Схематическое изображение поперечного профиля насыпи с обустройствами.
Используя все предыдущие расчеты, вычерчивается типовой поперечный профиль насыпи с обустройствами с указанием размеров.
Вопросы №№ 51 – 76
При решениизадач обучающийся должен:
- определить ширину основной площадки земляного полотна;
- определить размеры и форму основной площадки земляного полотна;
- определение глубину выемки;
- определить крутизну уклонов откосов выемки;
- определить площадь поперечного сечения выемки;
- определить количества кавальеров;
-определить площадь и размеры поперечного сечения кавальеров;
- схематически изобразить поперечный профиль выемки с обустройствам
Определение ширины основной площадки земляного полотна.
Ширина основной площадки земляного полотна определяется по Таблице №6.
Определение размеров и формы основной площадки земляного полотна.
Размеры и форма основной площадки земляного полотна определяются так же как и для насыпи (см. рис.1, рис.2, рис.3)
Определение глубины выемки.
Глубина выемки Н выемки определяется разностью отметки земли по оси земляного полотна и проектной отметкой бровки земляного полотна (см. исходные данные Таблица №2). 
Определение крутизны уклонов откосов выемки.
Крутизна уклонов выемки для глинистых и песчаных грунтов при глубине выемки до 12 метров 1: 1,5.
5.Определение площади поперечного сечения выемки.
Вычерчивается схематическое изображение поперечного сечения выемки, основываясь на ранее определенных данных.
Пример:
Рис 8
Поперечный профиль кювета
Рис 9
n- заложение откоса кювета 1;1,1 n=0,6*1=0,6м (1.9)
z- заложение откоса 1:1,5 z=1,5*0,6=0,9м (1.10)
k – ширина кювета по дну k=0,4м
а=n+k+z (1.11)
S2 – площадь поперечного сечения кювета, м2
(1.12)
в=с+2а (1.13)
d=Hвыемки*1,5 (1.14)
f=в+2d (1.15)
Определяем S1и S3
Sвыемки=S3+2S2-S1 (1.16)
Определение количества кавальеров.
Количество кавальеров t определяется по таблице№9.
Таблица № 9 – Количество кавальеров.
| Поперечный уклон местности | Оптимальное расположение кавальеров. |
| Положе 1:5 | С двух сторон |
| От 1:5 до 1:3 | С низовой стороны |
| Круче 1:3 | По индивидуальному проекту |
Определение площади и размеров поперечного сечения кавальеров.
Площадь поперечного сечения кавальера определяется по формуле:
Sкав= 
, 
(1.17)
где Р- заданный % грунта, отсыпаемый из выемки в кавальер, см. задание
t –количество кавальеров.
Ширина кавальера поверху определяется:
Вкав = 
, (1.18)
где hкав принимается не более 3метров
Поперечный профиль кавальера
Рис 10
Схематическое изображение поперечного профиля выемки с обустройствами
Используя все предыдущие расчеты, вычерчивается типовой поперечный профиль выемки с обустройствами с указанием размеров.
Задачи №№77-86.
При решениизадач обучающийся должен:
- определить глубину канавы h,м;
- определить продольный уклон I дна канавы;
- сравнить расчетную скорость движения воды в канаве с допустимой и сделать вывод необходимы или нет укрепления.
1. Принимается форма канавы трапециедальная, уклон откосов канавы 1:1,5, ширинам канавы по дну а = о,6 м.
Задача решается методом подбора.
Вначале задаются глубиной воды в канаве h (принимается не менее 0,6м) и уклоном i (принимается не менее 0,003)
2.Определение площади живого сечения канавы
w = ah + mh2, (1.18)
где a – ширина канавы по дну, м;
h – глубина воды в канаве, м ;
m – коэффициент крутизны уклона откоса m =1,5
3. Определение смоченного периметра сечения канавы
(1.19)
4.Определение гидравлического радиуса
R = w/p (1.20)
Зная значение R и род русла канавы, пользуясь данными таблицы, определяем значение коэффициента С
Таблица 10 – Коэффициент С
| Род русла канавы | Гидравлический радиус R, м | ||||||
| 0,05 | 0,10 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 1,00 | |
| Очень гладкие стенки (цементная штукатурка, строганные доски) | 48,7 | 54,3 | 60,7 | 64,3 | 67,1 | 69,5 | 76,9 |
| Гладкие стенки (нестроганые доски, бетон) | 41,0 | 46,2 | 52,0 | 55,7 | 58,4 | 60,7 | 67,8 |
| Мощение булыжником, хорошо уплотненные стенки в грунте | 23,8 | 27,3 | 32,2 | 35,3 | 37,8 | 39,7 | 46,0 |
| Бутовая кладка, грубое бетонирование | 18,6 | 22,4 | 26,9 | 29,9 | 32,2 | 34,0 | 40,0 |
| Земляные стенки в обычном состоянии, заросшее мощение | 13,9 | 17,3 | 21,3 | 24,0 | 26,0 | 27,8 | 33,3 |
| Одернованные откосы и мощеное дно | 10,9 | 13,8 | 17,4 | 19,9 | 21,8 | 23,4 | 26,6 |
6.Определение скорости течения воды в канаве
(1.21)
где i - продольный уклон дна канавы.
7.Определение расчетного расхода
Qрасч = wv (1.22)
Необходимо сравнить полученный и заданный в задании расход, разница этих величин не должна превышать 5%, в противном случае необходимо изменить размеры канавы.
