Составление утрированного продольного профиля

Проектирование реконструкции продольного профиля эксплуатируемой железнодорожной линии производится по утрированному продольному профилю пути, составленному в масштабах: вертикальный – 1:100(1:200), горизонтальный – 1:10000.

Применение крупного вертикального масштаба объясняется тем, что при обычном мелком масштабе (1:1000) нельзя показать на профиле те небольшие изменения в отметках головок рельсов, которые обычно получаются при реконструкции продольного профиля и измеряются в сантиметрах.

Утрированный профиль составляется на основании данных полевого обследования эксплуатируемой линии. Сетка утрированного продольного профиля приведена в учебнике [1]. Составление утрированного профиля начинается с нанесения пикетажа, плюсов и плана эксплуатируемого пути (с привязкой к пикетам).

На утрированный профиль вначале наносятся следующие линии:

– существующей головки рельса (СГР) – сплошная линия;

– низа балластного слоя (НБС) – пунктирная линия;

– земли – тонкая сплошная линия.

На профиль также наносятся данные об искусственных сооружениях, оси раздельных пунктов, переездов и другие сооружения.

Определение отметок расчетной головки рельса

Ориентиром для нанесения проектной линии (ПГР – проектной головки рельса) при реконструкции профиля пути служит линия расчётной головки рельса (РГР), а не линия бровки земляного полотна (последняя может быть засыпана или нарушена), как это принято при проектировании новых железнодорожных линий. Линия РГР представляет собой положение головки рельса, которое получается при соблюдении проектной мощности (высоты) верхнего строения пути [14].

Чтобы разместить по высоте проектное верхнее строение, отметка ПГР не должна быть ниже, чем РГР (рис. 5.1), которая определяется в зависимости от значения ТБ

см

(5.2)

где проектная толщина щебня, м;

проектная высота рельса с подкладкой, м;

проектная высота шпалы, м.

ТБ< 20 см

(5.3)

где проектная толщина песчаной подушки, м.

 

 

Рисунок 5.1 – Существующая (СГР) и расчётная (РГР) головки рельса

Песчаный балласт пригоден служить в качестве подушки под щебень при его загрязненности до 15 %.

При большой толщине существующего балласта, с целью размещения новой балластной призмы на существующем земляном полотне, целесообразно верхний его слой, наиболее загрязненный, срезать для того, чтобы в дальнейшем (например, при среднем, подъёмочном и других ремонтах) была возможность небольших подъемок пути.

Если существующий балласт сильно загрязнён (например, на нефтеналивных путях) и не может быть очищен (балласт удаляется), то отметки РГР определяются по формуле (5.3).

При выборе конструкции верхнего строения пути необходимо помнить, что наиболее прогрессивной конструкцией пути является бесстыковой путь с железобетонными шпалами, который применяется на прямых и кривых участках радиусом не менее 350 м.

Бесстыковой путь можно укладывать на однопролетных мостах при длине пролетных строений до 55 м, а на многопролетных – при суммарной длине пролетных строений до 66 м [15].

Величина минимальной ширины обочины принимается равной 0,40 м.

Отметки РГР рассчитываются на каждом пикете и плюсе и наносятся на утрированный профиль в виде штрихпунктирной линии.

Найденные значения отметок РГР приводятся в таблице 5.1

Нанесение проектной линии

Перед нанесением проектной линии устанавливаем сферу применения допускаемых и рекомендуемых норм проектирования продольного профиля, соответствующих заданной в курсовом проекте I категории линии и полезной длине приёмо-отправочных путей. Проектная линия головки рельса ПГР наносится на утрированный продольный профиль графически с учётом требований норм проектирования. При нанесении линии ПГР должно выдерживаться условие ПГР ≥ РГР. Наименьшие величины подъемки головки рельса будут при соблюдении условия ПГР = РГР.

При проектировании профиля минимальная длина элементов не должна быть меньше 200 м [16].

В выемках большие досыпки, требующие уширения земляного полотна, весьма нежелательны по условиям расположения кюветов. В таких случаях лучше запроектировать небольшую подрезку выемки.

При нанесении проектной линии на утрированный профиль длины и уклоны элементов сначала подбираются графически, затем уточняются положения точек перелома и уклоны линии ПГР округляем до 0,1 ‰.

Намечая последовательно элементы проектной линии, сразу же по их длине и крутизне подсчитывают отметки точек переломов профиля и сверяют их с положением линии ПГР на продольном профиле.

Обнаруженные несовпадения рассчитанных проектных отметок с профильными устраняются путём изменения величины уклона или положения точек перелома (длин элементов). После проверки связующих отметок (переломов профиля) подсчитываются промежуточные отметки ПГР на всех пикетах и плюсах.

Для повышения плавности движения поездов на профиле смежные элементы следует сопрягать в вертикальной плоскости кривыми больших радиусов: R _B = 20000м – на линиях I категории.

