Земляное полотно жд реферат

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Железнодорожный путь. Земляное полотно и водоотводные сооружения..

Железнодорожный путь - представляет собой сложный комплекс инженерных сооружений, предназначенный для безопасного и плавного движения поездов с установленными скоростями. Железнодорожный путь работает в исключительно трудных условиях динамического воздействия на него со стороны проходящих поездов, а так же неблагоприятных природных климатических факторов, таких как мороз, зима, жара, ливни, грозы, бури, ураганы, сейсмические воздействия (землетрясение, сели, оползни, вулканы и т. д.).

Для обеспечения указанных требований постоянно ведутся работы по усилению несущей способности и надёжности всех элементов пути- т.е широко применяют упрочненные рельсы тяжёлых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов.

Железнодорожный путь состоит из:

1. нижнего строения пути (Н.С.П.)

2. верхнего строения пути (В.С.П.).

К Нижнему СП относятся: земляное полотно (насыпи, выемки, полу-насыпи, полу-выемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.).

К Верхнему СП относятся: балластный слой, шпалы, рельсы, скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья.

Нижнее СП представляет собой сложный комплекс грунтовых сооружений, которые служат основанием для верхнего строения пути.

Земляное полотно – это комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки земной поверхности и предназначенных для укладки верхнего строения пути, с целью обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод.

Земляное полотно должно быть прочным и устойчивым, долговечным, требующим минимума расходов на его устройство, содержание, ремонт и обеспечивающим нормальную работу пути. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением при постройке, надёжному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.

Разрез перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна.

Различают типовые и индивидуальные поперечные профили земляного полотна. Типовые профили в свою очередь делятся на нормальные и специальные. Нормальные профили применяются при сооружении земляного полотна на надёжном основании из обычных грунтов. Специальные профили используются в специфических условиях. (Напр-р при наличии вечной мерзлоты, подвижных песков, лёссов, скальных грунтов, болот и т.д.).

Верхняя часть, на которую укладываются балласт, шпалы, рельсы, называется основной площадкой.

На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции шириной поверху 2,3 м. и высотой 0,15 м.

На двух путных линиях имеет форму равнобедренного треугольника высотой 2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

Полоса земли, на которую опирается насыпь, является её основанием.

Индивидуальные профили создают в сложных топографических, гидрологических, геологических и климатических условиях и при высоте откосов более 12 м, обосновывая все размеры конкретными расчетами.

Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рисунке. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

1 — водоотводная канава; 2 — берма; 3 — основная площадка; 4 — бровка земляного полотна; 5 — откос; 6 — резерв; 7 — подошва насыпи; И — расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи; 1 — длина горизонтальной проекции откоса насыпи; 1: и — крутизна откоса насыпи

Минимально допустимые значения ширины, м, основной площадки однопутных линий эксплуатируемой сети железных дорог России и установленные для вновь строящихся линий приведены в таблице.

Категории вновь строящихся линий

Скальные, крупнообломочные и песчаные, кроме мелких и пылеватых песков

На двух- и многопутных линиях ширина основной площадки увеличивается на расстояние между осями крайних путей (на двухпутных линиях — на 4,1 м, а на трехпутных — на 9,1 м).

Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна, а откоса с основанием — подошвой откоса. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси (см. рис.). Горизонтальная проекция 1 линии откоса называется его заложением, а отношение высоты откоса Л к заложению, которое обозначается 1: п, — его крутизной. Крутизна откосов, надежно обеспечивающая их устойчивость, устанавливается в зависимости от высоты насыпи, свойств грунтов, геологических, гидрологических и климатических условий местности. Широкое распространение получили откосы крутизной 1:1,5, называемые полуторными.

Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется с помощью продольных водоотводных канав шириной (по дну) и глубиной не менее 0,6 м, которые при поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон, а при большем уклоне — только с нагорной стороны.

Если насыпь возводится из местного грунта, находящегося рядом с ней, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее 0,002.

Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Со стороны будущего второго пути на однопутных линиях ширина бермы составляет не менее 7,1 м, ас противоположной стороны — не менее 3 м. Для обеспечения отвода воды от насыпи берма имеет уклон 0,02 . 0,04.

Типовой поперечный профиль выемки. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002.

Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды.

1 — нагорная канава; 2 — кавальер; 3 — забанкетная канава; 4 — банкет; 5 кювет: 6 — бровка откоса; b 0 — ширина обреза; Ь оп — ширина основной площадки земляного полотна забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.

В пределах станций поверхностные воды отводят с помощью поперечных и продольных водоотводов, которые в местах работы людей выполняют закрытыми. На крупных станциях для продольного отвода воды прокладывают коллекторы и канализационные трубы, а в районах с интенсивными осадками, кроме того, устраивают ливневую канализацию. Для перехвата и отвода грунтовых вод от земляного полотна или понижения их уровня предусматривают специальные дренажные устройства открытого типа в виде дренажных канав либо лотков или закрытого типа в виде подкюветных дренажей, дренажных галерей или штолен.

