кумыков окост. Расчет напряженнодеформированного состояния железнодорожной насыпи

• Название: Расчет напряженнодеформированного состояния железнодорожной насыпи
• Дата: 17.03.2022
• Размер: 5 Mb.
• Имя файла: кумыков окост.docx
• Тип: Курсовая; #401775
• страница: 2 из 2

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 Н_нк:

Н_нк = d_f+ d_пд + Δh_set+ h_run1% + а, (1.1)

где d_f– глубина водоема у подошвы насыпи;

d_f = О_вв – О_ос, (1.2)

d_пд – высота подпора воды у искусственного сооружения, м;

Δh_set– величина ветрового нагона воды, м;

h_run1% – высота наката волны на откос (обеспеченность 1%), м;

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

d_f = 202,5 – 197,26 = 5,24 м

H_нк = 5,24 + 0,3 + 0,93 + 0,36 + 0,24 = 7,07 м
2. Определение возможных осадок насыпи

Для обеспечения стабильности насыпи следует определить величины возможных осадок ее основания, основной площадки насыпи и предусмотреть необходимые инженерные мероприятия.

Вертикальная осадка основания S_ос, вызываемая возведением насыпи, определяется на основе теории компрессионного уплотнения как сумма осадок , слоев грунта основания в зоне разбивки его на слои h_i, и, возможно, дополнительной S_дб в ниже расположенной зоне:

. (2.1)

Величина осадки каждого слоя равна:

, (2.2)

где – относительная осадка слоя, определяется по формуле:

, (2.3)

– толщина слоя (основания), определяется по формуле:

. (2.4)

Значения коэффициентов пористости:

– природные (до возведения насыпи), определяются по компрессион­ной кривой грунта основания при известных напряжениях от собственного веса массива основания ;

– расчетные (после возведения насыпи) при известных суммарных напряжениях от собственного веса грунта основания , и воздействия (эле­ментарных нагрузок) насыпи . Влиянием временной поездной нагрузки p_п на основание высокой насыпи и от верхнего строения пути p_вс можно пре­небречь (ввиду их малости).

Величина вертикальной осадки основной площадки насыпи:

, (2.5)

где – доля полной осадки, реализуемой после возведения насыпи;

– коэффициент погашения осадки основания в теле насыпи.

На расчетной схеме – поперечном профиле (рисунок 2.1) основание насыпи разбивается горизонталями в уровнях на несколько слоев . Сначала определяется в точке О , м:

.

По компрессионной кривой (грунт основания) для принимается .

Удельный вес определяется:

. (2.6)

В точке 1 приниматся: , кН/м³, тогда .

По компрессионной кривой (рисунок 2.2) для принимается .

Удельный вес .

Аналогично определяются в других точках ( по ):

. (2.7)

Расчетная схема показана на рисунке 2.1, компрессионная кривая приве­дена на рисунке 2.2. Горизонтальные слои на уровнях = 1,0 м; = 5,0 м; = 10,0 м; = 15,0 м.

Определяем напряжения и .

В точке О , м, .

По компрессионной кривой .

Удельный вес:

кН/м³.

Принимаем кН/м³.

В точке 1 , м.

кПа.

По компрессионной кривой .

Вычисляем

кН/м³.

Принимаем кН/м³.

Определение для других точек выполняется аналогично (таблица 2.1). Далее для определения e_oi необходимо рассчитать напряжения в основании насыпи:

, (2.8)

где – сумма напряжений от комплекса элементарных p_j – трапецеидальных нагрузок, эквивалентная нагрузке от насыпи в i-й точке;

– напряжение от собственного веса фунта основания в i-й точке.

Напряжения в i-х точках основания на глубинах y_i можно опреде­лить. пользуясь значениями I_ji, по графику с разбивкой эпюр нагрузок насыпи на полутрапеции таким образом, чтобы каждая нагрузка была приложена к поверхности основания (рисунок 2.4). Интенсивность нагрузокp_j, координаты: а_j - для треугольной, b_j - для прямоугольных частей трапеции.

Напряжения в точке О (y₀ = 0,0 м) .

В точке 1 (y₁ = h₁) напряжения от симметричных трапецеидальных нагрузок

, (2.9)

где определяются по графику.








Рисунок 2.2 – Компрессионная кривая грунта основания

насыпи

Таблица 2.1 – Расчет прогнозируемых осадок насыпи

Расчетные величины	Значения величин для точек
	0	1	2	3	4
1	2	3	4	5	6
,м	0	1,00	5,00	10,00	15,00
, м	0	1,00	4,00	5,00	5,00
Определение	(17,50)	17,50	17,72	18,11	18,35
, кН/м3
, кПа	0,0	17,50	87,94	177,5	268,65
при	0,772	0,750	0,712	0,689	0,655
, кН/м3	17,50	17,72	18,11	18,35	18,73
Определение	305,29	305,29	299,18	275,18	222,89
, кПа
, кН/м3	18,80	18,80	19,86	19,01	19,15
, кПа	0,0	18,80	94,12	188,79	284,19
, кПа	305,29	324,09	393,3	463,97	499,81
при	0,649	0,644	0,631	0,619	0,616
Определение	18,80	18,86	19,01	19,15	19,19
, кН/м3
	0,069	0,061	0,047	0,041	0,024
, м	-	0,065	0,216	0,22	0,16

При определении поперечный профиль насыпи, как аналог нагрузок, имитируется комбинацией нескольких трапеце­идальных нагрузок таким образом, чтобы каждая из них была приложена к основанию и их совместное воздействие было бы эквивалентно расчетным нагрузкам:

, (2.10)

где нагрузки (полутрапеции) 1 – О1А₁Д₁; 2 – O2B₁ Д₁; 3 – O2 B₁ Д₂; 4 – O3C₁Д₂; 5 – О3 C₂Д₃.

