765

С учетом положения опорных пунктов и фиксированных точек намечаются воздушно-ломаные линии, по которым оцениваютусловия укладкитрассы.Послеэтогоопределяются участки напряженных и вольных ходов и уточняется положение трассы на них.

Если средний уклон местности iср круче уклона трассы iтр (iср iтр), то такой участок местности относится к участку напряженного хода. В случае если iср iтр, этот участок местности является участком вольного хода.

Уклонтрассирования iтр =iр – iэкв,гдеip — руководящийуклон, iэкв —уклон,эквивалентныйсопротивлению движениюпоездапо кривым, наличие которых на проектируемой линии обязательно. Величину iэкв принимают равной 0,5…1,5 ‰ в зависимости от характера местности и предполагаемых радиусов кривых [1].

Ориентировочно:налегкихучасткахтрассыiэкв =0,5 ‰( 40°

на 1 км); на средних — iэкв = 1 ‰ ( 85° на 1 км); на

сложных — iэкв = 1,5 ‰ ( 125° на 1 км).

Сравнительно легкие условия местности на участках вольного хода позволяют укладывать трассу по прямой между фиксированными точками. Некоторое развитие трассы, т.е. ее удлинение с отклонением от прямого направления, может быть вызвано обходом контурных и местных высотных препятствий. Углы поворота на участках вольного хода должны быть обоснованы. Их величина обычно не превышает 20…30°. Это достигается путем плавного обхода препятствия (рис. 2.19).

2

3

1

Рис. 2.19. Варианты обхода препятствий на участке вольного хода: 1 — геодезическая линия; 2, 3 — варианты трассы

Направление трассы на участках напряженных ходов определяют по картам в горизонталях с помощью укладки линии нулевых работ. Отметки линии нулевых работ должны совпадать с отметками земли.

Шаг d, см, с которым накладывается линия нулевых работ, от горизонтали до горизонтали определяется по формуле

51

где h — высота сечения горизонталей, м; m — масштаб карты; iтр — уклон трассирования, ‰; 105 — коэффициент перевода километров в сантиметры.

Если принять во внимание наши учебные карты для камерального трассирования, которые имеют значения величин m = 1/25 000 и h = 5,0 м, то получим выражение для расчета заложения d:

d 20 .

iтр

Начинать нанесение линии нулевых работ следует с участка напряженного хода, примыкающего к фиксированной точке, например от мостового перехода на подъем в сторону водораздела или наоборот. При этом на переходах через большие реки высота подходной насыпи назначается в пределах 10…12 м, а глубина перевальной выемки намечается опытным путем, т.е. укладкой линии нулевых работ проверяются условия спуска с водораздела в долину при различной глубине выемки.

Подробные указания по проведению трассирования участков напряженных ходов приведены в пособии [11].

После того как уточнено положение трассы на участках напряженных и вольных ходов и места их смыкания, можно приступить к укладке трассы от станции примыкания. Длина станционной площадки принимается по табл. 2.6 и по результатам тяговых расчетов. Линию нулевых работ следует спрямлять и, по возможности, длинными прямыми. Трасса укладывается отдельными участками протяженностью 3…4 км. Пересечение прямых участков указывает на местоположение вершины угла (ВУ) поворота трассы (рис. 2.20).

Вписывание кривых участков трассы производится с помощью шаблона круговых кривых, изготовленного в масштабе карты (рис. 2.21), при этом углы поворота измеряют транспортиром с точностью до 1°, а местоположение начала и концов круговых кривых определяют по формулам (2.21) с точностью до 0,01 м. Радиусы кривых К выбирают из табл. 2.8.

52

1

12 2 55

ВУ

Условные обозначения: трасса

линиянулевых работ

Рис. 2.20. Спрямление линии нулевых работ

Рис. 2.21. Подбор круговых кривых с помощью шаблона

53

Существенно упрощается процесс трассирования при использовании компьютерных программ «CREDO», «ROBUR» и других. Но для их использования необходимо иметь готовую цифровую модель местности.

В тех случаях, когда кривые расположены близко, необходимо проверить расстояние между вершинами углов:

где Т1 и Т2 — тангенсы первой и второй кривых; l1п и l2п — длины первой и второй переходных кривых; l — минимальная прямая вставка между концами переходных кривых (см. табл. 2.6).

Нанесение километровых знаков на трассе линии производится из условия расположения нулевого километра (начало отсчета) на оси станции примыкания.

Далее составляется схематический продольный профиль уложенного участка трассы. Горизонтальный масштаб профиля соответствует масштабу карты, т.е. mг = 1/25 000, а вертикальный масштаб mв = 1/1 000. Образцы оформления плана трассы и схематического продольного профиля приведены в прил. Б и В.

Отметки земли берутся по карте на пересечении трассы с горизонталями и в характерных точках. При нанесении отметок землина профилеможно использоватьизвестныйметод, когдана полоску бумаги наносят все точки земли и соответствующие им отметки. Достоинство этого метода состоит в том, что не накапливаются ошибки в промерах длин, переносимых с карты на продольный профиль. На схематическом продольном профиле проводят проектную линию с учетом всех норм проектирования продольного профиля железных дорог, описанных выше.

