курсовой проект пути сообщения. курсовой проект, пути сообщения Каргин А.А.2к.3г.ЭЖД,заочное.. Курсовой проект по дисциплине Пути сообщения Каргин А. А. студент 2 курса эжд,3группы,заочного отделения Зачетная книжка 242

• Название: Курсовой проект по дисциплине Пути сообщения Каргин А. А. студент 2 курса эжд,3группы,заочного отделения Зачетная книжка 242
• Анкор: курсовой проект пути сообщения
• Дата: 20.04.2021
• Размер: 1.52 Mb.
• Имя файла: курсовой проект, пути сообщения Каргин А.А.2к.3г.ЭЖД,заочное..docx
• Тип: Курсовой проект; #196795
• страница: 2 из 3

2 Построение поперечных профилей земляного полотна

2.1 Расчет глубины водоотводных канав

Размеры поперечного сечения канавы устанавливают с расчетом пропуска максимального расчетного расхода воды. Наименьшую глубину канав определяют получаемой расчетной величиной с прибавлением 0,2 м для возвышения бровки канавы над расчетным уровнем воды. Глубина канавы и ее ширина по дну должны быть не менее 0,6 м. Крутизна продольного уклона канавы i должен быть не менее 0,002. Откосы канавы в глинистых грунтах, суглинках, супесях и песках крупных и средней крупности делают крутизной 1:1,5.

Фактический расход м³/с, в канаве определяется по формуле

Q = ω · υ , (2.1)

где ω – площадь «живого сечения» (занятого водой) канавы, м³

υ – средняя скорость протекания воды, м/с

Площадь живого сечения канавы определяется по формуле

ω = α · h + m · h² (2.2)

где α – ширина для канавы, м;

h – глубина воды в канаве, м;

m – коэффициент крутизны (заложения откоса);

Смоченный периметр канавы, м

p = α+2b = α+2h ²) (2.3)

Гидравлический радиус, м, определяют по формуле

R =   (2.4)

Скорость течения воды в канаве, м/с

υ = С  (2.5)

где С – коэффициент, зависящий от шероховатости дня канавы и гидравлическогоо радиуса определяется по таблице 2.1

i – уклон для канавы

Талица 2.1 - Значения коэффициента С в зависимости от гидравлического радиуса R

Род русла канавы	Гидравлический радиус
	R = 0,05	R = 0,1	R = 0,20	R = 0,30	R = 0,40	R = 0,50	R = 1,00
Мощение булыжником, бутовая грубая клака, хорошо уплотненные стенки в грунте	23,1	27,3	32,2	35,3	37,8	39,7	46,0

Таблица 2.2 – Средние скорости течения воды м/с, в зависимости от средней глубины воды в канаве

Грунты канав. Тип укрепления для искуссвенных сооружений		Глубина воды в канаве
		h= 0,4 м		h= 1,0 м		h= 2,0 м		h= 3,0 м и более
Грунты канав
Песок мелкий	0,2-0,35		0,3-0,45		0,4-0,55		0,4-0,6
Гравий мелкий	0,65-0,8		0,75-0,85		0,8-1,00		0,9-1.1
Искусственные сооружения
Одерновка плашмя	0,9		1,2		1,3		1,4
Одерновка «в стенку»	1,5		1,8		2,0		2,2
Наброска из камня рамерами 15-20 см	3,0-3,5		3,35-3,8		3,75-4,3		4,1-4,65

Продолжение таблицы 2.2

Наброска из камня рамерами 20-30 см	3,5-3,85	3,8-4,35	4,3-4,7	4,65-4,9
Одиночное мощение на слое щебня не менее 10 см при размерах камня 15-25 см	2,5-3,5	3,0-4,0	3,5-4,5	4,0-5,0
Бетонные лотки с гладкой поверхностью	10,0-13,0	12,0-16,0	13,0-19,0	15,0-20,0
Бетонные откосные плиты	5,0-6,5	6,0-8,0	7,9-10,0	7,5-12,0
Гладкие деревянные лотки при течении воды вдоль волокон	8,0	10,0	12,0	14,0

Грунт –песок, заданный расход воды Q =5,8 м³/с. Примем глубину канавы

h = 1,12 м, ширину канавы по низу а = 0,6м и уклон дна i = 0,005, m =1,5.

