ФЕДЕРАЛЬНОЕ 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

”Проектирование земляного полотна железной дороги ”

Выполнил:

ст-т гр. СЖД – 411

Трофимов И. В.

Принял:

Иванченко И. В.

Москва-2007

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.

Применяют групповые и индивидуальные конструкции (профили) земляного полотна.

Групповые решения представляют собой типовые поперечные профили земляного полотна, регламентируемые нормативными документами. Они созданы в результате последовательного обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна. Групповые решения применяются в основном без обоснования инженерными расчетами, но с привязкой к местным условиям, иногда специфическим, но уже хорошо изученным и апробированным многолетней практикой применения.

Индивидуальные решения (проекты) разрабатываются для сложных объектов земляного потна, сооружаемых в сложных физико-географических, климатических и инженерно-геологических условиях. Для составления такого проекта производят детальные инженерно-геологические изыскания, определяют в нужном объеме физико-механические и прочностные свойства грунтов и все принимаемые проектные решения обосновывают инженерными расчетами.

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.

В данном курсовом проекте представлены два основных раздела: проект пойменной насыпи и выемки. При проектировании пойменной насыпи были запроектированы и определены поперечный профиль с расчетом на устойчивость с помощью программы ДКУ 4.0, толщина защитного слоя и требуемая плотность грунта, осадка основания, конструкция укрепления откосов бермы.

Во втором разделе проекта рассмотрены вопросы проектирования и расчета мероприятий по защите земляного полотна от неблагоприятных условий, в частности проектирование нагорной канавы, подкюветного дренажа, теплоизоляционного покрытия.

1. Проект пойменной насыпи.

1. Определение требуемой плотности грунта насыпи и проектирование

защитного слоя.

1. ρ_d = k*ρ_d^max – плотность сухого грунта

k – min коэффициент уплотнения, h > 1м k = 0.95

ρ_d^max max плотность сухого грунта (1,65 т/м³)

ρ_d^I = 0.95*1.65 = 1.5675 т/м³

2. ρ = ρ_d (1+w) – плотность грунта насыпи

ρ^I = 1.5675 *(1+0.17) =1,834 т/м³

3. γ = ρ*g – удельный вес грунта насыпи

γ^I = 1,834 *9.81 = 17,99 kH/м³

4. - удельный вес грунта насыпи для зоны капиллярного

поднятия

γ_s – удельный вес частиц грунта (27,1 kH/м³)

e – коэффициент пористости

5. 

γ_в – удельный вес воды (10 kH/м³)

kH/м³

6. - для водонасыщенного грунта

kH/м³

С^2,3=0,5С=0,5*27,2=13,6 кПа

φ ^2,3=0,75φ=0,75*19=14,25 град

Расчёт защитного слоя.

с_t – нормативное сцепление талого грунта (13,6 кПа)

к_с – коэффициент снижения сцепления грунта после оттаивания (1,7)

B – коэффициент, учитывающий снижение прочности грунта при

морозном пучении (70)

f – интенсивность пучения (0,017)

кПа

P_кр – критическая нагрузка

c_р – расчётное сцепление для оттаявшего грунта

φ – угол внутреннего трения грунта (14,25⁰ )

γ – удельный вес грунта (17,99 kH/м³)

h – глубина рабочей зоны грунта (0….3 м)

кПа

кПа

кПа

кПа

σ₀ = σ_р + σ_всп + σ_γ

σ_р – напряжения от поездной нагрузки

σ_всп – напряжения от веса ВСП

σ_γ – напряжения от веса грунта

σ_р = Р_п* I_n (Р_п = 80 кПа - поездная нагрузка)

σ_всп = Р_всп* I_n (Р_всп = 16 кПа - вес ВСП)

I_n – коэффициент

σ_0-0 = 80 + 16 = 96 кПа

σ_0-1 = 80*0,971 +16*0,971+17,99*1= 111,19 кПа

σ_0-2 = 80*0,843 + 16*0,843 + 17,99*2 = 116,88 кПа

σ_0-3 = 80*0,594 + 16*0,594 + 17,99*3 = 110,99 кПа

h_защ = 1,7 м

1.2 Проектирование поперечного профиля насыпи, расчёт

на устойчивость её низового откоса.

Насыпи, располагаемые в поймах рек на мостовых переходах через водотоки называются пойменными. При их проектировании необходимо учитывать ряд специфических требований, которые отсутствуют в случае проектирования суходольных насыпей.

В первую очередь необходимо определить расчетную отметку бровок таких насыпей или незатопляемых берм, если последние необходимы. Эти отметки рассчитывают с учетом требований СТН Ц-01-95, СНиП 2.04.06-82 таким образом, чтобы бровки или незатопляемые бермы были надежно защищены от воздействия ветровых волн с учетом их наката, которые могут возникать при ветреной погоде во время максимального подъема паводковых вод.

При расчетах устойчивости пойменных насыпей должны также приниматься в расчет те соображения, которые относятся к воздействию воды на грунты насыпей. Это воздействие разнообразно, а наихудшие условия создаются тогда, когда паводковая вода, полностью насыщая грунты насыпи до наивысшего расчетного уровня воды (НРУВ), очень быстро уходит из поймы.

Ширина основной площадки для однопутной железной дороги 3-й категории равна 7,3 м. С учетом защитного слоя принимается 6,9 м.

Для учета ВСП и поездной нагрузки рассчитаем их высоту:

где =17,99 кН/м³ – удельный вес грунта слагающего защитный слой.

- допустимый коэф. устойчивости

коэф. надежности по назначению сооружения

коэф. сочетания нагрузок, учитывающий уменьшение вероятности появления расчетных нагрузок

- коэф. условий работы

Динамич. коэф. устойчивости <

<

- коэф. динамики для насыпи

Вывод: Требуется провести мероприятия для укрепления