На участках напряженных ходов проектная линия укладывается, как правило, руководящим уклоном со смягчением на кривых участках пути. Величину, на которую следует смягчать руководящий уклон, ‰, можно определить по формуле

где ° — сумма углов поворота кривых на всем участке смягчения, град; l — длина участка смягчения, м.

54

Последняя формула применима в случаях, когда поезд расположен одновременно в пределах нескольких кривых. В случае если длина кривой равна или превышает длину поезда, такой кривой участок профиля выделяется как самостоятельный элемент, на котором руководящий уклон смягчается на величину

где R — радиус кривой, м.

Смягченные уклоны профиля округляются до 0,1 ‰. На кривых участках пути с уклонами профиля iд близкими по значению к руководящему уклону, нужно следить за тем, чтобы сумма действительного уклона iд и уклона iэкв не превышала величины руководящего уклона: iд + iэкв iр.

Руководящий уклон втоннеляхсмягчается по двумпричинам:

1)снижается коэффициент сцепления на контакте колеса с головкой рельса за счет конденсации влаги на рельсах;

2)увеличивается воздушное сопротивление движению поезда за счет ограниченности пространства в тоннеле.

Смягчение уклона обязательно как в пределах тоннеля, так и на подходах к нему со стороны подъема на длине, равной полезной длине приемоотправочных путей. Степень смягчения зависит от длины тоннеля и определяется общим выражением iтон = iрK. Значение величины К приводится в табл. 2.12.

Таблица 2.12

Значения коэффициента К в зависимости от длины тоннеля

По условию отвода воды продольный профиль пути в тоннеле проектируется на уклонах, как правило, не менее 3 ‰, а в исключительных случаях — не менее 2 ‰. При этом горизонтальные площадки длиной до 400 м допускается проектировать в двускатном профиле тоннеля лишь в качестве разделительных площадок.

55

В целом нужно стремиться проектировать профиль элемента-

алгебраической разности сопрягаемых уклонов i. В случае отсутствия возможности соблюдения нормированного значенияi (см. табл. 2.10) между смежными элементами должны быть предусмотрены проектом разделительные площадки или элементы переходной крутизны.

В пониженных участках местности и при пересечении малых водотоков следуетсразу предусматривать насыпь высотой2…3 м с тем, чтобы можно было разместить водопропускное сооружение. При проектировании линии в выемках длиной свыше 400 м необходимо назначать уклон профиля i 2 ‰, что обеспечит отвод воды из выемки. В вечномерзлых грунтах в выемках независимо от их длины проектируют уклон i 4 ‰.

Для предупреждения снежных заносов продольный профиль следует проектировать по возможности в виде насыпей высотой

Н = hсн + h, (2.33)

где hсн — расчетная высота снежного покрова для данной местности, м; h — превышение бровки насыпи над расчетным снежным покровом, м.

Величина h принимается по нормам [6] и для равниной местности составляет 0,7 м на однопутных линиях и 1,0 м на станционных площадках. В качестве расчетной принимается высота снежного покрова, имеющая вероятность превышения: 2 % — для высокоскоростных и особогрузонапряженных линий и линий I и II категорий; 3 % — для линий III категории; 5 % — для линий IV категории.

Переломы профиля на участках, где имеются кривые и искусственные сооружения, должны располагаться таким образом, чтобы вертикальная кривая, сопрягающая элементы профиля, не совпадала с переходной кривой в плане или мостом с безбалластной проезжей частью. Для этого переломы профиля должны располагаться на расстоянии Тв (см. формулу (2.26)) от концов переходных кривых или концов пролетных строений мостов. Переломы продольного профиля в пределах круговых кривых устраиваются без ограничений.

56

Мосты с безбалластным устройством пути следует располагать на прямых участках пути и, как правило, на площадках, либо науклонах не круче 4‰.На уклонахкруче4‰, нонеболее 10 ‰, мосты разрешается располагать только при техникоэкономических обоснованиях.

Мосты с устройством пути на балласте, а также водопропускные трубы можно располагать при любых сочетаниях плана и профиля, принятых для данной линии.

Раздельные пункты обычно устраивают на прямых, а в продольном профиле — на площадках, или проектируют профиль вогнутого очертания, предотвращающий уход подвижного состава с раздельного пункта на перегон.

Проектирование продольного профиля дороги в пределах мостового перехода имеет множество аспектов, которые будут раскрыты во втором разделе пособия.

Контрольные вопросы

1.Что такое трасса железной дороги?

2.Что называется планом и продольным профилем трассы?

3.Каким документом устанавливаются нормы проектирования железных дорог?

4.Назовите элементы плана трассы.

5.Какие параметры круговой кривой выделяют?

6.Для чего предназначена переходная кривая?

7.Длячего нужновозвышение наружногорельса вкривых участках пути?

8.Назовите элементы продольного профиля.

9.Что такое крутизна уклонаэлемента профиля? В каких единицах она выражается?

