674

документа являются результаты полевых изысканий на существующей железной дороге. При разработке курсового проекта материалы, необходимые для составления утрированного продольного профиля, приводятся в ведомости профиля и плана существующей железной дороги или на чертеже ее продольного профиля. В этих документах применительно к заданному участку существующей железной дороги для каждого пикета и плюсовой точки приводятся:

—отметки существующей головки рельса (СГР);

—отметки низа балластного слоя (НБС) определяются как отметки низа шурфа в балластной призме;

—отметки земли.

На плане также указывают:

—направление кривой;

—величину угла поворота;

—радиус кривой;

—пикетное значение начала круговой кривой.

На чертеже проектируемого участка железной дороги приводятся также и те кривые, расчет выправки которых выполняется как самостоятельный раздел курсового и дипломного проектов.

На исходном продольном профиле (или в ведомости плана и профиля) участка существующей железной дороги указываются данные о водопропускных сооружениях (пикетное значение оси сооружения, тип и его отверстие) и о раздельных пунктах.

Дополнительно к этим материалам приводятся сведения об элементах верхнего строения пути существующей линии (балласт, шпалы, рельсы) и размеры перевозок на 10-й год эксплуатации.

2.2. Нормы реконструкции продольного профиля железных дорог

Основные нормы, которыми пользуются при реконструкции продольного профиля железных дорог, приводятся в СТН Ц 0195 [1, раз. 4]. На основе этого документа по размерам перевозок на 10-й год эксплуатации определяется категория железной дороги по нормам проектирования [1, табл. 1]. Применительно к установленной категории железной дороги определяются нормы проектирования реконструкции продольного профиля

1 1

(разд. 4) и параметры элементов верхнего строения пути существующей линии после реконструкции [1, табл. 13].

2.3. Анализ продольного профиля существующей железной дороги

При проектировании реконструкции продольного профиля существующих линий требуется ликвидировать отступления от действующих норм,выявлениекоторыхосуществляется наоснове анализа.

При анализе продольного профиля нужно определить:

а)уклоны кручеруководящего (уклон,эквивалентный массовой норме);

б) элементы профиля короче 200 м; в) алгебраические разности смежных уклонов больше норма-

тивных [1, табл. 3].

Если на данном участке имеется раздельный пункт, то необходимо проверить достаточность длины станционной площадки и возможность расположения его в профиле.

Нарассматриваемом вкачествепримера продольномпрофиле (рис. 2.1) имеются следующие отступления от норм [1]:

а) уклоны круче руководящего 6 ‰ встречаются на пикете

634–635;

б) элементы продольного профиля короче 200 м встречаются повсеместно;

в) по нормам проектирования железной дороги II категории при полезной длине приемоотправочных путей 850 м рекомендуется алгебраическая разность сопрягаемых уклонов 8 ‰, а максимально допускаемая — 13 ‰ [1]. Анализ исследуемого продольного профиля обнаруживает, что существующая яма безвредна.Наибольшая алгебраическая разность уклонов(2,1 ‰)

— на пикете 634, что не превышает рекомендуемые нормы — 8 ‰;

1 2

Рис. 2.1. Образец утрированного продольного профиля железной дороги после реконструкции

1 3

г) раздельный пункт, размещенный на 62/63 км, имеет станционную площадку достаточной длины, и его укладка не ограничивается нормами.

2.4. Расчетная головка рельсов

Вспомогательная, так называемая расчетная головка рельсов (РГР) наносится на утрированный продольный профиль для упрощения размещения здесь проектной линии (проектная головка рельсов — ПГР).

Линия РГР проводится по отметкам, до которых должна быть поднята головка рельса из условия доведения верхнего строения пути (балласта, шпал, рельсов) до проектной мощности.

Расчет отметок РГР на каждом пикете и плюсовой точке начинается с определения здесь толщины балласта под шпалой по формуле

где hсб — толщина существующего балласта под шпалой, м;hрс — высота рельса существующего пути с подкладкой, м; hшс — высота шпалы существующего пути, м.

Величины hрс и hшс принимаются по табл. 2.1 в соответствии с исходными данными.

В дальнейшем отметки РГР определяются в зависимости от типа балласта. Если на существующей железной дороге уложен песчаный, гравийный или песчано-гравийный балласт, то расчет выполняется по двум соотношениям в зависимости от толщины существующего балласта под шпалой. Если толщина существующего балласта под шпалой меньше толщины подушки щебеночного балласта на перспективу, то расчетная зависимость имеет вид:

1 4

где hп — толщина подушки, м; hщ — толщина щебеночного слоя, м; hрп — высота проектного рельса, м; hшп — высота проектной шпалы, м.

Если толщина существующего балласта под шпалой больше или равна высоте подушки щебеночного балласта на перспективу, то расчетная зависимость может быть записана в виде:

где hр — разница в высотах проектного и существующего рельсов, м; hш — разница в высотах проектной и существующей шпал, м.

