2.1 Расчет потребной плотности грунтов земляного полотна

В этих расчетах используются компрессионные кривые грунтов, которые должны во всем возможно ближе отражать условия и характер работы будущего объекта и, в частности, особенности работы грунта в различных точках грунтового массива. При действии в грунте напряжений, как от постоянной, так и от временной нагрузки многократно прикладываемой. Характеристика упругой компрессии должна строится с учетом многократности приложения и снятия нагрузки.

Для расчета необходимой плотности грунта воспользуемся компрессионной кривой, полученной при _max, соответствующей наибольшему напряжению.

Приложение 1 - Компрессионная кривая №1

Приложение 2 - Компрессионная кривая №2

Тогда для каждого слоя:

Величина коэффициента пористости e₀ на компрессионной кривой соответствует такой плотности грунта, при которой грунт практически будет работать в упругой стадии.

_а - напряжение от постоянно действующих нагрузок (_а = _вс + );

_п - напряжение от переменной нагрузки (подвижной состав);

е_ан - начальная пористость под подвижным составом

Коэффициент k_е учитывает многократность приложения нагрузки; k_е=1.11.6, в зависимости от грунта.

В курсовом проекте принимаем k_е =1.1.

к_н- коэффициент учитывающий изменение к_е в зависимости от глубины расположения точки от места приложения нагрузки

На основной площадке к_н = 1

На глубине 5 м к_н = 0,85

5 м к_н = 0,75

Согласно задания, для данного типа верхнего строения пути табл. 5.1 методического пособия:

? интенсивность нагрузки:

? ширина полосовой нагрузки:

Ширина временной нагрузки от подвижного состава принимается равной длине шпалы и составляет для деревянных шпал 2,75 м. Интенсивность нагрузки принимается равной 80 кПа или 80 кН/м².

1. Выполняем расчет для точки 0, лежащей в уровне бровки земляного полотна:

где I ? коэффициент рассеяния напряжений принимаемый по таблице для прямоугольной нагрузки.

где y и z ? координаты точки в выбранной системе, в данном случае равны нулю т.к. точка находится на пересечении оси и основной площадки земляного полотна, тогда:

Напряжение на основной площадке от верхнего строения пути:

Коэффициент I для подвижного состава:

Напряжение на основной площадке от подвижного состава:

Напряжения от постоянно действующей нагрузки:

где у_г - напряжения, возникающие от собственного веса грунта, в данном случае равны нулю т.к. точка находится на основной площадке земляного полотна.

Напряжения, в пределах которого грунт должен работать упруго:

По компрессионным кривым определяем коэффициент пористости соответствующий вычисленным напряжениям по ветви разгрузки:

По кривой начальный коэффициент пористости:

Учитывая, что влажность грунта W=18%, а k_n=1 т.к. точка находится на основной площадке, получаем:

Удельный вес грунта при удельном весе его частиц г_s=26.6 кН/м³ составит:

2. Выполняем аналогичный расчет для точки 1 лежащей на глубине 2/3Н от основной площадки:

Предполагаем, что удельный вес грунта, при условии его однородности, с глубиной увеличивается в среднем на 0.01 кН/м, тогда вес грунта на глубине 2/3Н высоты насыпи:

г - удельный вес грунта в точке лежащей на основной площадке,

г₁ - удельный вес грунта лежащего в точке на глубине 2/3 высоты насыпи, тогда:

Производим проверку предположения о таком изменении удельного веса грунта от глубины залегания.

Напряжения от собственного веса грунта в точке 1:

Вследствие того, что точка находится ниже основной площадки, грунт рассеивает напряжения. Тогда напряжения от верхнего строения пути в точке Осоставит:

Напряжения от подвижной нагрузки:

Напряжения от постоянно действующей нагрузки:

Напряжения, в пределах которого грунт должен работать упруго:

Коэффициент пористости соответствующий вычисленным напряжениям по ветви разгрузки:

Тогда

По кривой начальный коэффициент пористости:

При той же влажности грунта и коэффициенте k_n=1 получаем:

Удельный вес грунта составит:

Вычислим разность, по которой можно будет судить о правильности выдвинутого предположения о нарастании удельного веса грунта с глубиной:

Проверка не выполняется, делаем перерасчет.

Проверка выполняется, то в дальнейшем расчете принимаем значение удельного веса 18,485

Расчет напряжений по подошве насыпи

Напряжения по подошве насыпи рассчитываются от действия нагрузки от подвижного состава, верхнего строения пути и собственного веса грунта слагающего насыпь. Расчет производим в табличной форме по таблице 1

Расчет напряжений по подошве насыпи Таблица 1

Расчет напряжений грунта основания

В качестве нагрузки на основание принимают эпюру напряжений на подошве насыпи.

За основание принимаем линию, проведенную по дну кювета.

Эпюра учитывает нагрузку от подвижного состава, верхнего строения пути и собственного веса грунта.

Эпюра разбивается на элементарные нагрузки (треугольные и прямоугольные) и напряжения грунта основания вычисляются для каждой нагрузки по отдельности. При этом считают, что элементарные нагрузки приложены к подошве насыпи.

Напряжения в грунте определяются на глубинах в 0 (точка а), 2, 5, 10 м. - названия точек соответствуют их глубине.