10.Что такое перелом профиля? Чем он характеризуется?

11.Для чего нужна вертикальная кривая?

12.Что такое поперечно-водораздельный ход трассирования?

13.Как определяется уклон трассирования?

14.Что такое шаг циркульного хода?

15.Дайте определение линии нулевых работ.

16.Что такое вольный ход трассирования?

17.Что называется напряженным ходом трассирования?

18.Почему руководящий уклон необходимо смягчать в кривых участках пути?

19.Почему руководящий уклон необходимо смягчать в тоннелях?

57

20. Какие существуют нормативные ограничения сочетания плана и профиля в пределах искусственных сооружений?

2.6. Проектированиемалых водопропускныхсооружений

2.6.1. Общие сведения

Малые водопропускные сооружения обеспечивают поперечный пропуск воды через тело земляного полотна. К ним относятся трубы, малые мосты, лотки, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи. Наиболее часто применяют водопропускные трубы и малые мосты. Согласно принятой в [10] классификации к малымотносятмосты длиной до25м, ксредним— от 25до100 м, к большим — свыше 100 м. За длину моста принимают расстояние между задними гранями устоев.

Применительно к водопропускным трубам под отверстием трубы понимают наибольший горизонтальный размер в свету ее поперечного сечения.

Трубы различаются: по форме отверстия (рис. 2.22, а) — круглое, прямоугольное, с вертикальными стенками, овоидальное; по числу отверстий — одно- и многоочковые; по материалу — железобетонные, бетонные, металлические гофрированные. Они состоят из входных оголовков и звеньев (секций) (рис. 2.22, б). Оголовки бывают портальные, раструбные, воротниковые, с выпущенным звеном, коридорные, конические.

При проектировании новых железных дорог в основном применяют следующие типы сборных труб: круглые железобетонные отверстием 1…2 м, прямоугольные железобетонные отверстием 1…4 м, круглые металлические гофрированные отверстием 1,5…3 м, прямоугольные бетонные отверстием 1,5…6 м.

Малые мосты подразделяются: по форме подмостового сечения — прямоугольные (рис. 2.23, а, б) и трапецеидальные (рис. 2.23, в); по количеству пролетов — однопролетные (см. рис. 2.23, а, б) и многопролетные (см. рис. 2.23, в); по материалу пролетных строений — железобетонные, металлические, каменные и деревянные; по конструкции пролетных строений — балочные, арочные, рамные; по конструкции верхнего строения пути — на балласте, безбалластное мостовое полотно; по конструкции опор — массивные, свайные (стоечные).

58

4

Рис. 2.22. Основные формы поперечных сечений труб и типы оголовков: а — форма отверстий: 1 — круглое; 2 —прямоугольное;

3 —с вертикальными стенками; 4 — овоидальное; б — типы оголовков: 1 —портальные; 2 —раструбные; 3 —воротниковые; 4 —с выпущенным звеном; 5 —коридорные; 6 — конические

bдн

Рис. 2.23. Типы малых мостов:

а — с массивными устоями; б — с откосными крыльями; в — эстакадный с конусами

59

По условиям гидравлической работы малые мосты подразделяются на мосты с укрепленными и неукрепленными подмостовыми руслами. Мосты с укрепленными руслами и водопропускные трубыотносятся к одномутипу сооружений,гидравлические расчеты которых основаны на гидравлике потока с неразмываемым руслом.

При строительстве новых железных дорог наиболее часто применяют сборные железобетонные мосты эстакадного типа (см. рис. 2.23, в) с опорами на свайном (свайно-эстакадные мосты) или естественном (стоечно-эстакадные мосты) основании. В сложных природно-климатических условиях возводят мосты на столбчатых опорах.

2.6.2. Размещение малых водопропускных сооружений

Устройство железнодорожногоземляного полотна существенно меняет режим поверхностных вод. Создается естественная преграда, которая мешает беспрепятственному стеканию поверхностных вод по пониженным местам, по логам и руслам ручьев. Если в этих местах не предусмотреть водопропускных сооружений, то поверхностные воды скопятся с верховой стороны у земляного полотна и будут угрожать его устойчивости. Поэтому вопросы размещения искусственных сооружений для пропуска воды с верховой стороны на низовую являются весьма важными при проектировании новой железной дороги.

Искусственные сооружения размещают на пересечениях трассой железной дороги всех постоянных и периодических водото-

ков (рис. 2.24). Периодическими водотоками в отличие от постоянных (например ручьев) называют такие водотоки, которые несут только дождевые и талые воды.

Территория, с которой поверхностные воды стекают к данному пониженному месту на трассе железной дороги, где намечается размещение водопропускного сооружения, называется во-

досборными бассейном или водосбором искусственного соору-

жения.

Верхней границей водосборов является обычно главный или продольный водораздел, нижней — трасса. Поперечные к трассе водоразделы завершают замкнутый контур бассейна (см. рис. 2.23). Линия, соединяющая наиболее низкие точки бассейна, называется логом или тальвегом. Бассейн может иметь

60