766
.pdf
Таблица 2
53
В конце «Ведомости плана линии» обязательно делается следующая проверка правильности расчетов пикетажного положения главных точек кривых и длин прямых: сумма длин кривых и прямых, т.е. сумма итогов гр. 5 и 10 должна дать общую длину линии (участка), что обычно записывается так:
ΣК + Σl = L, |
(4′) |
где L – длина всего участка или разность пикетажных значений последней и первой точки профиля.
Если проверка не сходится, необходимо выявить и исправить допущенную ошибку в расчетах пикетажных положений главных точек кривых, длин прямых и сумм кривых и прямых, если сходится, то необходимо по данным ведомости плана нанести план линии в условном изображении на чертеж продольного профиля так, как это показано на рис. 1.
Кривые показываются в виде скобы высотой 5 мм с выпуклостью вверх при угле поворота вправо (см. рис. 1) или вниз – при угле поворота влево (направление угла поворота указано в задании). Внутри скобы выписываются значения основных элементов кривой – угол α, радиус R, тангенс Т, кривая К (см. рис. 1). Длины кривых выписываются с округлением до целых метров.
Пример расчета. На проектируемом участке профиля длиной 5,2 км от пк 32 до пк 84 имеются в плане две кривые (рис. 3), которые характеризуются исходными данными в табл. 1.
Рис. 3
Необходимо определить элементы кривых К и Т, пикетажное положение главных точек, длины прямых и составить ведомость плана линии.
По таблицам для разбивки железнодорожных кривых и заданным значениям α и R определяем длины кривых и тангенсов.
1-я кривая 2-я кривая К1 = 457,74 м; Т1 = 235,32 м. К2 = 410,16 м; Т2 = 206,23 м.
54
Рассчитываем пикетажное положение главных точек кривых
по формулам (3) и (4): |
|
|
|
|
|
|
|||
пк ВУ1 – 48 + 65,18 – |
пк ВУ2 – 61 + 32,45 – |
||||||||
|
– Т1 – 2 + 35,32 |
|
|
|
– Т2 – 2 + 06,36 |
|
|||
пк НК1 – 46 + 29,86 |
пк НК2 – 59 + 26,09 |
||||||||
|
+ К1 – 4 + 57,74 |
|
|
+ К2 – 4 + 10,16 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пк КК1 – 50 + 87,60 |
|
пк КК2 – 63 + 36,25 |
|||||||
Определяем длины прямых (элементы 1, 3, 5 плана линии |
|||||||||
рис. 3). |
|
|
|
|
|
|
|||
1-я прямая (эл. 1) l1 пк НК1 |
46 + 29,86 |
|
|
|
|||||
|
– пк начала |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
профиля |
|
|
32 + 00,00 l1 = 1429,86 м. |
||||
|
|
|
|
14 + 29,86 |
|
|
|||
2-я прямая (эл. 3) l2 пк НК2 |
59 + 26,09 |
|
|
||||||
|
– пк КК1 |
|
|
50 + 87,60 l2 = 838,49 м. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
8 + 38,49 |
|
|
|||
3-я прямая (эл. 5) l3 пк конца |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
профиля |
84 + 00,00 |
|
|
||||
|
– |
пк КК2 |
|
|
63 + 36,25 |
l3 = 2063,75 м. |
|||
|
|
|
|
20 + 63,75 |
|
|
|||
Составляем ведомость плана линии (табл. 2). Проверка: ΣК + Σ l = L.
ΣК + Σ l = 867,90 + 4332,10 = 5200 м.
Длина участка: пк 84 – пк 32 = 52 пикета, или 5200 м. Проверка сходится.
По данным табл. 2 наносим план линии в условном изображении на чертеж продольного профиля.
2.3.Основные требования
кпроектированию продольного профиля
Проектирование продольного профиля заключается в установлении такого положения проектной линии, которое бы наилучшим образом отвечало техническим, строительным, эксплуатационным, экономическим и другим требованиям, предъявляемым к продольному профилю.
Эти требования изложены в [1, 2], нормах проектирования [3]. Прежде чем приступить к проектированию профиля, необходимо хорошо их изучить.
55
Все указанные требования подлежат выполнению одновременно. Однако прежде всего необходимо обязательное и неукоснительное соблюдение технических требований, обеспечивающих безаварийную и бесперебойную работу проектируемой железнодорожной линии.
Строительные и эксплуатационные требования могут удовлетворяться в различной степени (с различной полнотой) в зависимости от категории проектируемой дороги, рельефа местности и других факторов. Наилучшим сочетанием этих двух подчас противоречащих требований оказывается такое, которое даст лучшие показатели по минимуму суммы приведенных строительноэксплуатационных затрат.
Основные технические требования (применительно к данному заданию) касаются длин элементов профиля, алгебраической разности смежных уклонов, правил взаиморасположения элементов плана и профиля, предотвращения возможности размыва земляного полотна водой и заноса его снегом.
В реальном проектировании на положение проектной линии профиля большое влияние оказывают инженерно-геологические условия по трассе железной дороги.
Длины элементов профиля должны быть, как правило, не менее половины полезной длины приемо-отправочных путей, принятой на перспективу, и во всех случаях должны быть не менее длин, указанных в [3].