Величины тангенсов этих кривых определяются по формуле

 

(5.4)

 

где Δ i – алгебраическая разность сопрягаемых уклонов, ‰.

Сопрягающие вертикальные кривые устраиваются на линиях I категории при Δ i > 2,3 ‰.

В трудных условиях проектирования реконструкции существующих железнодорожных линий I категории допускается уменьшать радиусы вертикальных кривых до 8 000 м [2–6].

Сопрягающая вертикальная кривая радиуса R _B изображена на рис. 5.2.

На утрированный профиль в местах расположения сопрягающих вертикальных кривых вносим поправки в проектные отметки у, которые в местах переломов продольного профиля определяем по формуле

 

(5.5)

На вогнутых переломах поправка вводится со знаком «+», на выпуклых – со знаком «–».

 

 

 

Рисунок 5.2 – Корректировка проектных отметок за счёт устройства сопрягающей кривой в вертикальной плоскости

 

Изменение проектных отметок за счёт устройства вертикальных кривых нельзя вносить в графу отметок ПГР, так как это затрудняет их проверку по переломам элементов профиля.

Исправленные проектные отметки наносим на утрированный продольный профиль выше сетки (над линией условного горизонта) и учитываем при подсчёте величин срезок и досыпок. Там же, в вертикальной плоскости, указываем тангенс вертикальной кривой.

Проектная линия на профиль наносится утолщённой (красного цвета) по сравнению с другими линиями утрированного профиля.

Найденные значения отметок ПГР и вводимые к ним поправки в местах расположения сопрягающих вертикальных кривых приведены в таблице 5.1

Расчет подъёмок и срезок

Величины подъёмок определяются на всех пикетах и плюсах как разность отметок проектной (ПГР) и существующей (СГР) головок рельса

(5.6)

Эта формула применяется только в тех местах продольного профиля, где РГР ≤ ПГР; СГР < ПГР.

Если РГР ≤ ПГР < СГР, то величина Δ h _cp показывает срезку существующего балластного слоя пути.

При СГР < ПГР< РГР или ПГР< РГР; ПГР< СГР имеем случай срезки основной площадки земляного полотна или существующего балласта.

Величина срезки определяется по формуле

(5.7)

Выполняется срезка для обеспечения необходимой конструктивной высоты проектного верхнего строения пути. При РГР – ПГР <0,05 м срезка не выполняется, а допускается уменьшение толщины балласта.

Важно отметить, что при СГР<ПГР<РГР, несмотря на срезку, ПГР перемещается вверх, как при подъемке. Тем не менее, случай, когда ПГР<РГР, принято считать срезкой, подчеркивая, что в первую очередь необходимо выполнить работы по срезке балласта или земляного полотна.

Величины подъемок и срезок показываются на утрированном профиле в соответствующей графе в сантиметрах. Подъемки и срезки, вычисленные по формулам и внесённые на утрированный профиль, характеризуют только величину изменения положения головки рельса после реконструкции профиля.

Характер работ (подъёмка на песок, срезка балласта или основной площадки земляного полотна) зависит от полученной величины подъёмки или срезки, а также от толщины существующего балласта. Так, например, если ПГР < СГР, то при расчёте величины Δ h получается срезка. При этом необходимо учитывать, что фактическая подрезка будет больше этой величины на толщину проектируемого балласта h _nб. При этом поправка в подсчитанную величину Δ h _cp не вносится, а учитывается в дальнейшем на поперечных профилях. В связи с тем, что в настоящее время имеются машины для срезки части балластного слоя, эти работы не вызывают больших затруднений. За счёт срезки балласта в ряде случаев может быть существенно снижена избыточная высота балластной призмы, а также ликвидирована необходимость уширения существующего земляного полотна, т.е. значительно снижены объёмы работ.

Срезка земляного полотна целесообразна, если она сочетается с оздоровительными мероприятиями по земляному полотну, например, со срезкой балластных корыт и лож. На средних и больших мостах отметки подошвы рельса должны бытьсохранены. Поэтому на подходах к этим мостам иногда необходимо срезать земляное полотно. На малых мостах с балластным слоём небольшие подъёмки (до 0,10...0,15 м) могут быть допущены посредством увеличения толщины балласта, а на малых мостах без балластного слоя примерно на ту же высоту можно поднять пролётное строение.

При проектировании продольного профиля необходимо стремиться к тому, чтобы подъёмки на смежных пикетах не отличались резко по величине, так как механизированные работы по реконструкции профиля будут затруднены [2–6].

Таблица 5.1

Реконструкция продольного профиля перегона

ПК

НБС, м

СГР, м

СУ, ‰

ТБ, см

РГР, м

ПУ, ‰

ПГР, м

ТВ, м

у, м

Подъемка см