Основы проектирования железных дорог

Мосты с устройством пути на балласте, а также трубы могут располагаться при любых сочетаниях плана и профиля, разрешенных для перегона. Мосты с безбалластной проезжей частью следует устраивать только на прямых участках пути и на уклонах не круче 4‰.Предельная высота насыпи для размещения труб – 19 м (для гофрированных – 5-7 м). Сборные железобетонные мосты эстакадного типа сооружаются при высоте насыпи 2-8 м, а железобетонные мосты с обсыпными устоями – при высоте до 20 м.Выбор типа искусственного сооружения зависит от величины стока поверхностных вод, которая пропорциональна площади водосбора данного сооружения.5.2 Определение местоположения ИССО. Понятие водосборного бассейнаВодопропускные сооружения должны быть расположены в местах возможного скопления воды у насыпей земляного полотна, т.е. в местах пересечения трассой временных (сухой лог) и постоянных водотоков.Местоположение искусственных сооружений наиболее удобно определять с помощью одновременного анализа плана и продольного профиля трассы. ИССО располагаются во всех пониженных местах линии земли на продольном профиле.На запроектированной трассе железнодорожной линии находится 5 искусственных сооружений, которые расположены на следующих пикетах: ПК17+85, ПК37+76,5, ПК55+38,5, ПК66+79, ПК112+91,5.После определения местонахождения искусственных сооружений на продольном профиле, условными знаками наношу их на план трассы на карте.Часть земной поверхности, с которой атмосферные осадки стекают к пониженному месту на трассе называют водосбором или бассейном. Водосбор расположен с верховой стороны от трассы и ограничен по периметру линиями водоразделов и земляным полотном дороги. Верхней границей водосбора является обычно главный или продольный водораздел, боковыми границами являются поперечные водоразделы.Границы водосбора на карте в горизонталях показаны линиями оранжевого цвета, а русло водотока – линией синего цвета.Установленные по картам площади водосборов измеряются в квадратных сантиметрах F (см2), а затем пересчитываются в квадратные километры.F (км2) = F (см2) ·0,25 (13)где 0,25 – масштабный коэффициент при масштабе карты Мг = 1:50000.Для русла (а для периодических водотоков – лога) каждого водосборного бассейна определяется уклон главного лога:Jл = (14)где Нв, Нк – отметки земли соответственно в вершине лога и у искусственного сооружения, т.е. в конце лога, м;Lл – длина главного лога, кмОпределяем площади бассейнов водосбора и уклон лога для всех искусственных сооруженийДля искусственного сооружения на ПК17+85F = 5,28 (см2) ×0,25 = 1,32 км2Jл = = 31,4‰Для искусственного сооружения на ПК37+76,5F = 4,93 (см2) ×0,25 = 1,23 км2Jл = = 28,7‰Для искусственного сооружения на ПК55+38,5F = 3,79 (см2) ×0,25 = 0,95 км2Jл = = 21,6‰Для искусственного сооружения на ПК66+79F = 6,26 (см2) ×0,25 = 1,56 км2Jл = = 32,8‰Для искусственного сооружения на ПК112+91,5F = 20,06 (см2) ×0,25 = 5,01 км2Jл = = 21,7‰5.3 Расчет величины стока поверхностных вод с водосборного бассейнаСток поверхностных вод представляет собой процесс стекания некоторого количества воды по склонам и логам водосбора за определенное время к его замыкающему створу, где располагается водопропускное сооружение.Для предварительного назначения отверстий сооружений на стадии сравнения вариантов трассы дороги допускается расчет величины стока проводить с помощью номограмм.В данной курсовой работе пользуемся приближенным методом расчета величины стока по номограммам, при этом допускается определять величину только ливневого стока, который чаще всего оказывается преимущественным на водосборе.Максимальный расход ливневого стока ежегодной вероятности превышения Р = 1% для водосборов с песчаными и супесчаными почвами определяем по номограмме (рис. 34 метод. указаний) в зависимости от площади водосбора F, уклона главного логаJл‰, номера ливневого района и группы климатических районов.Номер ливневого района устанавливается по карте-схеме ливневых районов (рис. 35), а номер группы климатических районов по табл. 8 методических указаний.По монограммам определяется расход ливневого стока с вероятностью превышения 1:100 (1%) для водосборов с песчаными и супесчаными почвами. Для определения стоков с иной вероятностью превышения и для водосборов с почвами, отличными от песчаных и супесчаных, расход, полученный по номограмме, умножается на поправочный коэффициент kл, значение которого приведены в таблице 9 метод. указаний. =·kлВ данной курсовой работе, согласно исходных данных, категория проектируемой железной дороги –II, поэтому расчетный расход определяется с вероятностью превышения 1%. Тип почв водосбора – песчаный. Следовательно, значение поправочного коэффициентаkл = 1,00.Район проектирования – Ленинградская область. По карте-схеме ливневых районов находим номер района – 3, которому соответствует V группа климатических районов.Значение величины стока поверхностных вод определяем для каждого водосборного бассейна. Расчет ведем в табличной форме (табл.3).