Грунты для сооружения земляного полотна, их основные характеристики.

Грунты для сооружения земляного полотна, их основные характеристики.

 

Характеристики консистенции грунтов

Грунты	Консистенция грунтов	Значения IL
супеси	твердая	IL< 0
пластичная	0 ≤ IL ≤ 1,00
текучая	IL > 1,00
суглинки и глины	твердая	IL< 0
полутвердая	0 ≤ IL ≤ 0,25
тугопластичная	0,25 < IL ≤ 0,50
мягкопластичная	0,50 < IL ≤ 0,75
текучепластичная	0,75 < IL ≤ 1,00
текучая	IL > 1,00

Типовые поперечные профили земляного полотна, их основные элементы и сферы применения.

1.45 Понятие о прочности, устойчивости и стабильности земляного полотна, расчетное обоснование индивидуальных проектных решений.

Нагрузки, действующие на земляное полотно, и напряжения, возникающие в земляном полотне от воздействия нагрузок (начертить эпюры напряжений).

Параметры полосовой нагрузки от веса верхнего строения пути

 

 

1.47 Укрепление откосов пойменных насыпей .

 

Устройства для сбора и отвода от земляного полотна атмосферной воды, устройства для понижения и перехвата грунтовой воды.

Дефекты и деформации земляного полотна, их классификация и причины.

 

Углубления в основной площадке

Способы усиления земляного полотна.

Взаимосвязь устройства ходовых частей подвижного состава и рельсовой колеи. Изобразить на схеме.

 

Максимальная безопасная ширина колеи (из условия провала колесной пары). Порядок расчета, схема.

Минимальная безопасная ширина колеи (из условия заклинивания колесной пары). Порядок расчета, схема.

 

Устройство рельсовой колеи в прямых. Нормы и допуски содержания колеи в прямых по ширине и по уровню.

Особенности устройства рельсовой колеи в кривых.

 

 

Вписывание экипажей в кривые. Изобразить на схемах.

Расчет возвышения наружного рельса в кривых (алгоритм).

Разбивка переходных кривых. Порядок расчета, схема.

Схема разбивки переходной кривой

Укороченные рельсы в кривых. Количество и порядок их укладки. Порядок расчета, схема.

Уширение междупутных расстояний в кривых.

Требования к устройству смежных кривых. Изобразить на схемах.

Обыкновенный одиночный стрелочный перевод, его составные части. Изобразить на схеме.

Определение основных параметров стрелки обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Порядок расчета, схема.

Определение основных параметров крестовины обыкновенного одиночного стрелочного перевода. Порядок расчета, схема.

Соединительные пути стрелочного перевода. Расчет ординат переводной кривой. Изобразить на схеме.

Основные геометрические размеры стрелочного перевода. Изобразить на схеме.

Назначение и местоположение предельного столбика. Порядок расчета, схема.

Эпюра стрелочного перевода. Схема разбивки стрелочного перевода. Изобразить на схеме.

Ширина колеи в характерных сечениях стрелочного перевода. Изобразить на схеме.

2.20 Требования ПТЭ к содержанию стрелочных переводов.

Определение требуемой плотности грунтов высоких насыпей.

Расчет устойчивости откосов подтопляемой насыпи при круглоцилиндрической поверхности смещения.

Расчет осадки основания земляного полотна, меры ограничения и компенсации осадок оснований.

 

 

Порядок проектирования горизонтальных гравитационных дренажей.

Проектирование теплоизоляционных покрытий для исключения пучинных деформаций.

Основы статического расчета пути на прочность. Выбор расчетной схемы (модели). Связь между прогибом рельса и упругим отпором основания. Модуль упругости и коэффициент относительной жесткости рельсового основания.

Под воздействием колес подвижного состава в элементах верхнего строения пути возникают напряжения и деформации. Величина их зависит от расчетной нагрузки, параметров пути и подвижного состава и расчетной модели их взаимодействия.

В качестве расчетной схемы (модели) рельс рассматривается как балка бесконечной длины, постоянного сечения, лежащая на сплошном упругом основании (рисунок, а).