Подкюветный дренаж представляет собой траншею, заполненную дренирующим материалом (крупнозернистый песок, гравий, щебень), в нижней части которой обычно укладывают дренажную трубу с отверстиями для поступления в нее воды. Для защиты от попадания поверхностной воды в дренажную траншею верхнюю часть дренажа заполняют утрамбованной глиной, которую отделяют от дренирующего заполнителя (во избежание смешивания с ним) двумя слоями дерна.

Для предохранения земляного полотна от размывания водой и выдувания ветром его откосы и бермы укрепляют.

Подкюветный дренаж: 1 — одиночное мощение; 2 — утрамбованный глинистый грунт; 3 — два слоя дерна; 4 — крупнозернистый песок; 5 — щебень или гравий; 6 -т щебень или галька; 7 — дренажная груба; 8 — деревянная доска стым способом укрепления незатапливаемых откосов земляного полотна является посев многолетних трав с густой, стелющейся корневой системой. При небольшом периодическом затоплении применяют дернование откосов (сплошное или в клетку), для чего предварительно срезанные куски дерна закрепляют на них деревянными спицами.

При периодических затоплениях хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения (в благоприятных климатических условиях). Надежно защищают затопляемые откосы от размывания мощение камнем, использование каменной наброски в плетневых клетках и габионов — проволочных ящиков, заполненных камнем. Однако эти способы укрепления земляного полотна требуют больших затрат ручного труда.

Прочные и надежные укрепления, изготовление и укладку которых можно полностью механизировать, сооружают из железобетонных плит.

Укрепление откоса насыпи железобетонными плитами:

1 — уровень высоких вод; 2 — железобетонные плиты; 3 — обратный фильтр; 4 — бетонный упор

Поперечный профиль насыпи из скального грунта, отсыпанной в русле реки:

УВВ — уровень высоких вод; УМВ — уровень меженных вод

На строительстве БАМа, кроме того, применяли гибкие железобетонные решетки и плиты, более эффективные в условиях вечной мерзлоты и сейсмичности. Тип укрепления земляного полотна выбирают исходя из особенностей грунтов, степени затопляемости, скорости течения воды, наличия дешевых местных материалов и возможности механизации работ. Бровка земляного полотна в месте разлива вод согласно ПТЭ должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильном ветре.

Опыт строительства железных дорог в горных районах Сибири показал, что в ряде случаев вместо укладки земляного полотна на крутых неустойчивых косогорах целесообразнее размещать его у их подошвы, отсыпая насыпи из скального грунта в русле реки (рис. справа). Такое техническое решение было осуществлено при прокладке трассы Байкало-Амурской магистрали в долинах рек Олекмы, Нюкжи и др.

ДЕФОРМАЦИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, И БОРЬБА С НИМИ.

При тщательном соблюдении правил сооружения и эксплуатации стабильность земляного полотна, как правило, обеспечивается. При несоблюдении же этих правил, происходят изменения формы, или так называемые деформации земляного полотна. Различают деформации и повреждения основной площадки земляного полотна, повреждения откосов, повреждения и разрушения тела и основания земляного полотна.

Деформации и повреждения основной площадки земляного полотна бывают в виде углублений на основной площадке и пучин. Углубления образуются из-за вдавливания балластного слоя в земляное полотно под шпалами, называемые балластными корытами. Если не принимать мер, то балластные корыта увеличиваются, образуя балластные ложа, мешки и гнёзда Оздоровлять земляное полотно при выше -названных причинах можно путём их вырезки или осушения сплошной боковой срезкой.

Пучинами называются поднятия грунта вследствие замерзания задерживающейся в нем или поступающей из нижних, более тёплых слоёв воды. Бывают пучины поверхностные (или верховые), и коренными (или грунтовыми).

Повреждения и разрушения земляного полотна бывают в виде оползней, сдвигов (или сползаний), расползаний и оседания насыпей. Причинами оползней являются переувлажнение грунтов сверх допустимого предела, а также неблагоприятная геологическая структура склона. Причинами сдвига являются недостаточная подготовка косогорного основания насыпи и отсутствие защиты от переувлажнения.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Выполнил: студент группы 4-С-306

Проверил: доцент Абдулфаттах М.Х.

