791	2,03	1,09	2,2127
10	1	0,02	1,00	0	5,59	0	0,00	5,70	0	5,70	5,70	0,34	1,9383	0,0995	2,03	3,44	6,9832
11	1	0,02	1,00	0	0,55	0	0,00	0,56	0	0,56	0,56	0,34	0,1907	0,0098	2,03	2,15	4,3645
				106,71	19						251,42		96,595	142,98			97,246