Контрольная работа: Расчет железнодорожного пути

Расчет железнодорожного пути

Контрольная работа 1. Расчет железнодорожного пути

1. Вычертить схематическое изображение поперечного профиля земляного полотна

Определить основные размеры земляного полотна и размеры устройств

Дано:

Решение:

Учтем следующие требования:

.   Основная площадка однопутных выемок (насыпей) проектируется в виде трапеции шириной поверху 2,3 м, высотой 0,15 м.

В зависимости от количества путей, категории дороги и др. по СТНЦ определяют ширину основной площадки, назначают ее конфигурацию. (II категория, однопутный участок, радиус кривой = 2600 м., тощая глина):

ширина основной площадки = 7,6 м,

уширение основной площадки в наружную сторону для обеспечения необходимой ширины обочин при устройстве возвышения наружной рельсовой нити = 0,2 м,

габаритное уширение = 0,02 м

В = 7,6 + 0,2+ 0,02 = 7,82 м

Глубина выемки (Высота насыпи) измеряется по оси земляного полотна от поверхности земли до уровня бровок основной площадки земляного полотна, она определяется как разность между отметкой земли и отметкой проектной бровки полотна для выемок:

Глубина выемки земляного полотна, H м

Н = Н_.з - Н _пр.з = 259,8 - 250,2 = 9,6 м

2. Выбор крутизны откосов выемок (насыпей):

Выемки глубиной до 12 м и в глинах имеют крутизну откосов 1:1,5.

.   Резервы

При проектировании резервов учитываем:

Средняя глубина резервов h₀ - не более 2 м, наименьшая - 0,6 м. дно резерва при его ширине до 10 м включительно устраивают односкатным с поперечным уклоном 0,02 в сторону поля; при ширине дна более 10 м оно планируется двускатным от краев к середине. откосы резервов имеют крутизну 1:1,5.

. С обеих сторон от основной площадки предусматривают кюветы, имеющие, как правило, типовые размеры: ширину дна - 0,4 и глубину - 0,6 м Крутизну бровочных откосов кюветов назначают 1:1,5, а полевых откосов - равной крутизне откосов выемки (при наличии закюветных полок - 1:1,5).

. В выемках, откосы которых сложены переувлажненными глинистыми грунтами (коэффициент консистенции I_L>0,25), за кюветами устраивают полки шириной в 0,2 высоты откоса, но не менее 1,0 м.

. Крутизну откосов выемки предварительно назначают согласно нормам СниП II-39-76 . Затем рассчитывают устойчивость откосов (см. ниже), окончательная крутизна их не должна превышать значений, указанных в нормах.

. С нагорной стороны выемки проектируют банкетный вал, забанкетную канаву, кавальер и нагорную канаву в соответствии с рис. 2.2. С подгорной стороны проектируют второй кавальер, а в случае незначительного поперечного уклона местности (менее 0,04) и водоотводную канаву. Границы полосы отвода земли под железную дорогу намечают не ближе 2 м от внешних (полевых) границ земляных и водоотводных устройств.

. Откосы выемки и кюветов укрепляют, как правило, посевом трав по слою растительной земли. Дно кюветов укрепляют щебнением.

h₁ = h₀- (0.01b₂ +  )

1. Кюветы, забанкетные и нагорные канавы

а. Кюветы выемок в глинах следует делать глубиной не мене 0,6 м и шириной по дну не менее 0,4 м. Откос кювета со стороны поля является продолжением откоса выемки, а со стороны полотна крутизна откоса 1:1,5.

б.      Забанкетная канава располагается на расстоянии не менее 0,5 м от подошвы путевого откоса кавальера, имеет глубину и ширину по дну 0,3 м и откосы крутизной 1:1,5;

в.       Размеры нагорных канав определяются по расчету.

2. Кавальеры и банкеты

Банкет - присыпка треугольной формы, расположенная на расстоянии 1 м от бровки откоса выемки. Высота банкета принимается не более 0,6 м, путевой откос имеет крутизну 1:1,5; поверхность его имеет поперечный уклон 0,02 - 0,04 в сторону пути.

Кавальеры. При расположении кавальеров рекомендуется руководствоваться требованиями СТНЦ.

Кавальеры имеют откосы крутизной 1:1,5, среднюю высоту не более 3 м, их поверхность имеет поперечный уклон 0,02 в сторону поля.