Еслина существующей линииуложенщебеночныйбалласт,то расчетотметокРГРпроводится подвумформуламвзависимости от толщины балласта. Если толщина балласта недостаточна (меньше толщины подушки и щебеночного слоя на перспективу, т.е. после реконструкции), то расчетная зависимость имеет вид:

где hщ — разница в высоте проектного и существующего балласта, м.

Если толщинасуществующегобалласта достаточна, торасчетное соотношение может быть записано следующим образом:

Если на существующей линии уложен асбестовый балласт, то он обычно вырезается и заменяется на щебеночный. В этом случае отметки РГР вычисляются по зависимости (2.2) и графа продольного профиля «Подрезка» заполняется цифрами, показывающими глубину вырезаемого асбестового балласта.

При проектировании реконструкции продольного профиля линии приходится увеличивать толщину балластной призмы и ее ширинупонизу, чтоприводиткуменьшениюобочин.Этозначит, что увеличивать высоту балластной призмы можно только до тех пор, пока ширина обочин не уменьшится до нормативных значений.В связи с этимцелесообразнонаметить такуюнаибольшую отметку РГР, при которой ширина обочины станет нормативной (0,5 м). Эти отметки называют РГРmax, величина их определяется по формуле

1 5

где m — показатель откоса балластной призмы, ‰; ас — ширина основной площадки существующего земляного полотна, м, принимается по исходным данным; абп — ширина проектной балластной призмы поверху, м, принимается в зависимости от категории линии по п. 6.6 [1]; b — ширина обочины, равная 0,5 м [1].

2.5. Составление утрированного продольного профиля

Утрированный продольный профиль составляют на миллиметровой бумаге формата А4, по высоте 297 мм, обычно начиная с нанесения пикетажа и учитывая его горизонтальный масштаб 1 : 10 000 (1 см = 100 м). Пикеты совмещают с жирными линиямисеткимиллиметровойбумаги. После этого наносят план существующего пути с точной привязкой к пикетажу начала и конца всех круговых кривых, предварительно рассчитав по радиусу и углу поворота их тангенс и длину. Помимо элементов кривых ( , R, K, T) и привязки их к пикетажу указывают с той же точностью длины прямых между круговыми кривыми (см.

рис. 2.1).

Далее заполняется графа «Отметки земли» и производится наколка этих отметок на продольный профиль. Вертикальный масштаб профиля 1 : 100 (1 см = 1 м). Наколотые точки земли соединяются, например, тонкими пунктирными линиями. Для наиболее целесообразного расположения профиля по высоте в пределах чертежа необходимо предварительно установить наивысшую и наинизшую отметки земли на данном участке и наметить их положение по высоте чертежа. При этом на жирных линиях сетки миллиметровой бумаги (через 1 см) рекомендуется назначать отметки, кратные 1 м, во избежание выхода линии земли за пределы формата по высоте чертежа, наименьшую ординату земли следует принимать в пределах 20…30 мм.

После этого заполняются графы отметок СГР, НБС, РГР и производится наколка этих отметок. Наколотые точки соединяются линиями разного начертания.

В верхней графе сетки утрированного профиля указывается толщинасуществующегобалластавсантиметрах.Вграфе«Суще-

1 6

ствующие попикетные уклоны» проставляются попикетные уклоны в промилле.

Данные о существующих водопропускных сооружениях выписываются между ординатами профиля выше линии ПГР.

Раздельные пункты показываются условными знаками, которые приведены в учебнике [2].

2.6. Нанесение проектной линии

Продольный профиль линиипроектируется путем укладки на утрированный профиль железной дороги линии проектной головки рельса (линии ПГР). При укладке ПГР требуется придерживаться норм [1] и устранять отмеченные отступления от них. При совпадении руководящего уклона с кривыми в плане его требуется смягчать.

Если на участках пути величина отметок РГРmax больше численных значений РГР, то, чтобы избежать нежелательных работ — срезок или уширения основной площадки земляного полотна,необходимоПГРразместитьтак,чтобывыдерживалось условие

В большинстве реальных случаев диапазон укладки ПГР, определяемый условием (2.7), является весьма узким, или РГРmax < РГР. Тогда на участках, в пределах которых нет отступлений от норм [1], ПГР следует обычно совмещать с линией РГР, а если это невозможно обеспечить, то линию ПГР следует укладывать выше линии РГР.

Для обеспечения минимума объемов работ разрешается принимать крутизну элементов утрированного профиля с точностью до 0,1‰. Поэтому допущения норм [1] о размещении переломов продольного профиля можно применять, не учитывая расположения переходных кривых в плане. При этом не рекомендуется злоупотреблятьминимальнодопускаемойдлинойэлементовпродольногопрофиля,равной200м,равнокакидругимильготными нормами.

При укладке ПГР необходимо обеспечивать условия, при которых водопропускные сооружения по возможности не подвергались бы переустройству. В тоннелях, путепроводах на средних и больших мостах с безбалластной проезжей частью нужностремитьсявыдерживатьвыполнениеусловияПГР = СГР,

1 7

даже если это приводит к необходимости проектирования срезок земляного полотна на подходах к данным сооружениям.