Расчетные схемы рельса как балки: а – на сплошном упругом основании; б – на прерывистом упругом основании; в – на упругих точечных опорах

 

Фактически путь имеет упруго-прерывистое основание (рисунок, б). Замена такой фактической схемы на сплошное упругое основание определяет разницу в величинах напряжений в рельсах в 2–4 %.

Можно рассматривать рельс как балку постоянного сечения на упругих поперечных опорах (рисунок, в). Разницы в величинах напряжений по сравнению с первой схемой 5–7%.

Первая схема имеет достаточно простое аналитическое решение, удобна, дает простые расчетные формулы, достаточно точна, поэтому в настоящее время пользуются ею.

Под действием силы Р рельс как балка на сплошном упругом основании изогнется следующим образом (рисунок).

Изогнутая ось рельса под нагрузкой P и упругий отпор основания q_x

Связь между прогибом y_х в каждом сечении и погонным упругим отпором q_х в том же сечении выражается зависимостью

q_х = – Uy_х.

Знак минус означает, что отпор направлен в сторону, противоположную направлению внешней силы (и прогибу).

Связь между прогибом y и отпором q – линейная двухсторонняя; U – коэффициент пропорциональности, так называемый модуль упругости подрельсового основания.

 

 

Классификация рельсов.

Согласно действующего ГОСТ Р 51685-2000 рельсы подразделяются:

а) по типам: Р50, Р65, Р65К, Р75; (Тип рельса определяется массой одного метра рельса, округленное значение которого подставляется после буквы Р.)

Р65К прокатывается для укладки в в наружные нити кривых с R ≤ 550 м.

б) по категории качества: В – высшего; Т1 и Т2 – термоупрочнёные; Н - нетермоупрочнёные; (Категория качества рельсов зависит от чистоты рельсовой стали, ее твердости, структуры, прямолинейности рельсов при изготовлении и т.д.).

 

 

Стыковые скрепления

КД

Скрепление КД. Рельс прижат к подкладке двумя жесткими Г-образными клеммами. Клеммы прижимаются натяжением болтов, устанавливаемых в вырезы реборд подкладок. Между гайкой болта и клеммой ставят двухвитковую шайбу. Под подошву рельса укладывают упругую прокладку. Упругие элементы обеспечивают постоянное прижатие рельса к подкладке. Клинчатая подкладка с высокими ребордами прикрепляется к шпале 4-мя шурупами, под головки которых иногда

устанавливаются двухвитковые шайбы, препятствующие быстрой разработке отверстий в шпалах. Шурупы (рис.3б), благодаря винтовой нарезке сопротивляются выдергиванию в 1,5-2 раза лучше, чем костыли.

Во избежание смятия древесины под подкладки укладывают резиновые или резинокордовые прокладки.

Достоинства: 1) Скрепление КД-65 позволяет регулировать рельс по высоте до 14мм за счет применения прокладок различной толщины;

2).минимизирует вибрации подкладок; 3).дает возможность менять рельсы без вывинчивания шурупов; 4).обеспечивает достаточное сопротивление угону и температурным деформациям.

Недостатки.: Жесткость, многодетальность, быстрое ослабление натяжения болтов. Значительно рациональнее использовать раздельные скрепления не с жесткими, а упругими клеммами, примером которых являются скрепления Д4,

 

 

 

КБ

Скрепление КБ. – типовое промежуточное скрепление для железобетонных шпал, используемое на наиболее грузонапряженных,

высокоскоростных линиях и линиях с продолжительным зимним периодом эксплуатации.

Плоскую подкладку скрепления укладывают на наклонную (для обеспечения подуклонки рельсов), заглубленную в тело шпалы подрельсовую

 

площадку и прикрепляют к шпале закладными болтами, под гайки которых укладывают пружинные шайбы.

Клеммный узел аналогичен узлу в скреплении КД. Между рельсом и подкладкой и между подкладкой и шпалой с целью электроизоляции и увеличения упругости скрепления укладывают резиновые прокладки: подрельсовые повышенной упругости (толщиной 11-13мм), нашпальные толщиной 7-8мм. Меняя их толщину, можно регулировать положение рельсов по высоте

Достоинства: надежно, противоугонно, возможна регулировка рельса по высоте, возможна смена рельсовых плетей без расшивки.

