Нормативные нагрузки

Постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса устоя определяются по формуле:

P_уст = P_бу+P_т+P_г + P_c + P_к + P_пф + P_оч + P_ту, (5.1)

где P_бу – постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса балласта с частями пути на устое;

P_т - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса тротуаров с перилами на устое;

P_г - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса грунта на устое, располагающегося в пределах мягкого въезда;

P_c - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса шкафной стенки устоя;

Рисунок 5.1 – Расчетная схема устоя при загружении «в пролет»

P_к - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса откосных крыльев устоя;

P_пф - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса подферменной плиты устоя;

P_оч - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса опорных частей (см. Приложение К);

P_ту - постоянная вертикальная нагрузка от собственного веса тела устоя, равная сумме нагрузок от однородных упрощенной формы частей тела устоя за исключением оговоренных выше.

Определим значения слагаемых, входящих в формулу (5.1).

P_бу = А_б l_у γ _б,

где А_б - площадь поперечного сечения балластной призмы;

l_у – длина шкафной части устоя;

γ _б = 19, 4 кН/м³ – объемный вес балласта с частями пути.

P_т = p_тl_у,

где p_т = 4, 9 кН/м – погонный вес двусторонних тротуаров с перилами.

P_г = V_г γ _n,

где V_г – объем грунта на устое в пределах мягкого вьезда;

γ _n = 17, 7 кН/м³ – нормативный объемный вес насыпного грунта на устое.

P_c = V_с γ _жб,

где V_с – проектный объем шкафной стенки;

γ _жб = 24, 5 кН/м³ – объемный вес железобетона.

P_к = V_к γ _жб,

где V_к – проектный объем откосных крыльев.

P_пф = V_пф γ _жб,

где V_пф – проектный объем подферменной плиты.

Постоянные вертикальные нагрузки от собственного веса пролетного строения и балласта с частями пути на пролетном строении:

P_g = P_б + P_пс, (5.2)

где P_б = 0, 5 А_б l_п γ _б – постоянная вертикальная нагрузка от веса балласта с частями пути на пролетном строении;

P_пс = 0, 5(V_пс γ _жб + p_тl_п) – постоянная нагрузка от собственного веса пролетного строения и тротуаров.

Здесь l_п – полная длина примыкающего к устою пролетного строения, V_пс – объем бетона всех блоков пролетного строения (см. Приложение В)

Постоянные нагрузки от собственного веса устоя и пролетного строения с частями пути показывают на расчетной схеме опоры в виде вертикальных векторов, приложенных в центрах тяжести соответствующих частей устоя, а для давлений, передающихся через опорные части – по оси опирания пролетного строения. Для каждого вектора определяют плечо до центра тяжести расчетного сечения по обрезу фундамента.

Равнодействующая нормативного горизонтального (бокового) давления на устой от собственного веса насыпного грунта, а также грунта, лежащего ниже естественной поверхности земли на 3м и менее

F_h = 0, 5τ _n γ _nh²b, (5.3)

где - коэффициент нормативного бокового давления грунта (при значении нормативного угла внутреннего трения = 35° );

h – высота слоя грунта от обреза фундамента до подошвы шпал;

b – приведенная (средняя по высоте h)ширина устоя в плоскости задних граней, на которую распространяется горизонтальное давление грунта. Для массивных устоев ширину следует принимать равной расстоянию между внешними гранями конструкции.

Наклон задней стенки устоя и силы трения между грунтом засыпки и этой гранью при определении не учитывают, кроме этого в курсовом проекте можно не учитывать горизонтальное давление грунта со стороны пролета.

Сила F_h приложена на расстоянии h/3 от обреза фундамента.

Временную вертикальную подвижную нагрузку при расчете устоя располагают на примыкающем к нему пролетном строении и на насыпи в пределах призмы обрушения. Эквивалентную нагрузку υ ₁ (см. Приложение Н)на пролетном строении определяют при длине загружения = 0, 5(l_п + l) и коэффициенте положения вершины линии влияния α ₁ = 0, 5 (при ≤ 25м) или α ₁ = 0 (при > 25м).

Нормативное вертикальное давление от временной нагрузки на пролетном строении

P_v =υ ₁ (l_п + l)² / (8l), (5.4)

где l – расчетный пролет.

Горизонтальная нагрузка от торможения или силы тяги подвижного состава

F_t = 0.1υ ₁l_п, передается на устой в уровне головки рельса и направлена в сторону пролетного строения. При этом величина υ ₁ определяется при = l_п и α ₁ = 0.5.

Горизонтальная ветровая нагрузка определяется по формуле:

F_w = 0.2(h_б + h_мп) l_п q ₀k_h c_w, (5.5)

где h_б – высота балки пролетного строения;

h_мп – высота мостового полотна;

q₀ – скоростной напор ветра (в курсовом проекте можно принять q₀ = 0, 6 кПа, что допускается действующими нормами проектирования для типовых конструкций мостов);

k_h = 1, 2 – коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте;

c_w = 1, 9 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления пролетного строения.

Нагрузка (5.5) передается на устой в уровне центра тяжести опорных частей и направлена в сторону пролетного строения.

Эквивалентную временную подвижную нагрузку, расположенную на призме обрушения, υ ₃ определяют при длине загружения ₃ = 0, 5(ПШ – ОФ) и коэффициенте α ₃=0, 5. Следует иметь в виду, что величина υ ₃ не должна превышать 19, 62К, где К – класс нагрузки.

Нормативное (боковое) давление грунта при расположении железнодорожного подвижного состава на призме обрушения (см. Рисунок 5.2) определяется по формулам:

; , (5.6)

где - давление распределенной на длине шпал (2, 7 м) временной вертикальной нагрузки (кПа);

- высота, в пределах которой площадь давления имеет переменную ширину, м; - коэффициенты, зависящие от величины и ;

- плечо бокового давления F₁;

Рисунок 5.2 – К определению величин F₁ и F₂

- плечо бокового давления F₂.

Коэффициенты и принимаются по таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Значения коэффициентов и

h, h1, м
	0, 85	0, 75	0, 67	0, 61	0, 57	0, 53	0, 49	0, 46	0, 44	0, 42	0, 4	0, 38	0, 37	0, 35
	0, 53	0, 55	0, 56	0, 58	0, 59	0, 60	0, 60	0, 60	0, 62	0, 62	0, 63	0, 64	0, 64	0, 64