Площадь «живого сечения» канавы составит: ω= 0,6 · 1,12 +1,5 · (1,12)² = 2,55м²

Смоченный периметр этого сечения p = 0,6 + 2 · 1,12  = 4,6м

Гидравлический радиус R =  = 0,55м

По таблице 2.1. определяем коэффициент С методом интерполяции для значения R=0,55м коэффициент С принимает значение 39,7.

Скорость течения воды в канаве υ = 40,3  = 2,11м/с

Расчетный расход воды Q = 2,55 · 2,11 = 5,38 м³/с

Расхождение расчетного расхода воды Q с заданным составило 0,3 % что является допустимым.

По таблице 2.2. находим, что допустимая скорость при глубине канавы 1,12м не превышает 0,85м/с, что меньше расчетной скорости. Поэтому необходимо предусмотреть укрепление откосов. Согласно таблице 2.2. канаву можно укрепить одерновкой «в стенку».

2.2 Поперечные профили земляного полотна на перегоне

Наиболее распространенными поперечными профилями земляного полотна принимаемых при проектировании железнодорожных путей являются выемки или насыпи. Поперечные профили земляного полотна состоят из следующих элементов основная площадка земляного полотна, откосы, водоотводные канавы, резервы и т.д.

Основная площадка земляного полотна – это верхняя поверхность, на которой размещается верхнее строение пути. Ширина (В), форма поверхности основной площадки земляного полотна регламентируется СТН Ц-01-95.

На однопутных линиях поперечное очертание верха земляного полотна имеет трапецеидальную форму высотой 0,15 м и шириной поверху 2,3 м. на двухпутных линиях сливная призма имеет треугольную форму с высотой 0,2 м. Основная площадка однопутного и двухпутного земляного полотна из раздробленных скальных, дренирующих крупнообломочных и дренирующих песчаных грунтов принимается горизонтальной. Ширина основной площадки на перегонах принимается в соответствии с таблицей 2.1.

Таблица 2.1 – Ширина основной площадки земляного полотна новых линий на прямых участках пути

Вид грунта насыпи	Ширина основной площадки В, в зависимости от категории железнодорожной линии, м
	Скоростные и особогрузонапряженные двухпутные участки, Ι	Ι и ΙΙ	ΙΙΙ	ΙV
Глинистые и другие недренирующие	11,7	7,6	7,3	7,1
Скальные, крупнообломочные и песчаные дренирующие	10,7	6,6	6,4	6,2

Крутизна откосов насыпей зависит от вида грунта, высоты насыпи и климатических условий. Насыпи из раздробленных скальных слабовыветривающихся и выветренных грунтов, крупнообломочных, песков гравелистых, крупных и средней крупности могут иметь крутизну откосов 1:1,5 при высоте Н ≤ 12 м разделенная для верхней части высотою до 6 м и нижней. В этом случае верхней части придается крутизна 1:1,5 при высоте Н ≤ 12 м разделенная для верхней части высотою до 6 м и нижней. В этом случае верхней части придается крутизна 1:1,5 , а нижней 1:1,75.

Отвод поверхностных вод, поступающих к насыпям или стекающих с их откосов к искусственным сооружениям осуществляется водоотводными канавами или резервами. При явно выраженном поперечном уклоне местности, когда поступление воды к насыпям возможно только с верховой стороны, водоотводные канавы и резервы устраиваются только с нагорной стороны. Откосы резервов и водоотводных канав следует проектировать не более 1:1,5. Крутизна откосов выемок проектируется из условия обеспечения их надежной устойчивости и назначается 1:1,5.При поперечном уклоне местности положе 1:5 кавальеры рекомендуется размещать с двух сторон, при косогорности от 1:5 до 1:3 преимущественно с низовой стороны.Крутизна откосов насыпей зависит от вида грунта, высоты насыпи и климатических условий. Насыпи из раздробленных скальных слабовыветривающихся и выветренных грунтов, крупнообломочных, песков гравелистых, крупных и средней крупности могут иметь крутизну откосов 1:1,5 при высоте H ≤ 7.4 м. В остальных случаях крутизна откосов нормирована и при Н ≤ 12 м разделенная для верхней части высотою до 7.4 м и нижней. В этом случае верхней части придается крутизна 1:1,5, а нижней 1:1,75.Отвод поверхностных вод, поступающих к насыпям или стекающих с их откосов к искусственным сооружениям, осуществляется водоотводными канавами или резервами. При явно выраженном поперечном уклоне местности, когда поступление воды к насыпям возможно только с верховой стороны, водоотводные канавы и резервы устраиваются только с нагорной стороны. Откосы резервов, забанкетных канав и водоотводных канав следует проектировать не более 1:1,5. Размеры водоотводных канав и кюветов принимаются из раздела 2.1.

