Методика расчета плотности и напряжений грунта насыпи.

Для высоких насыпей требуемая плотность грунта зависит от его напряженного состояния и определяется расчётом из условия обеспечения упругой работы грунта в различных точках насыпи.Характеристикой плотности грунта является его плотность в сухом состоянии, т.е. масса частиц в единице объёма грунта, т/м³:

ρ _{d. тр.} = ρ _s / (1+е₀ ), (1.5)

где ρ _s – где плотность частиц грунта, т/м³; е₀ – расчётное значение коэффициента пористости грунта, при котором обеспечивается его работа в упругой стадии под воздействием нагрузок от подвижного состава, веса верхнего строения пути и собственного веса грунта;

е₀ = е_ан – К (∆ е_а – ∆ е₀), (1.6)

где ∆ е_а = е_ан – е_ар и ∆ е₀ = е_он – е_ор – определяется из компрессионной кривой (рис. 1.3), которая строится по данным приложения Б /трам-пам-пам /; е_ан и е_ар – коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно, по ветвям нагрузки и разгрузки при напряжении σ _а = σ _вс + σ _γ ; е_он и е_ор – коэффициенты пористости грунта при напряжении σ _о = σ _а + σ _р; σ _вс, σ _р, σ _γ – напряжение от верхнего строения пути, подвижного состава и собственного веса грунта; К – коэффициент, учитывающий многократность, продолжительность и способ приложения нагрузки, равный 1, 1 – 1, 6 в зависимости от положения расчетного слоя грунта.

Расчет требуемой плотности грунта сводится к определению напряжений в наиболее нагруженном сечении насыпи, каким является ось пути. Величины σ _вс и σ _р вычисляются в соответствии с теорией упругости.

Рис.1.3 Компрессионая кривая для супеси пылеватой.

Напряжение от собственного веса грунта определяется по формуле:

σ _γ = _ср.i h _i (1.7)

где γ _{ср. i} – средний удельный вес грунта i – го слоя насыпи, кН/м ,

h – толщина i – го слоя насыпи, м.

γ _{ср. i} = (γ _{i -1 +} γ _i)/2 (1.8)

где γ _{i -1} и γ _i –удельный вес грунта соответственно в (i -1)-й и i -й точках, кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется по формуле:

γ = ρ _{d тр} (1+ W)g (1.9)

где W – влажность грунта, доли единиц , g – ускорение свободного падения, g = 9, 81 м/с .

Расчёт напряжений по формулам (1.7)-(1.9) ведётся методом попыток совместно с расчётом требуемой плотности грунта.

1.3.2. Расчётная схема и действующие нагрузки.

На расчётной схеме рис.1.4 изображена основная часть насыпи, высота которой определяется как разность, с учётом того при устройстве защитного дренирующего слоя под балластом проектная бровка превышает профильную на высоту сливной призмы и толщину песчаной подушки, то есть Г_пр увеличивается на 0, 35 м для однопутного участка:

Н_нас = Г_пр – Г_з (1.10)

Н_нас = 401, 67 + 0, 35 – 387, 75 = 14, 27 м

H_p= Н_нас – h_{з сл} = 13, 57 м

На основной площадке показывается действующее давление в виде полосовых прямоугольных напряжений от подвижного состава и верхнего строения пути.

Интенсивность вибродинамической нагрузки от подвижного состава определяется по формуле:

(1.11)

где P – осевая нагрузка расчётной подвижной единицы, (220 кН); /1/прил.В

n – число осей в тележке (3); /1/прил.В;

l_жб – длина жёсткой базы тележки, (4, 3 м); /1/прил.В;

b₀ – длина шпалы, (2, 75 м).

Р_о=(1, 3*220*3)/(4, 3*2.75) = 72, 56 кПа

Рис 1.4 Расчетная схема к определению требуемой плотности грунта насыпи.

Давление от веса верхнего строения пути и ширину полосовой нагрузки можно назначить по таблице 1.5 /1/ с учетом типа рельсов и рода шпал, которые следует принять для линии IV категории с типом рельс Р50 и деревянными шпалами.