Часть 1. Расчеты прочности и устойчивости верхнего строения пути ………….3

Глава 1. Расчет пути на прочность …………………………………………………..4

1.1 Основные расчетные характеристики пути и подвижного состава………………4

1.1.1 Расчетные характеристики подвижного состава ……………………………..4

1.1.2 Основные характеристики верхнего строения пути …………………………. 4

1.2 Определение величины эквивалентных грузов……………………………………5

1.3 Определение напряжений в элементах верхнего строения пути………………..10

1.4 Анализ результатов расчета напряжений в элементах верхнего строения

1.5 Расчет бесстыкового пути на прочность………………………………………….11

Глава 2. Определение напряжений на основной площадке

Список используемой литературы

Часть 1. Расчеты прочности и устойчивости верхнего строения пути

Расчет на прочность и устойчивость при заданных типе верхнего строения пути, подвижной нагрузке, скорости движения, плане и профиле пути, температурном режиме работы пути позволяют определить:

- напряжения в рельсах (контактные, подголовочные, в зоне болтовых отверстий, общие напряжения изгиба и кручения);

- напряжения под подкладками на деревянных шпалах (при железобетонных шпалах напряжения в прокладках и в бетоне в подрельсовом сечении);

- напряжения в балласте под шпалой в подрельсовом сечении;

- напряжения на основной площадке земляного полотна;

- упругие деформации рельсовых нитей в вертикальной и горизонтальной поперечных плоскостях;

- устойчивость пути против выброса, температурный и технологический (ремонтный) режим работы бесстыкового пути и др.

Сравнение полученных расчетом величин с допускаемыми, их значения позволяют оценить напряженно-деформированное состояние пути, степень его прочности и устойчивости, безопасность движения поездов. В необходимых случаях при несоответствии типа верхнего строения пути и его состояния эксплуатационным условиям, расчеты позволяют установить условия обращения того или иного типа подвижных единиц по рассматриваемому участку пути, ввести ограничения скорости движения поездов или ограничить вертикальную нагрузку колеса на рельс и обоснованно наметить мероприятия по усилению пути.

Расчеты позволяют оценки степень увеличения интенсивности накопления остаточных деформаций в элементах подрельсового основания и на основной площадке земляного полотна при введении на участке обращения вагонов с повышенной весовой нормой или осностью тележек через изменение значений динамической нагрузки колеса, эквивалентного груза , распределенной по длине нагрузки и др.

Комплексный расчет бесстыкового пути на прочность и устойчивость позволяет определить условия равновесия сжатой продольными силами рельсошпальной решетки и определить интервалы температур закрепления рельсовой плети для данного региона.

Земляное полотно – это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно воспринимает нагрузки от подвижного состава и верхнего строения пути и предает их на основание.

Земляное полотно выравнивает земную поверхность в пределах железнодорожной трассы для придания пути необходимого плана и профиля. От надёжности земляного полотна зависит скорость движения поездов, масса поездов, пропускная и провозная способность линий.

От целостности и состояния земляного полотна зависит исправность всего железнодорожного пути

Чтобы земляное полотно было исправно, предъявляются следующие требования:

1. Прочность – способность выдержать нагрузку от подвижного состава (передаваемую через верхнее строение) без разрушений;

2. Устойчивость – неизменность своей формы и положения, как и передаваемой нагрузки, так и от влияния природно-климатических воздействий;

3. Надежность и долговечность.

Для защиты земляного полотна от природных воздействий предусматривается комплекс различных защитных, водоотводных и укрепительных сооружений.

Земляное полотно должно удовлетворять эксплуатационных требованиям:

Обеспечение длительной эксплуатации с минимальными отказами при пропуске современных (перспективных) типов подвижного состава при максимальной скорости движения поездов и расчетной грузонапряженности железной дороги;
Быть ремонтопригодным;
Быть равнонадежным независимо от применяемых грунтов.

Земляное полотно обычно сооружают из местных или привозных грунтов, обладающих различными характерами (плотность, влажность и т.д.), от которой зависит стабильность и долговечность.

Грунты для земляного полотна

При возведении насыпей используют грунты: скальные, песчаные, гравийные, глинистые (для отсыпки насыпей наиболее желанные скальные, крпнообломочные грунты-щебенистые, галечниковые, гравийные, песчаные – обладают способностью хорошо пропускать воду, не изменяя свойств).

Скальные грунты – грунты, получаемые посредством разрушения скальных пород, изверженных метаморфических и осадочных с жесткими связями между зернами, залегающих в естественных условиях в виде сплошного или традиционного массива. Перед разработкой и укладкой насыпь разрыхляют.

Песчаные грунты – продукт выветривания горных пород. Обладают хорошей способностью пропускать воду и является хорошим материалом для сооружения земляного полотна и как основание земляного полотна.

Глинистые грунты – имеют в большом количестве очень малые размеры частиц чешуйчатой формы. Толщина частиц в десятки раз меньше других размеров, они обладают большой суммарной поверхностью в единице объема, достигающей нескольких квадратных метров на 1 кубический сантиметр грунта– это определяет большая влагоемкость грунта. При увлажнении грунт становится пластичным, деформируется при силовом воздействии. Плохо пропускает воду, при замерзании подвергается пучению.