Недостатки: жесткое, многодетальное (21 деталь в узле), трудоемкое (очистка от грязи, смзка, подтягивание гаек), разброс ширины колеи, малый срок службы резиновых прокладок, плохая работа в кривых.,дорогое.

ЖБР

Жбр – типовое безподкладочное скрепление с упругой V-образной клеммой. (Рис. 9) Предназначено для крепления Р65 к ж.б. шпалам. Достоинством скрепления является малодетальность. Отличается от КБ отсутствием металлической подкладки и двумя болтами на узел скрепления вместо 4-ех. В качестве прикрепителя применяется упругая прутковая клемма из рессорной стали. Надежная работа скреплений с пружинными клеммами в первую очередь определяется состоянием монтажной затяжки гаек закладных болтов, стабильность которой несколько больше чем в скреплении КБ. Однако сборка рельсошпальной решетки, смена инвентарных рельсов на плети с этим скреплением более трудоемкая и сложная. Поскольку нет подкладки, плохо держит ширину колеи в кривых, поэтому применяется на прямых и станционных путях.

ЖБР Ш

КН

Скрепление КН – 65 – клеммно-болтовое нераздельное. (Рис 8) С крепление содержит подрельсовую резиновую прокладку (1), расположенную под ней

Скоба взаимодействует с пружинной клеммой, выполненной из прутка В-образной формы, которая охватывает реборду подкладки, обеспечивая большой упругий ход рельса за счет деформации изгиба и кручения пруткового материала, что значительно снижает динамические нагрузки при эксплуатации.

Скрепление предназначено для укладки на участках бесстыкового пути с высокими осевыми нагрузками

Достоинства: скрепление технологично, экономично (используются детали скрепления КБ, при этом ликвидируются 2 клеммных болта, шайбы и гайки.) значительно уменьшаются работы по выправке пути и периодичность подтягивания болтов (в 2 раза). Находится в стадии широких эксплуатационных испытаний.

АРС

АРС - перспективное безболтовое анкерное рельсовое скрепление, предназначенное для магистральных линий без ограничений по грузонапряженности и скоростям движения поездов.

Основные ементы (рис.10):

замоноличенный в подрельсовой зоне железобетонной шпалы объединенный анкер(5) рамно – арочного типа с двумя хвостовиками, (объединяет работу двух клеммных узлов, охватывая подошву рельса);

две В - образные пружинные клеммы 1;

два эксцентриковых монтажных регулятора 2 в виде правильного шестигранника, обеспечивающих необходимую величину натяжения пружин;

два плоских подклеммника 4;

два нарельсовых изолирующих и амортизирующих уголка6;

подрельсовая резиновая прокладка 7 повышенной упругости толщиной 14мм.

Достоинства.:1.- высокая надежность и стабильность рельсовой колеи; 2.- малодетальность (отсутствие резьбовых соединений0; 3.-простота сборки и эксплуатации;.4- высокая экономическая эффективность. 4-.регулировка положения рельсов по высоте до 20 мм. Недостаток: выход шпал в зоне заделки анкеров.

Деревянные шпалы и брусья

В зависимости от назначения деревянные шпалы изготовляются трех типов: I — для главных путей 1-го и 2-го классов, а также для путей 3-го класса при грузонап­ряженности более 50 млн т-км брутто/км в год или скоростях движения поездов более 100 км/ч; II — для главных путей 3-го и 4-го классов, подъездных путей с интенсивной работой, приемоотправочных и сортировочных путей на станциях; III —для путей 5-го класса.(табл.1). Тип шпал определяется геометрическими характеристиками подрельсового сечения.

По форме поперечного сечения деревянные шпалы и брусья подразделяются на три вида:

обрезные — пропилены четыре стороны (рис.1а); полуобрезные — пропилены три стороны (рис.1б); не обрезные — пропилены две противоположные стороны, две другие могут быть пропилены частично (рис.1в ).

Достоинства и недостатки деревянных шпал, сроки службы.

Достоинства: упругость; легкость отработки, гвоздимость;

технологичность (возможность плавного изменения уширения);

хорошее сцепление со щебнем; малая чувствительность к ударам;

сравнительно небольшая масса(≈70 кг); диэлектричность.