Крутизна откосов выемок проектируется из условия обеспечения их надежной устойчивости и назначается 1:1,5.

При поперечном уклоне местности положе 1:5 кавальеры рекомендуется размещать с двух сторон, при косогорности от 1:5 до 1:3 преимущественно с низовой стороны

Поперечные профили основной площадки земляного полотна на раздельных пунктах

Ширина основной площадки земляного полотна на раздельных пунктах устанавливается в соответствии с проектируемым путевым развитием. Поперечное очертание верха земляного полотна станционных площадок, в зависимости от числа путей и вида грунта, следует проектировать односкатным или двускатным. При значительной ширине площадки допускается применение пилообразного поперечного профиля.

Крутизна поперечного уклона верха земляного полотна в сторону водоотводов устанавливается в зависимости от вида грунта земляного полотна, особенностей климатических зон, числа путей, располагаемых в пределах каждого ската. Для недренирующих грунтов крутизна составляет 0,02.

Планировку поверхности балластной призмы на станционной площадке следует проектировать, придавая уклону среднюю крутизну, применительно к крутизне уклона поперечного профиля земляного полотна, но не более 0,03. При этом надлежит руководствоваться, что поперечные профили на промежуточных станциях всех типов, а также на обгонных пунктах и разъездах поперечного типа, следует проектировать, двускатными, с направлением скатов в разные стороны от оси междупутья между главными путями.

Ширина основной площадки земляного полотна на раздельном пункте, м, определяется по формуле, м

В= E( n − 1) + 2E0 =5.3(2 – 1) + 2*3.5 = 12.3 м

(2.6)

где E – расстояние между осями станционных путей, 5,3 м;

E0 – расстояние от оси крайнего пути до бровки земляного полотна, принимается равным 3,5 м;

n – количество путей на раздельном пункте.
В курсовом проекте принять основную площадку земляного полотна на станции в виде двухскатного поперечного профиля. Высоту насыпи на станции H принять равной половине высоты насыпи Нн – 7.4м. Материал шпал выбран согласно заданным исходным данным к первому разделу из участка АБ, класс путей 2 – бетонные шпалы.

3.Расчет железнодорожного пути на прочность.

3. 
   Расчет железнодорожного пути на прочность
   

1. 
   Допущения к расчетной схеме
   

Под воздействием подвижного состава в элементах верхнего строения пути возникают напряжения и деформации. Зависимость их от сил, действующих на путь, сложна и пока не поддается точному определению. В правилах расчета железнодорожного пути на прочность приняты следующие предпосылки:

• 
  расчет ведется по формулам статического расчета: переменные
  

динамические силы от расчетного колеса принимаются в их максимальном вероятном значении, от остальных колес в их среднем значении;

• 
  рельс рассчитывается по напряжениям изгиба; контактные, напряжения под головкой и другие местные напряжения не учитываются. Предполагается, что уровень изгибных напряжений
  
• 
  характеризует в известной степени и местные напряжения в рельсах; характеристики пути (модуль упругости пути и др.) принимаются
  

детерминированными;

• 
  рельс рассматривается как неразрезная балка, лежащая на сплошном упругом основании (рассматривается сечение, удаленное от стыка на
  

5. 
   м и далее;
   

• 
  расчет ведется на вертикальные силы, приложенные по оси симметрии рельса;
  
• 
  колеса подвижного состава при движении не отрываются от поверхности катания рельсов (рассматривается безударное движение);
  

- при действии на путь системы грузов используется закон Независимости;

— напряжения и деформации в рассматриваемом сечении складываются с учетом их величины и знака.

Принимается, что прочность верхнего строения пути определяется в первую очередь прочностью рельсов по напряжениям изгиба. Напряжения в шпалах под подкладками и в балласте характеризуют интенсивность накопления остаточных деформаций.

Превышение допускаемых напряжений в шпалах и балласте указывает на необходимость усиления пути, но не требует ограничения скорости движения поездов; превышение напряжений на основной площадке земляного полотна требует введения ограничения скорости движения и усиления пути.

