Проектирование реконструкции продольного профиля

Содержание

1 Проектирование выправки  существующей кривой……………………………..5

      1.1 Подсчеты для построения угловой диаграммы существующей кривой…5

      1.2 Построение угловой диаграммы существующей кривой и анализ состояния кривой………………………………………………………................................6

      1.3 Подбор радиуса правильной кривой………………………………………..8

      1.4 Определение рихтовок без учета устройства переходных………………..9

      1.5 Подсчет окончательных рихтовок и их анализ…………………………...10

2 Проектирование реконструкции продольного профиля……………………….12

      2.1 Основные требования СТН по проектированию реконструкции продольного профиля ……………………………………………………………………….12

      2.2 Составление утрированного продольного профиля кривых…………….12

      2.3 Анализ профиля существующей линии…………………………………..14

      2.4 Нанесение проектной линии……………………………………………….15

      2.5 Определение подъемок и срезок…………………………………………..17

3. Проектирование плана второго  пути…………………………………………...20

      3.1 Составление графика сводных данных…………………………………...20

      3.2 Назначение типов поперечного профиля земляного полотна и подсчет контрольных и конструктивных междупутий…………………………………..21

      3.3 Обоснование способов изменения междупутья………………………….22

      3.4 Составление схемы плана существующего и проектируемого пути…...24

4 Проектирование поперечного  профиля земляного полотна…………………..26

      4.1 Поперечный профиль земляного полотна IIIб типа на ПК66 и порядок производства работ…………………………………………………………………26

      4.2 Поперечный профиль земляного полотна II типа на ПК 107 и порядок производства работ…………………………………………………………………27

5 Расчет изменения междупутья  на части кривой………………………………..27

      5.1 Исходные данные………………………………………………………..…27

      5.2 Расчетная……………………………………………………………………27

      5.3 Аналитический расчет……………………………………………………..27

      5.4 Подсчеты нормалей………………………………………………………...30

Литература…………………………………………………………………………..32

Приложение

 Ведомость подбора радиуса и подсчеты рихтовок существующей кривой...33

 Лист 1 – Угловая диаграмма существующей и правильной кривой………...34

 Лист 2 – Утрированный продольный профиль……………………………….35

 Лист 3 – График свободных данных…………………………………………...36

 Лист 4 – Схема плана и угловые диаграммы………………………………….37

 Лист 5 – Поперечные профили земляного полотна…………………………..38

 

           1 Проектирование выправки существующей кривой

 

1. Подсчеты для построения угловой диаграммы существующей

                 кривой

 

Проектирование выправки "сбитых" или расстроенных железнодорожных  кривых включает в себя:

• определение радиуса такой правильной кривой, при котором обе печивается получение рациональных по величине и направлению рихтовок (сдвигов, сдвижек);
• установление остальных элементов правильной кривой - угла поворота, тангенса и длины круговой кривой, длины переходной кривой;
• определение положения кривой в пикетаже;
• подсчет в каждой точке деления кривой (обычно на "двадцатках", т.е. через 20 м) рихтовок, которые надо осуществить для приведения существующей кривой в правильное геометрическое очертание.

Угловая диаграмма существующей кривой - это зависимость угла поворота от длины кривой α_рад = f(K).

Угловая линия правильной круговой кривой на угловой диаграмме  – прямая с угловым коэффициентом так как кривая на всем протяжении имеет постоянную кривизну. Кривизна же расстроенной кривой в различных ее точках неодинакова, что отражается на очертании угловой линии. По результатам полевой съемки получены углы α между основными хордами длиной, кратной 20 м, а также стрелы f на «двадцатках» в пределах каждой хорды. Все расчеты производим в ведомости приложение А. Левая часть ведомости содержит материалы обработки съемки существующей кривой и определения площади ее угловой диаграммы, а правая часть – материалы проектирования выправки кривой: подбор радиуса, длины переходной кривой и определение сдвигов.

Пример подсчета ПК 94+00

знак минус показывает, что рихтовки направлены наружу кривой. 

При подсчетах следует  проводить проверки.

Первая проверка: последнее  значение 20β_рад, разделенное на 20 должно быть равно α_рад=0,41692.

                                                        ,                                                  

,

т.к 0,41692=0,41690 то проверка выполняется.

Вторая проверка: на каждой основной хорде сумма положительных  Δf должна быть равна сумме отрицательных Δf, а абсолютное значение каждой из этих сумм должно быть равно наибольшей стреле т.е.

                                                                                           

Например на первой основной хорде

f_max=1,98.

Проверка выполняется.

Третья проверка: в точках, соответствующих теодолитным стоянкам величина ω_с должна быть равна сумме величин n∙20β_рад, записанных для всех предыдущих стоянок.

;

0,29=0,29;

8,75=0,29+8,46.

Проверка выполняется   80,091=0,29+8,46+24,625+46,716

 

1.2 Построение угловой диаграммы существующей кривой

      и анализ состояния кривой

 

Решить указанные задачи можно разными методами. Большая группа методов приспособлена к особенностям, возникающими при текущем содержании пути (методы П.Г.Козийчуга, А.Т.Крагеля, М.Д.Поликарпова, М.А.Макурова и др.). При проектировании реконструкции плана линии, когда необходимо более точно установить параметры проектируемых кривых, применяются специальные методы. Наибольшее распространение в проектных организациях получил метод с использованием угловых диаграмм кривых. Этот метод разработан канд. техн. наук И.3.Гоникбергом.