Таблица 3Ведомость водопропускных сооруженийНомер сооруженияМестонахождения сооружения ПК+…мПлощадь водосбора, F, м2Уклон главного лога, Jл, ‰Расчетный расход, , м3/сВысота подпора воды, hпмh0 + 0,5Высота насыпи по оси сооружения, мВысота насыпи по конструктивным условиям, мТип сооруженияРазмер отверстия сооружения, м12345678910111ПК17+851,3231,45,02,22,74,152,43ПЖБТ1,02ПК37+761,2328,75,02,22,74,422,43ПЖБТ1,03ПК55+380,9521,64,01,82,36,502,43ПЖБТ1,04ПК66+791,5632,810,32,63,16,552,97ПЖБТ1,55ПК112+925,0121,715,02,42,910,343,02ПЖБТ2,55.4 Выбор типоразмеров водопропускных сооруженийТип и размер отверстия водопропускных сооружений выбираем с помощью графиков водопропускной способности, построенных для различных видов типовых водопропускных сооружений. В данной курсовой работе ограничиваемся только одним типом труб – прямоугольными железобетонными, трубами, графики пропускной способности которых приведены на рис. 36 метод.указаний.Для определения необходимого размера отверстия трубы на графике водопропускной способности через точку на оси абсцисс с координатой, проводят вертикальную линию. Точки пересечения этой линии с кривыми возможной водопропускной способностиQсп(Н), попадающие в зону расчетных расходов на графике водопропускной способности, определяют возможные размеры отверстия трубы. Предпочтение стоит отдавать меньшим размерам труб, так как их стоимость ниже.Выбранные тип (прямоугольная железобетонная труба – ПЖБТ) и размер отверстия трубы заносим в «Ведомость водопропускных сооружений» (табл. 3). Ординаты точек пересечения проведенной прямой линии с кривыми возможной пропускной способности Qсв(Н) на графике водопропускной способности определяют при каждом отверстии максимальный подпор воды hп перед сооружением, который записывается в графу 6 табл. 3.Высота насыпи в месте расположения водопропускного сооружения должна удовлетворять двум требованиям:- не менее, чем на 0,5 м возвышаться над горизонтом подпертой воды hп м; - быть не менее высоты насыпи, потребной для размещения труб по конструктивным условиям, т.е. с учетом минимальной толщины засыпки над трубой (эти данные берем с табл. 12 метод.указаний).В графу 9 табл. 3 записываем значение минимально потребной высоты насыпи по конструктивным условиям, а в графу 7 – значение подпора из графы 6 увеличенное на 0,5 м. оба этих значения должны быть меньше ил равны запроектированной высоте насыпи в месте размещения трубы.Запроектированная высота насыпи в месте размещения трубы определяется по данным продольного профиля и заносится в графу 8 табл. 3.6. Основные технические показатели варианта трассыОсновные технические показатели запроектированного участка новой железнодорожной линии сводятся в таблицу 4Таблица 4Основные технические показатели трассыНаименование показателяУсловные обозначенияЕдиница измеренияВеличина показателяДлина линииLкм13Руководящий уклонiр‰10Коэффициент развития линииλ-1,06Процент использования руководящего уклона%iр%26,5Минимальный радиус кривыхRminм1500Протяженность и удельное содержание кривых с минимальным радиусом в общей длине линииLRminкм/%1,728/13,29Протяженность и удельное содержание всех кривых в общей длине линии∑Ккм/%4,765/36,7Сумма углов поворота всех кривых∑α0град.130Средний радиус кривыхRср=м2101Сумма преодолеваемых высот в направлениях «туда» и «обратно»∑hт/hом/м13,55/35,98Длина линии составляет 13000 м = 13 км.Согласно исходных данных iр = 13‰Коэффициент развития линии λ определяется по формулеλ = где L – длина линии, L = 13 км;Lр длина воздушной линии, на карте показана штриховой синей линией, Lр = 12,3 кмλ = = 1,06Процент использования руководящего уклона, %iрпоказывает, какую часть (%) в общей длине линии занимают участки, крутизна которых равна ограничивающему уклону:руководящему (прямые участки в плане) или руководящему уменьшенному на величину, эквивалентную дополнительному сопротивлению от кривой (кривые участки в плане). В данном случае 3 элемента продольного профиля имеют крутизну, равную ограничивающему уклону (от 9,6 до 10‰). Их общая длина Lогр = 950 + 1930 + 570 = 3450 м, что в процентном отношении составляет 26,5% от общей длины.Минимальный радиус кривых Rmin – это минимальный из радиусов, приведенных в графе 5, Rmin = 1500 м.Протяженность кривых с минимальным радиусом м, приведена в грвфн 8 табл. 1,LRmin = 890,12 + 837,76 = 1727,88 м. В этой же строке указываем значение удельного содержания кривых с минимальным радиусом в общей длине линии, %.Протяженность всех кривых ∑К определена в таблице 1, как итоговое значение графы 8. Удельное содержание кривых в общей длине линии показывает, какая часть в процентном отношении от общкй длины линии приходится еа кривые. В данном случае ∑К =4764,76 м = 4,765 км, что в процентном отношении составит 36,7% от общей длины линии.Сумма углов поворота всех кривых ∑α0 представляет собой сумму всех значений приведенных в графе 6 табл. 1 в данном случае ∑α0 = 24 +16 + 20 + + 34 + 12 + 24 = 130 град.Средний радиус кривых равен Rср== = 2101 мСумма преодолеваемых высот в направлении «туда» и «обратно» определяется по продольному профилю.