Следует обратить внимание на то, что применение минимально допустимых норм длины не разрешается в углублениях профиля (ямах) при наличии хотя бы одного вредного (требующего торможения) спуска.
Алгебраическая разность смежных уклонов профиля i не должна быть больше величин, указанных в [3].
Применение максимально допустимых норм на вредных спусках не разрешается.
При необходимости сопряжения уклонов с алгебраической разностью большей, чем указано в [3], проектируются разделительные площадки (рис. 4, а) или элементы переходной крутизны (рис. 4, б), длины которых не должны быть меньше вышеуказанных.
56
а) |
б) |
Рис. 4
Взаиморасположение элементов плана и профиля должно обеспечивать бесперебойность и плавность движения поездов, а также нормальные условия разбивки и содержания кривых в плане и профиле.
Для этого необходимо соблюдение двух условий.
1.Смягчение (уменьшение) руководящего уклона ip в профиле при совпадении его с кривой в плане (обосновывается расчетом).
2.Несовпадение вертикальной сопрягающей кривой на пере-
ломах профиля с переходной кривой в плане (при i > 3 ‰), что также обосновывается проверочными расчетами.
Порядок расчета смягчения ip и необходимые для этого формулы приведены в [1, 2] и лекциях. Проверке на смягчение подлежат также уклоны, близкие к руководящему (на 1,0…1,5 ‰ меньше его).
Чтобы выполнить второе условие – несовпадение вертикальной сопрягающей кривой в профиле с горизонтальной переходной кривой в плане – необходимо точки переломов профиля проектировать за пределами переходных кривых на расстоянии не меньше, чем тангенс вертикальной сопрягающей кривой Тв (рис. 5).
Расстояние от концов круговой кривой до переломов профиля должно быть не менее lmin:
l |
|
= |
lï åð |
+ Ò , |
(5) |
min |
|
||||
|
2 |
â |
|
||
|
|
|
|
||
где lпер – длина переходной кривой, может приниматься от 20 до 160 м [3].
Например, на рис. 5 первый перелом профиля при i = 11 – 4 = = 7 ‰ и дороге III категории должен отстоять от начала переход-
57
ной кривой (НПК) на расстоянии не менее Тв = 5 i = 5 7 = 35 м, а от начала круговой кривой (НКК) при lпер = 60 м – на расстоянии не меньше lmin = 60/2 + 35 = 65 м.
Рис. 5
Так же проверяются и другие два перелома профиля (см. рис. 5). При незначительной алгебраической разности смежных уклонов, когда i не превышает 3 ‰ и не устраивается вертикальная сопрягающая кривая в профиле, переломы профиля можно располагать вне зависимости от плана линии.
Предотвращение возможности размыва земляного полотна водой или заноса его снегом, песком, как одно из условий безопасности и бесперебойности движения поездов, обеспечивается при проектировании профиля (в рамках данного задания) соблюдением следующих требований.
1.Высота насыпи у малых искусственных сооружений должна быть достаточной для их размещения. Для труб минимальная высота приведена в прил. Б.
2.Площадки в выемках длиною более 400 м заменяются двухскатным профилем с уклонами не менее 2 ‰ для обеспечения продольного водоотвода.
3.Для уменьшения снегозаносимости необходимо избегать по возможности проектирования затяжных выемок, насыпями небольшой высоты (длиной более 1–1,5 км), особенно мелких выемок (глубиной до 2,0 м) и нулевых мест.
4.При спокойном рельефе (в равнинных условиях) желательно проектировать профиль без выемок, насыпями небольшой
58
высоты (1,0–1,5 м), но не менее расчетной толщины снежного покрова в данном районе.
Этот минимум технических требований обязателен при выполнении данного задания по проектированию профиля.
Основные строительные, эксплуатационные и экономические требования применительно к данному заданию можно свести к следующим общим предпосылкам.
Встроительном отношении прежде всего желательно иметь минимальные объемы земляных работ и благоприятные условия их производства. Это достигается, главным образом, проектированием профиля преимущественно невысокими насыпями, со-
оружаемыми из резервов (при одинаковых рабочих отметках стоимость 1 м3 насыпи меньше, чем выемки), а также максимальным использованием руководящего уклона, уменьшением длин элементов профиля и увеличением алгебраической разности смежных уклонов (в пределах норм).
Вэксплуатационном отношении желательно проектировать профиль преимущественно безвредными уклонами, элементами возможно большей длины и с небольшой алгебраической разностью смежных уклонов.
Если уменьшение объемов работ и стоимости их может быть достигнуто без существенного ухудшения эксплуатационных условий, то это решение, бесспорно, является выгодным.
Вэкономическом отношении наилучшим продольным профилем будет тот, который, как указывалось, потребует наименьших суммарных затрат как на строительство, так и на эксплуатацию.
Хотя в рамках данного задания не требуется производить расчеты по технико-экономической сравнению вариантов положения проектной линии, анализ возможных вариантов должен быть сделан применительно к вышеуказанным рекомендациям.