Если hрп > hрс, то ПГР на этих конструкциях должна быть увеличена против СГР, чтобы выполнялось условие:

ПГР = СГР + hр. (2.8)

На малых мостах с устройством пути на балласте могут быть запроектированы небольшие подъемки (0,1…0,15 м) за счет увеличения толщины балласта. Большие подъемки не рекомендуются в этих местах, так как это приведет к поднятию пролетного строения моста с реконструкцией его устоев.

Масштабы,принятыедля утрированногопродольного профиля, позволяют обеспечить графический подбор на миллиметровой бумаге положения проектной линии и оценку крутизны проектируемых элементов продольного профиля. В этом случае проектируемое положение ПГР переносится при помощи двух треугольников параллельно себе в точку пересечения жирных линий сетки миллиметровой бумаги и на расстоянии 1 км (10 см) определяется крутизна элементапо разности отметок впромилле

сточностью 0,1 ‰.

Вместах, где нет отступлений от норм и выполняется условие

РГРmax <РГР,ПГРследуетукладывать, совмещая слиниейРГР. На таких участках крутизна элементов продольного профиля определяется разностью отметок ПГР в критических точках, в которых они численно назначаются равными отметкам РГР, и расстоянием между ними.

Размещая последовательно элементы проектной линии, необходимо по их крутизне и длине определять проектные отметки и на переломах профиля и сверять их с положением линии ПГР на профиле. Обнаруженные различия рассчитанных проектных отметок с профилем должны быть сразу устранены или за счет изменения крутизны уклона элементов ПГР, или за счет изменения мест переломов профиля (за счет длины элементов профиля).

После сверки проектных отметок переломов ПГР можно окончательно подсчитывать проектные отметки на всех пикетах и плюсах. Отметки ПГР рассчитываются с точностью до 0,01 м.

ПГР фиксируется наутрированном профилеосновнойчерной линией. Такими же линиями закрепляются ординаты переломов проектной линии.

1 8

2.7. Исправление проектных отметок за счет устройства вертикальных сопрягающих кривых

При проектировании реконструкции продольного профиля смежные элементы в вертикальной плоскости с i согласно табл. 2.2 сопрягаются круговыми кривыми. Такое сопряжение вызывает изменение проектных отметок, которое необходимо учитыватьприразработке утрированногопродольногопрофиля. При этом надо стремиться применять рекомендуемые радиусы вертикальных кривых [1].

Тангенс вертикальной кривой Тв, м, определяется соотношением:

где Rв — радиус вертикальной кривой, м; i — алгебраическая разностьуклоновсмежных элементов продольного профиля,‰.

Значения алгебраической разности уклонов i, тангенсы и рекомендуемые радиусы вертикальных кривых, при которых намечается устройство сопрягаемых кривых, приведены в табл. 2.2.

Изменение проектной отметки на переломе профиля h1 может быть рассчитано по зависимости

Если в пределах вертикальной кривой размещается пикет или плюс, не совпадающий с переломом профиля, то изменение проектной отметки можно рассчитать, как

где К — расстояние от начала (конца) вертикальной кривой до рассматриваемого пикета или плюса, м.

1 9

Границы вертикальных кривых и исправленные проектные отметки обычно указываются над верхней линией сетки утрированного профиля (см. рис. 2.1).

Исправленная проектная отметка ПГРн, м, рассчитывается по соотношению:

Знак h1,2 зависит от вида перелома: при вогнутом сопряжении — «плюс», при выпуклом — «минус».

Ниже в качестве иллюстрации приведен расчет откорректированных проектных отметок на ПК 629 рассматриваемого участка профиля (см. рис. 2.1). На этом пикете i = 3,3 ‰, Rв = 10 000 м. По формуле (2.9) рассчитан Тв = 16,5 м. Величина h1 для данного пикета рассчитана по формуле (2.10) и равна 0,013 м. ПГР на этом пикете составляет 179,02 м. На этом пикете зафиксировано вогнутое сопряжение, тогда ПГРн = ПГР ± h1 = = 179,02 + 0,013 = 179,3. Указанная отметка проектной головки рельса приведена на продольном профиле (см. рис. 2.1).

2.8. Исправление продольного профиля

Исправление продольного профиля осуществляется за счет подъемок и срезок, которые определяются на каждом пикете и плюсе,гделинияПГРсовпадаетслиниейРГРилирасполагается выше нее (ПГР РГР). Величина подъемки h0, м, находится по формуле

В местах продольного профиля, где линия ПГР проходит ниже линии РГР, определяется величина срезки hс, м, по

Впределахвертикальныхкривыхчисленныезначения подъемки и срезки находятся по исправленным проектным отметкам

ПГРн.

Для иллюстрации ниже приведен расчет подъемок на трех пикетах:

а) ПК 622 ПГР = 179,46; РГР = 179,46; СГР = 179,16.h0 = ПГР – СГР = 179,46 – 179,16 = 0,30 м.

б) ПК 627+50 ПГР = 179,16; РГР = 179,056; СГР = 178,85.h0 = ПГР – СГР = 179,16 – 178,85 = 0,31 м.

2 0