ar-net.ru П р и м е ч а н и я
1. Крановый путь должен быть оснащен путевым оборудованием, заземляющим устройством, предупреждающими знаками безопасности.
2. Авторский надзор осуществляют в соответствии с [8].
Приложение Б Расчет толщины защитного слоя земляного полотна
Определение толщины защитного слоя по условию обеспечения необходимой прочности подстилающего слоя выполняют по упрощенной методике, приведенной в СП 119.133330 и [9].
Для примера рассмотрим случай, когда в основании земляного полотна залегают глинистые грунты, находящиеся в мягкопластичном состоянии.
Материалы инженерно-гидрогеологических изысканий показывают, что данные грунты характеризуются следующими физико-механическими свойствами.
Первый вариант расчета
Т а б ли ц а Б.1 – Исходные данные
Грунт естественного основания | Сырые суглинки мягко-пластичной консистенции |
Показатель текучести IL | 0,5 < IL < 0,75 |
Коэффициент пористости е | 0,73 |
| Плотность грунта r | 1,98 т/м3 |
Плотность сухого грунта rd | 1,58 т/м3 |
Нормативное* удельное сцепление Сн | 19,6 кН/м2 |
Расчетное** удельное сцепление Ср | 14,1 кН/м2 |
Нормативное* значение угла внутреннего трения fн | 18° |
Расчетное** значение угла внутреннего трения fр | 15° |
| *Нормативные значения прочностных характеристик грунта определены по СП 22.13330.**При вычислении расчетных значений удельного сцепления и угла внутреннего трения введены коэффициенты надежности по грунту и вибродинамического воздействия. | |
Для предотвращения возможности возникновения в грунте деформаций, пластических сдвигов суммарные нормативные напряжения (от крановой нагрузки, собственной массы грунта и массы верхнего строения пути) проектируют не превышающими критической для данного грунта нагрузки.
Критическую нагрузку Ркр.н вычисляют по формуле
(Б.1) Где А и Б – параметры, значения которых устанавливают по номограмме зависимости от сдвиговых характеристик грунта, представленной на рисунке Б.1;
h – расстояние от нижнего уровня балластного слоя до рассматриваемого горизонта грунта основания, h = 0 (защитный слой отсутствует) и h = 2,0 м.
 | |
| 930 × 1111 пикс. Открыть в новом окне | |
1 – кривая зависимости А от ; 2–7 – кривые зависимости параметра Б от f при Ср, равном соответственно 4,9; 9,8; 14,7; 19,6; 24,5; 29,4 кН/м2
Рисунок Б.1 – Номограмма зависимости параметров А и Б от прочностных характеристик грунта
Для расчетных значений Ср = 14,12 кН/м2 и fр = 15° параметры имеют значения А = 0,25 м3/г, Б = 1,7 м.
 | |
| 306 × 41 пикс. Открыть в новом окне | |
 | |
| 320 × 42 пикс. Открыть в новом окне | |
Напряжение в теле основания земляного полотна определяют суммированием напряжений от всех действующих нагрузок:
- веса насыпного грунта земляного полотна;
- верхнего строения кранового пути;
- колеса крана на рельс.
При ширине колеи более 4,0 м прочность естественного основания от действующих нагрузок для каждой нитки кранового пути следует принимать отдельно.
Нагрузка от веса насыпного грунта земляного полотна Gгр = 0.
 | |
| 605 × 222 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок Б.2 – Схема нагрузок и воздействий на земляное полотно
Нагрузка от веса верхнего строения кранового пути на деревянных полушпалах Gв.с = 1,17 кН/см2.
Нагрузку от колеса крана на рельс принимают в соответствии с паспортом крана завода-изготовителя Gк = 269,8 кН согласно ГОСТ Р 51248.
Эпюры нагрузок (рисунок Б.2) принимают трапецеидальной формы в поперечном сечении шириной поверху, равной длине полушпалы, шириной понизу (Lп.ш + hб.с), в продольном сечении – шириной поверху, равной ширине шпалы Б, понизу – (Б + 2hб.с).
Площадь опоры на уровне верха земляного полотна составит Sоп = 1,95 м2 при длине полушпалы, равной 1,4 м, и высоте балластного слоя 0,42 м.
Суммарную нагрузку на поверхности основания земляного полотна G, Н/см2, вычисляют по формуле
G = 9,81(Gгр + Gв.с + Gк /Sоп)= 9,81(0 + 0,12 + 1,4)= 14,9 Н/см2. (Б.2)
Таким образом, суммарное напряжение на поверхности основания земляного полотна от нагрузки превышает допустимую критическую нагрузку Р?кр.н при отсутствии защитного слоя (h = 0) более чем в два раза, а при h = 2,0 м Р?кр.н близка к суммарной нагрузке G.
При этих условиях (h = 2,0 м) осуществляют расчет по условиям прочности грунта защитного слоя.
Распределение по вертикали напряжений, действующих в теле земляного полотна, включая защитный слой, имеет зависимость Gв.с = f(h) и Gк = f(h) в соответствии со СП 22.13330.
Значения напряжений от крановой нагрузки на глубине Z поверхности земляного полотна вычисляют по формуле
Gzк = d ;Gк, (Б.3)
Где d – коэффициент, принимаемый по СП 22.13330.
Координаты для построения эпюры напряжения приведены в таблице Б.2.
Т а б л и ц а Б.2 – Глубина вертикальных напряжений и относительных глубин
Глубина вертикальных напряжений Z, м | Относительная глубина, м, 2Z/(Lп.ш + hб.с) | d | Gzк, Н/см2 |
1,0 | 1,1 | 0,8 | 10,99 |
2,0 | 2,2 | 0,5 | 6,87 |
Глубина вертикальных напряжений Z, м | Относительная глубина, м, 2Z/(Lп.ш + hб.с) | d | Gzк, Н/см2 |
3,0 | 3,3 | 0,35 | 4,81 |
4,0 | 4,4 | 0,28 | 3,83 |
Аналогично определяют координаты для построения эпюры напряжений от верхнего строения кранового пути и других внешних нагрузок. Суммарная эпюра напряжений строится путем сложения соответствующих напряжений, возникающих от крановых нагрузок, верхнего строения кранового пути и собственного веса грунта на заданной глубине.
Минимальную толщину защитного слоя по условиям прочности используемого грунта определяют графическим методом (рисунок Б.3) по точке пересечения суммарной эпюры напряжений G = f(h) и прямой Р?кр.н = f(h). В данном примере h?кр.н = 1,5 м.
Второй вариант расчета
Для снижения производственных затрат по доставке дренирующего грунта и сохранения природной среды следует запроектировать и осуществить ряд инженерных мероприятий, направленных на повышение несущей способности основания земляного полотна. В частности, необходимо устроить водоотвод (систему канава или дренаж) и осушить естественное основание до оптимальной влажности (от 15 % до 16 %), а затем уплотнить его до нормальной плотности (rd = 1,70–1,75 г/см3).
 | |
| 607 × 338 пикс. Открыть в новом окне | |