Таблица 3.1 Числовые значения

№	а	с	b	h	K .106 0	K .b 0	E
	м	м	м	м	H/м3	МПа	МПа
1	1	2	0.3	0.40	200	60	21000
2	2	1	0.35	0.40	150	52.5	21000
3	1.2	1.8	0.35	0.45	100	35	21000
4	1.8	1.2	0.40	0.50	50	20	21000
5	2.4	0.6	0.45	0.45	10	4.5	21000
6	1.5	1.5	0.3	0.40	200	60	21000
7	1.8	1.2	0.40	0.50	50	20	21000
8	1.2	1.8	0.35	0.45	100	35	21000
9	2	1	0.35	0.40	150	52.5	21000
0	1	2	0.3	0.40	200	60	21000

Таблица 3.2 Значения нагрузок

№	М1	М2	Р1	Р2	q
	кНм	кНм	кН	кН	кН/м
1	10	10	10	10	50
2	10	20	10	20	70
3	20	10	20	10	100
4	30	30	30	30	120
5	10	10	10	10	50
6	10	20	10	20	70
7	20	10	20	10	100
8	30	30	30	30	120
9	10	20	10	20	70
0	20	10	20	10	100

Инженерные расчеты конструкций невозможны без сведений о материалах, из которых они изготавливаются. Все фактические сведения о конструкционных материалах, т.е. их механические характеристики, получают экспериментально. При опытном изучении образцов получают сведения об основных механических свойствах материалов к которым относятся прочность, жесткость, упругость, пластичность, твердость и др., устанавливают степень влияния на механические характеристики температуры, радиоактивного облучения, термообработки и других факторов.

Прочность - это способность конструкции сопротивляться разрушению при действии на нее внешних сил (нагрузок).

Жесткость - способность элемента конструкции сопротивляться деформации.

Упругость - это способность твердого деформируемого тела восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних нагрузок.

Пластичность - это свойство твердого деформируемого тела до разрушения необратимо изменять свою форму и объем от действия внешних сил.

Твердость – способность материала оказывать сопротивление деформированию и разрушению при местных контактных воздействиях.

Вязкость - это свойство оказывать сопротивление за счет трения происходящего при перемещении элементарных частиц тела относительно друг друга в процессе деформирования. Отметим, что при этом, как показывают результаты экспериментов, сила сопротивления, возникающая за счет внутреннего трения материалов, прямым образом зависит от величины скорости перемещения элементарных частиц относительно друг друга.

Ползучесть - это явление, характеризующее изменения во времени величин деформаций и напряжений в теле при действии статических нагрузок.

Выносливость - это явление, которое характеризуется чувствительностью и изменениями прочностных свойств материалов в зависимости от числа циклов нагружения.

В ряде случаев опытному изучению подвергаются отдельные конструкции, их узлы, целые сооружения или их модели. В этих испытаниях проверяются расчетные формулы и схемы, фактическое распределение напряжений в опасных сечениях, выявляются опасные зоны или участки, устанавливается степень надежности сооружения или конструкции.

В связи с различным использованием материалов на практике созданы разнообразные виды и методы испытаний.

Виды испытаний можно классифицировать следующим образом:

1) По характеру воздействия:

- кратковременные испытания;

- длительные испытания.

2) По виду напряженного состояния:

- испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез;

- испытания в условиях сложного напряженного состояния.

3) Технологические испытания:

- испытания для контроля пластичности;

- измерение твердости;

- испытание на вытяжку.

4) Испытание переменной нагрузкой:

- испытание на выносливость;

- испытание на малоцикловую усталость.

5) Испытание ударом:

- испытание на ударное растяжение;

- испытание изгибом на ударную вязкость;

- испытание поворотным ударом.

6) Натурные испытания:

- испытание на стендах;- испытание готовых изделий.Как правило, при механических испытаниях металлов все наблюдения и расчеты напряженного состояния производят в макроскопических объемах. В виде исключения прибегают иногда к наблюдениям в микроскопических объемах (наблюдение за отдельными кристаллами). При всех видах механических испытаний образцы металлов по возможности подвергаются тем же внешним воздействиям, что и на практике. Получаемые при этом механические характеристики свойств материала условны, т.к. они зависят от условий испытаний, поэтому методы испытаний унифицируются в рамках ГОСТов, рекомендаций, правил и международных рекомендаций с целью получения сопоставимых данных. Численные значения механических характеристик сводятся в справочные таблицы.