8. Сравнение расчетной скорости движения воды в канаве с допустимой. Вывод о необходимости укрепления канавы.
Таблица 11- Допускаемые скорости течения воды, м/с
| Грунты | Средняя глубина потока, м | |||||||
| 0,4 | 1,0 | 2,0 | 3,0 | |||||
| Для несвязных грунтов | ||||||||
| Песок мелкий с примесью среднезернистого | 0,05 – 0,25 | 0,3 – 0,45 | 0,4 – 0,55 | 0,45 – 0,6 | ||||
| Песок среднезернистый с примесью крупного | 0,35 – 0,5 | 0,45 – 0,6 | 0,55 – 0,7 | 0,6 – 0,75 | ||||
| Песок крупный с примесью гравия | 0,5 – 0,65 | 0,6 – 0,75 | 0,7 – 0,8 | 0,75 – 0,9 | ||||
| Гравий мелкий с примесью среднезернистого | 0,65 – 0,8 | 0,75– 0,85 | 0,8 -1,0 | 0,9 – 1,1 | ||||
| Галька среднезернистая с песком и гравием | 1,1 – 1,25 | 1,2 – 1,45 | 1,35– 1,65 | 1,5 – 1,85 | ||||
| Галька с мелким булыжником и гравием | 1,5 – 2,0 | 1,85 – 2,4 | 2,1 – 2,75 | 2,3 – 3,1 | ||||
| Для связных грунтов | ||||||||
| Глины1 | 0,35/0,7 | 0,4/0,85 | 0,45/0,95 | 0,50/1,1 | ||||
| Суглинки1 | 0,35/0,65 | 0,4/0,8 | 0,45/0,9 | 0,5/1,0 | ||||
1 В числителе даны значения для малоплотных грунтов, в знаменателе – для среднеплотных.
Задачи №№ 87-111
По учебнику «Железнодорожный путь» [1] необходимо изучить раздел: «Водоотводные устройства и сооружения».
На основании исходных данных (табл.5) необходимо выбрать расчетную схему дренажа.
Ниже приводятся расчетные схемы дренажей.
1. Выбор схемы дренажа.
Схема одностороннего подкюветного дренажа (рис.11)
Рис 11.
В этом случае расчет относят к вертикали, расположенной на расстоянии 0,25-0,50 м за концами шпал со стороны, противоположной одностороннему дренажу.
Схема двухстороннего подкюветного дренажа (рис.12)
Рис 12.
|
Схема двухстороннего закюветного дренажа (рис.13)
Рис 13.
Для двусторонних дренажей расчетная ось располагается по оси земляного полотна
Примечание: На рисунках 11.12 и 13 «ГГВ» - уровень грунтовых вод до устройства дренажа; ГП – глубина промерзания земляного полотна.
Расчет глубины дренажа
2.1 Формула для определения глубины дренажа
Глубина траншеи Н несовершенного дренажа определяется по формуле:
H=A +I0 l + aкп+ e+ h-y, (1.23)
где А – глубина промерзания балластного слоя и земляного полотна, м ; ( см. задание).
I0 - уклон кривой депрессии осушаемых грунтов;
для супесей I0=0,02 – 0,05;
для суглинков – 0,05 – 0,1;
для глины – 0,1 - ,02;
для песчаных грунтов – 0,003 – 0,02;
l – расстояние от стенки дренажной траншеи до расчетного сечения – сечение в котором определяется необходимое понижение уровня грунтовых вод
2.2 Определение l для одностороннего подкюветного дренажа
2.2.1.На однопутном участке
l = l1 + l2 , при этом l1 = С/2 + В (1.24)
где С – ширина основной площадки земляного полотна в зависимости то категории железной дороги, рода грунта и количества путей; м (см. табл. 6).
В – горизонтальная проекция путевого откоса кювета ( при уклоне откоса 1: 1,5 и глубине кювета 0, 6м В = 0,9м).
l2 – расстояние, равное половине длины шпалы, плюс 0, 25 – 0,5м (см. рис.11).
2.2.2 На двухпутном участке
l = l1 + Е/2 + l2 (1.25)
где Е – ширина междупутья, м
2.3 Определение l для двухстороннено подкюветного дренажа.
L = С/2 +B (1.26)
2.4 Определение l для для двухстороннего закюветного дренажа.
L = С/2+ (bк – b /2) (1.27)
где bк – ширина кювете поверху
b – ширина дренажной канавы, принимается 0,8 – 1,0м
Рис 14.
aкп – высота капиллярного поднятия воды над кривой депрессии
( для песчаных грунтов 0,3 – 0,4м;
для супесей и суглинков 0,4 – 0,5м;
для глин 0,6 – 0,8м)
e – величина возможного колебания в разные годы уровня капиллярных вод и глубины промерзания (0,23 – 0,25м).
h – расстояние от верха дренажной трубы до дна дренажа, (0,3 – 0,5м)
2.5 Определение у.
y – расстояние от верха конструкции пути до верха дренажа, м
y=hкюв.+hсл. пр.+hпесч. под.+hбалл.+hшпалы, где
hкюв. – глубина кювета, м;
hсл. пр – толщина сливной призмы, м;
hпесч. под – толщина песчаной подушки под шпалой, м;
hбалл. – толщина балласта под шпалой, м;
hшпалы, - толщина шпалы ,м.
При применении деревянных шпал из значения y необходимо вычесть 3 см – расстояние от верхней постели шпалы до балластного слоя.
2.6 Расчет глубины дренажа.
2.7 Схематическое изображение дренажа с указанием всех размеров.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2