Недостатки: небольшой срок службы; большой расход дефицитной древесины; неоднородность упругих свойств по длине.

Жб шпалы их типы и размеры

Железобетонные шпалы.

Современная железобетонная шпала – цельнобрусковая из предварительно напряженного железобетона (бетон класса по прочности на сжатие В40, по морозостойкости F200), армированная высокопрочной проволокой периодического профиля класса Вр диаметром 3 мм. Номинальное число проволок в шпале 44, каждая из них натягивается усилием 8.1 кН. Современная шпала должна соответствовать требованиям ОСТ32.152 – 2000.

При формовании шпале придана форма, улучшающая ее работу под поездной нагрузкой.:

- Наибольшие прогибы и давления на балласт имеют место у торцов железобетонных шпал. Для компенсации этого неблагоприятного для балласта и шпал обстоятельства ширина подошвы уменьшена в средней части шпал (250мм) и увеличена у торцов (300мм).

- Поперечное сечение шпалы имеет трапецеидальное очертание, благодаря чему снижается давление на балласт и увеличивается сопротивление пути сдвигу.

- Кроме того, в подрельсовых зонах устраивают углубления (по 25 мм) с наклоном (1:20) для обеспечения подуклонки рельсов, а также передачи поперечных горизонтальных сил на бетон.

- В продольном сечении шпала состоит из двух более крупных по размерам подрельсовых частей и более низкой и узкой средней части. Предварительно напряженная арматура максимально смещена в сторону растянутой под поездной нагрузкой поверхности шпалы (в подрельсовом сечении – нижней, в середине шпалы – верхней), благодаря чему достигается максимальное обжатие бетона в растянутых зонах, а следовательно увеличивается трещиностойкость шпал.

Достоинства и недостатки железобетонных шпал, сферы их применения. +: большой срок службы (30-50 лет); устойчивость против выброса;

стабильность рельсовой колеи; однородность упругих свойств по длине пути, а, следовательно, плавность движения экипажа; сохранность лесов.

Недостатки: значительное увеличение жесткости пути, приводящее к увеличению износа элементов пути и ходовых частей подвижного состава; электропроводность; хрупкость и чувствительность к ударам;

низкая работоспособность в зоне стыков; большая масса.(265 кг).

Сферы эффективного применения:1.Бесстыковой путь 1 – 5 классов;(1-2 класс – новые шпалы 1 сорта; 3-5 класс – старогодные шпалы; 4-5 класс новые шпалы 2 сорта.)

2. Участки скоростного движения.

1.23 Балластный слой,назначение и требования к баластным материал

Назначение: Балластный слой должен упруго воспринимать давления от шпал и равномерно передавать на возможно большую поверхность земляного полотна.

Должен обеспечивать стабильное проектное положение рельсо-шпальной решетки в процессе эксплуатации.

Обеспечивать возможность выправка пути в профиле и плане.

Препятствовать потери несущей способности земляного полотна.

Участвовать в формировании оптимальной упругости подрельсового основания.

Обеспечивать нормальную работу рельсовых цепей автоблокировки.

Требования: Прочность (не должен дробиться и крошиться при уплотнении).

Водо и морозоустойчивость.

Хорошая сопротивляемость перемещениям рельсошпальной решетки.

Технологичность. Экономичность. Низкая электропроводность.

Материалы балластного слоя

Балластный материал по происхождению, размерам частиц, их форме и способам обработки разделяются на щебеночный, гравийный, асбестовый., и гравийно – песчаный. Щебеночный балласт согласно ГОСТ 7392 - 2002 представляет собой продукт искусственного дробления изверженных магматических пород (граниты, базальты габбро) со средней плотностью зерен более 2,4 г / см³., Фракции 25-60 мм. К щебню предъявляются требования по следующим показателям:

По зерновому составу – количество зерен крупнее 60мм не более 5% по массе, зерен менее 25 мм не более 5% по массе, в том числе частиц размером менее 0.16мм до 1%.

Допускаемая норма присутствия в щебне зерен пластинчатой и игловатой формы – 18% по массе Этот показатель повышает кубовидность щебня, что значительно улучшает износостойкость зерен.