Для возведения насыпей разрабатываются все грунты для использования, кроме глинистых избыточно увлажненных и избыточно засоленных, сильно набухающих, заторфованных, жирных глин, торфов, ила, гипса, мела.

Дренирующие грунты – которые пропускают через себя воду, не теряя своей прочности и не разрушаясь (крупнообломчатые, гравийные, крупно- и среднезернистые пески).

Недренирующие грунты – грунты, не пропускающие или поглощающие воду (глинистые грунты, мелкозернистые пески).

Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.

Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.

Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку. Различают типовые и индивидуальные поперечные профили земляного полотна. Типовые профили, в свою очередь, подразделяют на нормальные и специальные. Нормальные профили применяют при сооружении земляного полотна на надежном основании из обычных грунтов. Специальные профили используют в специфических условиях: при наличии вечной мерзлоты, подвижных песков, лессов, скальных грунтов, болот и т. п.

Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 5.1. Верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.

Категории вновь строящихся линий

Скальные, крупнообломочные и песчаные, кроме мелких и пылеватых песков

вость, устанавливается в зависимости от высоты насыпи, свойств грунтов, геологических, гидрологических и климатических условий местности. Широкое распространение получили откосы крутизной 1:1,5, называемые полуторными.

Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 5.2. Основная площадка выемки имеет такие же размеры, как у насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках создают продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они характеризуются следующими минимальными значениями параметров: глубина 0,6 м, ширина (по дну) 0,4 м и продольный уклон дна 0,002.

1 — нагорная канава; 2 — кавальер; 3 — забанкетная канава; 4 — банкет; 5 кювет: 6 — бровка откоса; Ь₀ — ширина обреза; Ь_оп — ширина основной площадки земляного полотна забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраивают лотки, которые могут бьггь железобетонными, бетонными, каменными или деревянными, а по форме — трапецеидальными, прямоугольными, полукруглыми и треугольными.

В пределах станций поверхностные воды отводят с помощью поперечных и продольных водоотводов, которые в местах работы людей выполняют закрытыми. На крупных станциях для продольного отвода воды прокладывают коллекторы и канализационные трубы, а в районах с интенсивными осадками, кроме того, устраивают ливневую канализацию. Для перехвата и отвода грунтовых вод от земляного полотна или понижения их уровня предусматривают специальные дренажные устройства открытого типа в виде дренажных канав либо лотков или закрытого типа в виде подкю-ветных дренажей, дренажных галерей или штолен.

Подгаоветный дренаж (рис. 5.3) представляет собой траншею, заполненную дренирующим материалом (крупнозернистый песок, гравий, щебень), в нижней части которой обычно укладывают дренажную трубу с отверстиями для поступления в нее воды. Для защиты от попадания поверхностной воды в дренажную траншею верхнюю часть дренажа заполняют утрамбованной глиной, которую отделяют от дренирующего заполнителя (во избежание смешивания с ним) двумя слоями дерна.

Для предохранения земляного полотна от размывания водой и выдувания ветром его откосы и бермы укрепляют. Наиболее про-

1 — одиночное мощение; 2 — утрамбованный глинистый грунт; 3 — два слоя дерна; 4 — крупнозернистый песок; 5 — щебень или гравий; 6 -т щебень или галька; 7 — дренажная груба; 8 — деревянная доска стым способом укрепления незатапливаемых откосов земляного полотна является посев многолетних трав с густой, стелющейся корневой системой. При небольшом периодическом затоплении применяют дернование откосов (сплошное или в клетку), для чего предварительно срезанные куски дерна закрепляют на них деревянными спицами.

Прочные и надежные укрепления, изготовление и укладку которых можно полностью механизировать, сооружают из железобетонных плит (рис. 5.4). На строительстве БАМа, кроме того, применяли гибкие железобетонные решетки и плиты, более эффективные в условиях вечной мерзлоты и сейсмичности. Тип укрепления земляного полотна выбирают исходя из особенностей грунтов, степени затопляемости, скорости течения воды, наличия дешевых местных материалов и возможности механизации работ. Бровка земляного полотна в месте разлива вод согласно ПТЭ должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильном ветре.

Опыт строительства железных дорог в горных районах Сибири показал, что в ряде случаев вместо укладки земляного полотна на крутых неустойчивых косогорах целесообразнее размещать его у их подошвы, отсыпая насыпи из скального грунта в русле реки (рис. 5.5). Такое техническое решение было осуществлено при прокладке трассы Байкало-Амурской магистрали в долинах рек Олек-мы, Нюкжи и др.

1 — уровень высоких вод; 2 — железобетонные плиты; 3 — обратный фильтр; 4 — бетонный упор

Читайте также: