Нагрузки и воздействия

Расчеты общей устойчивости земляного полотна, его основания и поддерживающих сооружений следует выполнять на основное сочетание действующих нагрузок и воздействия:

веса и давления грунтов;

веса сооружений и их частей, в том числе верхнего строения пути, подпорных стен и т.п.;

подвижной временной нагрузки;

гидростатического и гидродинамического воздействия воды на участках подтопления.

При этом необходимо учитывать сопротивляемость грунтов силовым воздействиям и возможное изменение прочностных свойств грунтов (угол внутреннего трения, удельное сцепление).

В сейсмических районах расчеты следует выполнять на особое сочетание постоянных и временных нагрузок, реакций и сейсмического воздействия.

Нагрузка на основную площадку от веса верхнего строения пути [18, 44] принимается равной:

17 кПа (1,7 тс/м²) для железных дорог линий высокоскоростных, особогрузонапряженных I - III категорий;

15 кПа (1,5 тс/м²) для линий IV категории.

С учетом средней ширины балластного слоя нагрузка от верхнего строения пути на один метр по длине земляного полотна составит соответственно Р _вс = 83 кН (8,3 тс) и 64 кН (6,4 тс).

Временная нагрузка на основную площадку от подвижного состава принимается равной воздействию грузовых вагонов, с нагрузкой на ось 4-осного вагона 294 кН (30 тс).

Значение временной нагрузки устанавливается исходя из напряжений на уровне основной площадки, определяемых для расчетной единицы подвижного состава по Правилам расчетов верхнего строения железнодорожного пути на прочность [18].

При оценке прочности грунтов непосредственно основной площадки следует принимать максимальное значение напряжения, соответствующее подрельсовому сечению. При оценке общей устойчивости откосов насыпей к указанному значению следует вводить коэффициент 0,85, учитывающий неравномерность распределения напряжений в продольном и поперечном направлениях. При этом нагрузка от поезда на один метр по длине насыпи Р_п определяется по формуле

(Г.4)

где l _ш - длина шпалы, м;

h _б - величина, численно равная толщине балластного слоя под шпалой, м;

Р_р - напряжение на уровне основной площадки в подрельсовом сечении, кПа (тс/м²).

При расчете устойчивости насыпи воздействие на земляное полотно временной нагрузки и веса верхнего строения пути учитывается посредством введения в расчет фиктивного слоя грунта высотой h, определяемой по формуле

(Г.5)

где g - удельный вес грунта в верхней части насыпи кН/м³ (тс/м³).

Эпюру нагрузки рекомендуется принимать трапецеидальной формы шириной поверху, равной длине шпалы, понизу - (l _ш + h _б).

Для ориентировочных расчетов устойчивости насыпей при вибродинамическом воздействии на грунты проходящих поездов повышенного веса и с высокими скоростями может использоваться методика МИИТа, тестируемая в МПС, или методика Ленгипротранса, разработанная на основании научных исследований ЛИИЖТа.

По методике МИИТа учет динамического состояния насыпи как системы (единого целого) в статической расчетной схеме производится интегрально с помощью единого показателя - интегрального параметра - I.

При определении высоты фиктивного слоя в расчет вместо Р_n вводится приведенное значение нагрузки от поезда Р _пр = Р_п × I. Значение I принимается по прилагаемому графику [18, 44], рисунок Г.1.

1 - супесь, I_L < 0; K_у (коэффициент уплотнения) = 0,97 ¸ 1,00; 2 - супесь, I_L £ 0,25; K_у = 0,90 ¸ 1,00; 3 - легкий суглинок, I_L < 0; K_у = 0,90 ¸ 0,95; 4 - легкий суглинок, I_L £ 0,25; K_у = 0,90 + 1,00; 5 - тяжелый суглинок, I_L £ 0,50; K_у = 0,90 + 1,00, 6 - пылеватый песок, K_у = 0,90 ¸ 1,00

Примечание - Для насыпей из пылеватых песков при Н _н = 2,0 ¸ 4,0 м на торфяных основаниях I = 2,0.

Рисунок Г. 1 - Величина I для насыпей на прочном основании

По методике Ленгипротранса динамическое состояние насыпи учитывается в расчетах устойчивости посредством снижения прочностных характеристик грунта.

Вибродинамическое воздействие измеряется амплитудой среднечастотной составляющей колебаний. Амплитуда колебания грунтов является функцией многих переменных, значение ее существенно изменяется по глубине и при удалении от источника колебаний.

При проверке устойчивости насыпи для каждого отсека определяется амплитуда колебаний А и соответствующие ей значения угла внутреннего трения и удельного сцепления (j_дин, С _дин). Дальнейшие расчеты выполняются по обычной методике.

Для уточненных расчетов устойчивости и прочности земляного полотна поездная нагрузка должна учитываться исходя из реальной расстановки осей в экипаже, статических и динамических нагрузок от колес на рельсы, типа верхнего строения и т.д.

Соответствующие пакеты прикладных программ разработаны в лаборатории конструкций земляного полотна АО ЦНИИС.

Дата добавления: 2015-07-21