Прочность щебня является одним из основных показателей,.т.к. от нее зависит износ щебня и устойчивость пути

Прочность характеризуется истираемостью (потеря в массе, %, при испытании в полочном барабане) или сопртивлением удару (в условных единицах при испытании на копре). И 1; У – 75.

Содержание зерен слабых пород не должно превышать 5% по массе. Показатель морозостойкости F 50., модуль упругости в рыхлом состоянии 37 – 41 МПа, угол внутреннего трения φ =45 -47⁰, коэф-т сцепления (0,05 – 0,07) МПа.

Щебень наиболее полно отвечает предъявленным требованиям, основной недостаток засоряемость. Применяется в пути 1-5 кл.

Асбестовый балласт ТУ 32 ЦП – 782 – 92 представляет собой песчано - щебеночную смесь из отходов дробления серпентинита.

Асбестовый балласт применяется с согласия Департамента Пути на участках 3-5 классов в зонах интенсивного засорения и пучинообразования.

Зерновой состав асбестового балласта

Зерна серпентинита размером от 5 до 10 мм испытывают на прочность и морозостойкость и должны иметь марки И30 и F25.

В асбестовом балласте благодаря волокном асбеста длиной 0,25-1мм (4 – 5% по массе) после увлажнения и уплотнении между зернами горной породы образуются прочные структурные связи, а по поверхности балластной призмы корка., непроницаемая для атмосферной воды и засорителей.

Благодаря этому в призме обеспечивается постоянный температурно – влажностный режим.

Асбестовый баллас неперспективен по следующим причинам:

Невозможность повторного использования.

Необходимость захоронения.

Неудовлетворительная работы при.недостаточном содержании волокон асбеста

Вред для здоровья.

ВСП

1. Верхнее строение пути в целом. Классы верхнего строения пути. На основе каких критериев основываются? Привести пример классификации.

Верхняя, периодически заменяемая часть пути называется верхним строением пути.

Верхнее строение пути предназначено для направления движения подвижного состава, восприятия нагрузки от колес движущихся поездов и передачи ее нижнему строению пути (земляному полотну и искусственным сооружениям), рассредоточенной на достаточно большую поверхность.

Верхнее строение пути (рис. 1) представляет собой комплексную конструкцию, включающую в себя балластный слой, шпалы, рельсы, рельсовые скрепления, противоугоны, СП, глухие пересечения, мостовые и переводные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют РШР. При этом шпалы заглубляются в балластный слой, укладываются на ОП ЗП.

Требования к ВСП:

• иметь достаточно высокие для заданных условий эксплуатации прочность и надежность, гарантирующие бесперебойность и безопасность движения поездов;
• обладать возможно большими стойкостью в эксплуатации, неизменяемостью во времени своих форм и взаимного расположения элементов;
• иметь возможно более продолжительные сроки службы всех элементов и минимальную потребность в исправлениях, ремонте и эксплуатационных затратах на содержание в исправности всех составляющих элементов;
• допускать массовое изготовление всех элементов, а также применение при сборке, замене и ремонте высокопроизводительных средств механизации.

Толщина балластного слоя и расстояние м/у шпалами должна быть такими, чтобы давление на ЗП не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки.

Тип ВСП зависит от класса путей, который определяется грузонапряженностью, а также максимально допустимым скоростям движения пассажирских и грузовых поездов. По грузонапряженности все пути подразделяют на пять групп, обозначаемых буквами Б-Е, а по допустимым скоростям – на семь категорий, обозначаемых цыфрами. Классы, представляющие собой сочетание групп и категорий путей, обозначают цыфрами. Пути, для которых установлена максимальная скорость движ. Пасс. Поездов более 140 км/ч, относиться к внеклассным.

Принадлежность пути к соответствующему классу, группе и категории обозначаются сочетанием цыфр и буквы: первая цыфра – класс пути, затем буква – группа пути, цыфра после буквы – категория пути. Например, обозначение 2Б4 свидетельствует о принадлежности пути ко второму классу, группе Б и категории 4.