Расстояние от подошвы путевого откоса кавальера до бровки откоса выемки (обрез) принимается не менее 5 м, а со стороны постройки в будущем второго пути это расстояние увеличивается на величину междупутий. В слабых грунтах обрез должен иметь большую ширину: не менее 5 + Н ( Н - глубина выемки), но не менее 10 м.

Выбираем расчетную схему:

Рис. 1

Для определения размеров кавальеров необходимо предварительно рассчитать площадь поперечного сечения выемки F_B и площадь поперечного сечения кавальеры w_K.

Площадь поперечного сечения выемки:

F_B = F₀ + Δf - w₁ + w₂

где F₀ - площадь поперечного сечения выемки при условии отсутствия высокогорности

F₀ = В*Н + m*H²

В - ширина выемки на уровне бровок основной площадки земляного полотна:

B = b + 2b_k

b - ширина основной площадки (7.6 м)

b_k - ширина кювета поверху

В = 7,6 + 2*0,6 = 8,8 м

m - на откосов выемки ( m = 1.5)

F₀ = 8,8*9,6 + 1,5*9,6² = 222,72 м²

w₁ - площадь сливной призмы для однопутных линий

w₁ =  *0.15

w₂ - площадь кюветов

w₂ =  *0,6 = 0,3 м²

Δf - приращение площади поперечного сечения выемки при наличии поперечного уклона местности, м²

Δf = k*(F₀ +  )

k - коэффициент косогорности

k =  = 0.0481

Δf = 0.0481*(222,72 +  ) = 11,203 м²

F_B = 222,72 + 11,203- 7,425 + 0,3 = 226,798 м²

Рис. 2

Площадь поперечного сечения кавальера

w_k =

в нашем случае t = 2

Р - % грунта выемки, укладываемой в кавальер

w_k =  = 65,77 м²

ширина кавальера поверху приближенно равна:

b₂ = w_k/h₀ + 1.5*h₀

h₀ - средняя высота кавальера (принимается в зависимости от площади кавальера, но не более 3 м).

b₂ = 65,77/3+ 1.5*3 = 26,42 м

Высота кавальера

h₁ = h₀ - (0.01b₂ +  )

h₂ = h₀ + (0.01b₂ +  )

n - показатель поперечного уклона местности (1:7)

h₁ = 3 - (0.0126,42 +  ) = 0,85 м

h₂ = 3+ (0.0126,42 +  ) = 5,15 м

ширина кавальера понизу

b₁ = b₂ + ₁ = 26.42 +  = 26.42 + 6.36 + 1.62 = 34.4 м.

2. Определить глубину заложения закрытого трубчатого (несовершенного) дренажа траншейного типа

Грунт - суглинок

Вычертить поперечный разрез выемки и дренажа в масштабе 1:50

Указать основные размеры

Решение:

Рис. 1 Расчетная схема двухстороннего подкюветного дренажа

Глубину заложения дренажа определяют, исходя из требования понизить уровень грунтовых вод (в случае невозможности их полного перехвата) и осушить грунты под основной площадкой в пределах сезоннопромерзающей толщи. Расчетной вертикалью в пределах, т.е. таким сечением, где необходимо обеспечить требуемое понижение уровня грунтовых вод, является: при двустороннем дренаже - ось земляного полотна; при одностороннем дренаже - сечение, проходящее на расстоянии 0,3-0,4 м от дальнего конца шпалы по отношению к дренажу.

Глубину h заложения двустороннего несовершенного подкюветного дренажа, отсчитываемую от дна кювета до дна траншеи, определяют в соответствии с обозначениями, показанными на рис. 1, по формуле:

h = А + e + a_кп + f + h_с - у

Здесь А - расчетная (наибольшая за 10-летний период) глубина сезонного промерзания по расчетной вертикали, м;

е - величина возможного колебания уровня капиллярных вод и глубины промерзания (е = 0,2…0,3);

а_кп - высота подъема капиллярной воды над кривой депрессии;_с - расстояние по вертикали от верха дренажной трубы до дна траншеи (обычно h_с = 0,3…0,4 м);

у - глубина кювета (0,6 м) + толщина сливной призмы (0,20 м) + толщина балласта под шпалой + толщина шпалы (для деревянных шпал минус 3 см от верхней постели шпалы до балластного слоя) или расстояние от верха балластной призмы до верха дренажной траншеи, м;

у = h₆+0,6+0,2;

h ₆ - суммарная толщина балласта, м;

h₆ = h_щ+ 0,15 = 0,40 + 0,15 = 0,55;

у = 0,55 + 0,6 + 0,2 = 1,35;- стрела изгиба депрессии.

Величину f для двустороннего дренажа определяют по формуле:

f = l I₀,

где m₀ - расстояние от стенки траншеи до расчетной вертикали, м;

l =  + C

где В - ширина основной площадки земляного полотна в зависимости от категории железной дороги, рода грунта и количества путей.

Задано:

категория дороги - II,

число путей - 1,

грунт - тощая глина.

В = 7,6м.

С - горизонтальная проекция путевого откоса кювета (при крутизне 1:1,5 и глубине кювета 0,9 м) С = 0,9 м.

l =  + 0,9 = 4,7 м.₀ - средний уклон кривой депрессии.

Значение а_кп и I₀ берут из справочных данных:

.   суглинок легкий.

а_кп = 0,9 м.;₀ = 0,07 доли.

f = 4,7 * 0,07 = 0,329 м.

h = 1,84 + 0,25 + 0,9 + 0,329 + 0,4 - 1,35 = 2,369 м

.   суглинок тяжелый

а_кп = 1,3 м.;₀ = 0,09 доли.

f = 4,7 * 0,09 = 0,423 м.

h = 1,84 + 0,25 + 1,3+ 0,423 + 0,4 - 1,35 = 2,863 м

Расчетная схема двухстороннего подкюветного дренажа

Итоговая схема

земляной профиль дренаж рельс стрелочный

Контрольная работа №2

1. Определить возвышение наружного рельса, длину круговой кривой и переходных кривых, количество укороченных рельсов, необходимых для укладки по внутренней нити кривой

Дано:

Радиус круговой кривой = 1500м;

Угол поворота, β = 26⁰;

Длина рельса = 25 м;

Данные о поездах:

Решение:

При движении железнодорожного экипажа по кривым возникают дополнительные по сравнению с прямыми участками силы взаимодействия пути и подвижного состава: центробежная сила, направленная наружу кривой; вертикальный перегруз одной из рельсовых нитей и недогруз другой; радиальное давление, приложенное к рельсу наружной нити со стороны реборды колеса передней оси жесткой базы экипажа; сила ветра, которая в отдельных случаях может оказывать значительное воздействие на путь и подвижной состав.

Для снижения воздействия этих сил в кривых участках устраивается возвышение наружного рельса.

Величина этого возвышения определяется следующими тремя условиями:

обеспечением равномерного вертикального износа обеих рельсов;

обеспечением пассажиров от неприятных ощущений при воздействии поперечных ускорений;

обеспечением экипажа от опрокидывания в кривых.

I. Определение возвышения наружного рельса

.1 Определение возвышения наружного рельса из условия обеспечения равномерного износа обеих рельсовых нитей

Внутренняя и наружная рельсовые нити будут изнашиваться одинаково при условии идентичного суммарного воздействия на них вертикальных и горизонтальных сил.

Рис. 1. Схема положения экипажа и действующих на него сил при движении по кривой

Возвышение наружного рельса должно быть таким, чтобы центробежная сила и центростремительная взаимно уравновесились, тогда равнодействующая будет направлена по оси пути, и обе рельсовые нити будут нагружены одинаково.

Величина возвышения наружного рельса определяется по формуле

,

где R - радиус кривой, м;

 - квадратичная средневзвешенная по тоннажу скорость движения поездов,

,

где Ni - количество поездов в сутки той или иной категории (скорых, пассажирских и др.);

Gi - вес поезда соответствующей категории, m;

Vi - скорость движения соответствующих поездов, км/ч;

К - коэффициент учета смещения центра тяжести экипажа относительно середины колеи. Согласно СТН коэффициент К принимается равным 1,2 при максимальных скоростях 161 - 200 км/ч, 1,1 - при скоростях 120 - 160 км/ч. При скоростях менее 120 км/ч К = 1.

Определяем значение :

V²_ср =

Находим величину возвышения для кривой:

В нашем случае максимальная скорость - 125 км/ч, тогда К = 1,1

h₁ =  мм

.2 Определение возвышения наружного рельса по условию комфортабельности езды пассажиров

Величина возвышения, найденная по выражению , будет недостаточна для скорых пассажирских поездов, имеющих скорость