Угловая диаграмма существующей кривой - это зависимость угла поворота от длины кривой (α_рад = f(K)),строится на миллиметровой бумаге в масштабах:

горизонтальный (масштаб  длин) - 1 : 1000 или 1 см = 10 м;

вертикальный (масштаб углов) - 1 см = 0,02 рад.

На оси абсцисс в  масштабе длины отмечаются все пикеты и плюсы ("двадцатки") от начала до конца съемки кривой. В последней точке откладывается по вертикали величина угла поворота кривой α_рад и через полученную точку проводится горизонтальная линия 80 - 100 м в сторону кривой.

Для наколки угловой линии  существующей кривой используются данные графы 7 ведомости, где содержатся двадцатикратные  значения углов в радианной мере (ω_э = 20φ_рад). В целях исключения необходимости определения на каждой "двадцатке" действительных значений φ на оси ординат вводится вспомогательный- масштаб углов 1 см = 0,40 рад. (По сравнению с основным масштабом он в 20 раз мельче). В этом масштабе и откладываются на угловой диаграмме значения углов 20φ_рад из графы 7. По шкале основного масштаба                 (1 см = 0,02 рад) эти углы будут, естественно, равны действительному значению 20φ_рад.

Как уже отмечалось выше, углы φ соответствуют касательным  к кривой в середине "двадцаток" . Поэтому и значения 20φ_рад = ω_э надо откладывать в середине "двадцаток". Наколотые точки соединяются прямыми линиями. Полученная ломаная линия вместе с продолжением ее до точек, соответствующих началу и концу съемки (точки А и Б), является угловой линией существующей кривой.

В расчетах и построениях, связанных с угловыми диаграммами  углы в радианах - величины безразмерные, а площади угловой диаграммы  ω_э и ω_с имеют линейную размерность - м. Однако на шкале вспомогательного вертикального масштаба, с использованием которого на угловой диаграмме откладываются значения ω_э = 20φ_рад, эту размерность проставлять не следует так как сама эта шкала, заменяя деление ώ_э на 20 м, переводит линейные  величины (ω_э) в безразмерные (20φ_рад ).

Построенная угловая диаграмма позволяет провести анализ состояния кривой. При этом анализе по очертанию угловой линии надо установить:

• составная кривая или не составная;
• хорошо ли содержится кривая или она сильно расстроена;
• примерную величину радиуса кривой. Для определения радиуса на угловой линии выделяется участок, близкий к прямолинейному, высотой 0,1 рад (5 см) и рассчитывается длина кривой К, соответствующая этому углу поворота . Так как , то . Следовательно, . Учитывая, что масштаб длины на угловой диаграмме 1 мм = 1 м, можно сказать, что примерная величина радиуса в метрах равна десятикратному числу миллиметров участка угловой линии высотой 5 см.
• имеются ли переходные кривые, их примерная длина и состояние. 
  О наличии переходных кривых свидетельствуют закругленные участки в 
  начале и в конце угловой линии.
• имеются ли "отбои", т.е. участки обратных углов или обратной 
  кривизны. "Отбой" в начале кривой устанавливаются, по отрицательному 
  знаку величины ω_э = 20φ_рад в графе 7 ведомости. В конце кривой при 
  наличии "отбоя" значения ω_э = 20φ_рад будут превышать20 φ_рад (последнее число в графе 4).

В соответствии с угловой  диаграммой приведенной в приложении 1,можно сделать следующие выводы:

1) Кривая не составная,  так как нет изменения угла  наклона угловых линий к оси абсцисс.

2) Кривая не значительно  расстроена.

3) В начале кривой находится  переходная кривая, имеющая примерную  длину 150 м. В конце кривой переходная кривая примерной длиной 150 м.

4) Примерный радиус составил  565 м.

5) «Отбоев» нет

 

1.3 Подбор радиуса правильной  кривой

 

От радиуса проектной  кривой и длины переходной кривой зависят получаемые сдвиги.

Правильное нанесение  угловой линии проектной кривой означает выполнение двух основных требований:

1)сохранение положения  прямых участков до и после  кривой, т.е. правильная (проектная) кривая должна вписываться в существующий угол поворота;

2)получение рациональных  по величине и направлению  рихтовок.

Для выполнения первого требования необходимо и достаточно провести угловую  линию правильной кривой через точку  СК (середина кривой) с координатами

                                                  ,                                                    (1)

                                                 ,                                                      (2)

Значение X_ск  откладывается от конца полевых замеров в сторону кривой . Заметим, что в зависимости от состояния существующей кривой и особенно в зависимости от соотношения длин переходных кривых точка СК может оказаться или на угловой линии, или в стороне от нее .В нашем случае получаем:

; .

В подсчетах с использованием угловых диаграмм кривых определяются рихтовки Δ¹, не учитывающие устройство переходных кривых. На основе второго свойства угловых диаграмм их величины находятся как разность площадей угловых диаграмм правильной (проектируемой) и существующей кривой или как разность длин соответствующих этим площадям эвольвент, т.е.

                                             .                                              (3)

Если  или , то рихтовки направлены наружу кривой, т.е. направление рихтовок разноименно с направлением кривой;

Если   , или  ,то  рихтовки направлены внутрь кривой, т.е. направление рихтовок одноименно с направлением кривой.                                   

При подборе радиуса, обеспечивающего  получение окончательных рихтовок желательного направления, надо, естественно, учитывать сдвижки в  круговой кривой при устройство переходных кривых. Эти сдвижки всегда положительны, т.е. направлены внутрь кривой и, следовательно

                                                                                                     (4)