Бесстыковой путь

Бесстыковой путь – условное название конструкции железнодорожного пути со сварными рельсовыми плетями, отличительным признаком которого является наличие в плетях неподвижной средней части (при максимально возможных в данной местности изменениях температуры рельсов по отношению к температуре их закрепления на постоянный режим эксплуатации) и изменение длины плети при колебаниях ее температуры после преодоления погонных и стыковых сопротивлений.
При нарушении температурного режима в рельсовых плетях возникают избыточные температурные напряжения. Избыточные растягивающие на-пряжения могут привести к излому плети, а избыточные сжимающие напря-жения могут стать причиной выброса пути.

Бесстыковой путь по сравнению со звеньевым является более прогрессивной конструкцией. Отсутствие в рельсовых плетях стыков позволяет улучшить плавность движения поездов, продлить сроки службы элементов верхнего строения пути, снизить расходы на содержание пути, ремонт подвижного состава и на тягу поездов, повысить надежность электрических рельсовых цепей, снизить уровень шума из-за отсутствия ударов колес в стыках. Отсутствие стыковых креплений и рельсовых соединений дает экономию металла.
Применение в бесстыковом пути железобетонных шпал позволяет, кроме того, экономить древесину.
Основным отличием бесстыкового пути от звеньевого является то, что рельсовые плети не могут изменять свою длину при колебаниях температуры, кроме небольших перемещений концевых частей бесстыковых плетей. Это вызывает дополнительные сжимающие или растягивающие температурные напряжения в рельсовых плетях при повышении или понижении температуры рельсовой плети по сравнению с температурой ее при укладке.

Невозможность изменения длины плети при повышении или понижении температуры объясняется тем, что накладками по концам плети и клеммами на каждой шпале плеть зажата настолько, что температурные силы не могут преодолеть сопротивления указанных скреплений. Плети сваривают из рельсов типа Р65 без болтовых отверстий. Длина рельсовых плетей зависит от местных условий и равна 1200 м, или длине блок-участка или даже перегона.
При колебаниях температуры возможно изменение длины концевых участков плетей. Для того чтобы это было возможно, между смежными плетьми укладывают уравнительные рельсы. Число их не зависит от длины плетей (две или три пары рельсов длиной 12,5 м или укороченных).
Укладка уравнительных рельсов обеспечивает также проведение в случае необходимости разрядки температурных напряжений в плетях при ремонтных и других работах. Для этого ослабляют скрепление плетей со шпалами, предварительно снимая уравнительные рельсы. В результате плеть укорачивается или удлиняется. После этого ее закрепляют и укладывают уравнительные рельсы нужной длины.
Следует отметить, что чем длиннее плети, тем очевиднее преимущества бесстыкового пути. На ряде дорог имеется опыт укладки плетей длиной в блок-участок и даже на целый перегон.

Из лекций:

Конструктивно б/п отлич от звен длиной рельсов, кот наз рельсовыми плетями.

Рельсовые плети для б/п свариваются электроконтактным способом из новых термоупрочненных рельсов длиной 25м или100м без болтовых отверстий.

Они д.б. одного типа, одной марки стали, одной категории качества и изготовлены на одном заводе. Сварка осущ на РСП в плети длиной до 800м. Плети перевозятся на специальном составе, выгружаются в путь и свариваются там ПРСМ в плети длиной до перегона или блок-участка. Длина укладываемых рельсовых плетей д.б. не менее 400м. На станциях м/у сп могут укладываться более короткие плети, но не менее 120м. На уч-х с S-образными и одиночными кривыми R<600м с интенсивным боковым износом головки рельсов с разрешения начальника службы пути могут укладываться короткие плети длиной не <350м.

Плети, укладываемые в кривых, должны иметь разную длину, обеспечивающую размещение этих концов по наугольнику. Допуск забег концов плетей в стыках не > 8см.

Одиночный обыкновенный сп

Обыкновенный стрелочный перевод имеет одно из направлений прямое.
Такие переводы бывают правые или левые в зависимости от того, в какую сторону ответвляется боковой путь, если смотреть по направлению разветвления. Стрелочные переводы этого вида имеют наибольшее распространение.

Одиночный обыкновенный стрелочный перевод:

1 – рамные рельсы; 2 – остряки; 3 – переводной механизм; 4 – переводные брусья; 5 – контррельсы; 6 – усовики; 7 – сердечник крестовины