Интенсивность j-х нагрузок вычисляется по формуле:

. (2.11)

Размерные параметры прямоугольных b_j, треугольных a_j, элементов трапецеидальных нагрузок насыпи рассчитываются по формулам:

; (2.12)

; (2.13)

; (2.14)

; (2.15)

; (2.16)

; (2.17)

; (2.18)

; (2.19)

; (2.20)

; (2.21)

; (2.22)

; (2.23)

. (2.24)

Расчетная схема показана на рисунке 2.2.

= 1,0 м; = 5,0 м; = 10,0 м; = 15,0 м.

Рассчитаем нагрузки:

кПа;

кПа;

кПа.

Размерные параметры:

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м.

Напряжение в точке О кПа.

В точке 1 = h₁ = 1,0 м.

Напряжение от первой нагрузки:

м;

м.

По графику Остерберга находим:

;

кПа.

Напряжения от второй нагрузки:

м;

м;

;

кПа.

Напряжения от третьей нагрузки:

м;

м;

;

кПа.

Напряжения от четвертой нагрузки:

м;

м;

;

Па.

Напряжения от пятой нагрузки:

м;

м;

;

кПа.

От всех нагрузок:

кПа.

Определение напряжений от других точек выполняют аналогично (таблица 2.2).

Определение выполняется в следующем порядке ( таблица 2.1).

В точке О для по компрессионной кривой определяется вычисляется:

. (2.25)

В точке 1 принимается , кН/м³.

Тогда , суммарное напряжение .

По компрессионной кривой для определяют , вычисляется:

.

Аналогично определяется и для других точек:

;

.

По полученным значениям и вычисляются величины относительных осадок для каждого слоя :

.

Вычерчивается график относительных осадок по глубине , который экстраполируется до пересечения с осью ординат на уровне .

Определяются осадки по слоям .

Добавочная осадка (ниже рассмотренных слоев):

. (2.26)

Расчетная схема показана на рисунке 2.1 = 1,0 м; = 5,0 м; = 10,0 м; = 15,0 м.

Компрессионная кривая приведена на рисунке 2.2.

В точке О для кН/м² по компрессионной кривой находим

Вычисляем:

кН/м³.

В точке 1 принимается кН/м³.

Тогда

кПа.

кПа.

По компрессионной кривой .

Вычисляем

кН/м³.

В точке 2 принимаем кН/м³.

Определение для других точек выполняется аналогично (таблица 2.2).


Таблица 2.2 – Определение напряжений в основании насыпи

Точки по оси насыпи	Расчетные параметры	Значения расчетных параметров для нагрузок					Напряжения, кПа
		1	2	3	4	5
	,м ,кПа ,м ,м	15,68 305,29 23,52 3,25	9,68 188,47 14,52 12,25	9,68 188,47 16,94 12,25	7,07 137,65 12,37 16,82	7,07 137,65 14,14 20,82
	, кПа	23,52 3,25 0,5 305,29	14,52 12,25 0,5 188,47	16,94 12,25 0,5 188,47	12,37 16,82 0,5 137,65	14,14 20,82 0,5 137,65		305.29
	, кПа	4,7 0,65 0,49 299,18	2,9 2,45 0,5 188,47	3,39 2,45 0,5 188,47	2,47 3,36 0,5 137,65	2,83 4,16 0,5 137,65		299,18
	, кПа	2,35 0,32 0,44 268,65	1,45 1,22 0,46 173,39	1,69 1,22 0,47 177,16	1,24 1,68 0,48 132,14	1,41 2,08 0,49 134,90		275,18
	, кПа	1,57 0,22 0,36 219,81	0,97 0,82 0,42 158,31	1,13 0,82 0,42 158,31	0,82 1,12 0,46 126,64	0,94 1,39 0,47 129,39		222,89

По полученным данным вычисляем относительные осадки и осадки по слоям таблица 2.1.

м.

Строим график (рисунок 2.1), измеряем м.

Определяем м.

Полная осадка основания насыпи по оси пути:

м.

Осадка основной площадки насыпи:

м.

Для компенсации осадки, обеспечения проектного положения пути (у мо­ста) принимается подъемка пути па балласт па величину осадки основной площадки. Тогда величина необходимого уширения основной площадки насыпи при показателе крутизны откоса балластной призмы m_б равна:

м.

Полная ширина основной площадки насыпи:

м.

Заключение

В курсовой работе было выполнено построение расчетной схемы для определения плотности однопутной насыпи, была определена необходимая плотность грунта т/м³,, коэффициент пористости и объемный вес грунта кН/м³. Было выполнено построение расчетной схемы для определения осадок по оси насыпи, проведен расчет по определению относительной осадки и осадки по слоям. Получена величина полной осадки основания насыпи по оси пути м, осадки основной площадки насыпи м, величина необходимого уширения основной площадки насыпи м и полной ширины основной площадки насыпи 7,9м.

Список использованных источников

1.Железнодорожный путь: учебник / Е.С. Ашпиза, А.И. Гасанов, Б.Э. Глюзберг и др.; под ред. Е.С. Ашпиза. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. – 544с.

2. Грицык В. И.Проектирование пойменной насыпи и оздоровления выемки: Учеб. пособие. – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2003. – 64 с.

3. СП 32-104-98 Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм

4.Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути ЦП/544