Вбольшинстве случаев на основе подобного анализа удается запроектировать профиль такого очертания, чтобы, не удорожая слишком строительство, надлежащим образом удовлетворить эксплуатационные требования к профилю.
2.4. Нанесение проектной линии и подсчет отметок
Предварительно рекомендуется изучить профиль поверхности земли и выделить на нем участки напряженного хода, где
59
средние уклоны местности близки к руководящему уклону или больше его.
Чтение средних уклонов местности по профилю (а также нанесение проектных уклонов) рекомендуется выполнять с помощью прозрачного угольника и линейки.
Нанесение проектной линии на профиль лучше начинать с участков напряженного хода уклонами, близкими к руководящему (с учетом смягчения их при совпадении с кривой в плане), пока не уточняя положение переломов профиля на концах этих участков. Затем намечается предварительное положение элементов проектной линии и на всех остальных участках профиля.
Величина уклонов, длины элементов и точки перелома профиля подбираются одновременно в соответствии с очертанием профиля земли, руководящим уклоном, планом линии, размещением в пониженных местах профиля искусственных сооружений
ис учетом всех вышеуказанных требований к профилю.
Вискусстве нанесения проектной линии большое значение имеет правильное размещение переломов профиля, которые желательно совмещать с основными переломами профиля поверхности земли или нулевыми местами. На рис. 6 пунктиром показано первоначальное неудачное, а сплошной линией более правильное и экономичное размещение переломов проектной линии.
Рис. 6
Окончательное положение проектной линии устанавливается после подсчета характерных проектных и рабочих отметок, расчета и выбора типов искусственных сооружений и критического анализа намеченного варианта положения проектной линии.
Проектные уклоны подбираются (и проставляются в соответствующей графе сетки профиля) в целых тысячных, за исключением участков смягчения руководящего уклона в кривых, где
60
разрешается применять дробные уклоны (с одним десятичным знаком).
Длины элементов профиля желательно намечать кратными 100 м (в крайнем случае – 50 м).
Исходная красная отметка первой точки профиля (у большинства это пк 0) принимается приблизительно по профилю, а все последующие проектные отметки не принимаются с профиля, а рассчитываются последовательно непрерывной «цепочкой» по уклонам и длинам элементов.
Проектные (красные) отметки профиля подсчитываются с точностью до 0,01 м сначала только на переломах проектной линии исходя из длин элементов и крутизны уклонов. Отметка последующего перелома профиля равна отметке предыдущего перелома профиля плюс (если подъем) или минус (если спуск) произведение уклона в тысячных на длину элемента в километрах.
Необходимо проверить, соответствует ли намеченное графически положение проектной линии этим отметкам, вычисленным аналитически. Если нет, то необходимо уточнить величины уклонов и длины элементов.
Затем рекомендуется подсчитать проектные и рабочие отметки (как разность проектных отметок и отметок земли) в местах предполагаемого размещения водопропускных сооружений и др., разместить и подобрать типы малых водопропускных сооружений, проверить достаточность высоты насыпи для них, проанализировать положение проектной линии, не допущено ли какихлибо нарушений технических требований, не завышены ли гделибо безосновательно объемы земляных работ.
Обнаруженные недостатки в положении проектной линии необходимо устранить. Иногда, даже не меняя уклона линии, а только положение (уровень) ее путем сдвижки вверх или вниз параллельно самой себе, можно добиться значительного уменьшения объемов земляных работ (см. рис. 6). После исправления необходимо повторно пересчитать проектные и рабочие отметки. Следует иметь в виду, что изменение хотя бы одной красной отметки ведет к изменению последующих отметок, так как вычисление их ведется последовательно «цепочкой».
Перед подсчетом отметок на всех пикетах и плюсах необходимо выполнить две проверки вычерченного продольного профиля по расстояниям и высотам.
61
1. Сумма длин всех элементов проектного профиля должна дать общую длину линии по пикетажу:
Σlэл = L. |
(6) |
2. Разность проектных отметок начальной и конечной точек профиля (например, пк 0 и пк 80) должна быть равна алгебраической сумме произведений уклонов на длину всех элементов профиля:
Ннач – Нкон = Σ (± iэлlэл), |
(7) |
где lэл и iэл – соответственно длина и уклон элемента профиля; Ннач и Нкон – проектные отметки крайних точек профиля участка.
Если проверки не сходятся, необходимо уточнить и исправить длины элементов, пересчитать и исправить красные отметки (а следовательно, и последнюю красную отметку – Нкон).
Если проверки сошлись, переходят к вычислению промежуточных проектных и рабочих отметок на всех пикетах и плюсах.
Вычисление промежуточных проектных (красных) отметок на пикетах и плюсах производится по тому же правилу, что и на переломах профиля. В конце каждого элемента «цепочка» подобных вычислений должна привести к ранее вычисленной и выверенной отметке на переломе профиля.
Рабочие отметки, определяемые как разность красных и черных (и наоборот) отметок с точностью до 0,01 м, проставляются на профиле для насыпей (когда красные отметки больше черных) над проектной линией, для выемок (когда красные отметки меньше черных) – под проектной линией (рис. 7) на расстоянии от нее около 2 см.
Рис. 7
62