Диссертация (Технология трассирования железной дороги в районах с высокой сейсмичностью), страница 7

Поэтому рассмотрены смещения оси в произвольном направлении– при одновременном изменении продольного профиля и плана.Для того поиска рационального решения в произвольном направлениииспользован метод перебора возможных вариантов.Принимаем, что В – ширина основной площадки земляного полотна(B = 7.3 м), k – заложение откоса косогора (k = 4), m – уклон откосанасыпи/выемки (m = 1.5); hр – рабочая отметка в точке i продольногопрофиля трассы.Величины смещения оси трассы в продольном профиле (hнас) и плане(Δнас) определяются по формулам 3.3 – 3.6:для насыпидля выемкиhн hв 0 ,5 Bk0 ,5 Bk hр;н 0 ,5 B  h р k; hр;в 0 ,5 B  h р k.59Принимаем исходное положение оси трассы в точке пересечениясклона косогора и центра основной площадки (hр = 0), а это значит, чтосмещения в продольном профиле и плане в насыпь и в выемку будут равны идля дальнейшего исследования можно принять только один вид смещения –насыпь.Для определения величины рационального смещения оси трассы впродольном профиле и плане определим граничные условия:1) Исходя из условия однородности, основная площадка земляногополотна должна располагаться целиком в насыпи или выемке.2) Величина площади поперечного профиля (S) в сечении i должна бытьминимальной.В таблице 3.11 представлены варианты всех возможных сочетанийсмещений в плане и профиле.

Для удобства варианты сгруппированы повеличине площади поперечного профиля в расчѐтном сечении i ирасположены в порядке убывания.Таблица 3.11 - Варианты решений для смещения оси трассы в насыпь№Вариант решенияhнас, мΔнас, м1hнас + Δнас0.912520.75 hнас + Δнас0.6843753hнас + 0.75 Δнас0.912540.5 hнас + Δнас0.45625п/п5Sнас,2Sвыем +2S, м2мSкан, м3.6522.771.7524.523.6519.471.7521.222.7375 19.471.7521.2216.351.7518.10.75 hнас + 0.75 Δнас 0.684375 2.7375 16.351.7518.13.656hнас + 0.5 Δнас0.91251.82516.351.7518.170.25 hнас + Δнас0.2281253.6513.411.7515.1680.5 hнас + 0.75 Δнас0.456252.7375 13.411.7515.1690.75 hнас + 0.5 Δнас0.6843751.82513.411.7515.1610hнас + 0.25 Δнас0.91250.9125 13.411.7515.1611Δнас01.7512.413.6510.6660№п/п121314Вариант решенияhнас, мΔнас, мSнас,Sвыем +м2Sкан, м20.25 hнас + 0.75 Δнас 0.228125 2.7375 10.66S, м21.7512.4110.661.7512.410.75 hнас + 0.25 Δнас 0.684375 0.9125 10.661.7512.410.5 hнас + 0.5 Δнас0.456251.82515hнас0.9125010.661.7512.41160.75 Δнас02.73758.162.7210.88170.25 hнас + 0.5 Δнас0.2281251.8258.162.7210.88180.5 hнас + 0.25 Δнас0.456250.91258.162.7210.88190.75 hнас0.68437508.162.7210.88200.5 Δнас01.82564.0210.020.25 hнас + 0.25 Δнас 0.228125 0.912564.0210.0221220.5 hнас0.45625064.0210.02230.25 Δнас00.91254.165.669.82240.25 hнас0.22812504.165.669.82Площадь поперечного профиля (S) в расчѐтном сечении i определенапри помощи САПР AutoCAD.На основе представленных в таблице 3.11 данных произведѐн анализобъѐмовземляныходнородностиработземляногоприполотнаразличныхвариантах(рисунок 3.13).Пообеспеченияосиабсциссоткладываем смещения в плане (Δнас), по оси ординат – в профиле (hнас).

Дляудобства восприятия точки в таблице 3.11 и на рисунке 3.13 градуированы поцвету: от максимального значения площади (S) – красного – к минимальному– фиолетовому.61h насАнализ объѐмов земляных работ приразличных вариантах обеспеченияоднородности земляного полотнаОбъѐм земляныхработ на 1 м3длины трассы, м10.80.60.40.2024.5221.2218.115.1612.4110.880123410.029.82Δ насРисунок 3.13 - Анализ объѐмов земляных работ при различных вариантах обеспеченияоднородности земляного полотнаИз рассмотренных вариантов решений были исключены варианты,неудовлетворяющие условию однородности основной площадки, (варианты16-24, таблица 3.12) и выделены варианты с минимальной величинойплощади (варианты 11-15, таблица 3.13).Таблица 3.12 - Варианты решений, неудовлетворяющие условию однородности основнойплощадки№Вариант160.75 Δнас170.25 hнас + 0.5 Δнас180.5 hнас + 0.25 Δнас190.75 hнас200.5 Δнас21 0.25 hнас + 0.25 Δнас220.5 hнас230.25 Δнас240.25 hнас62Таблица 3.13 - Варианты решений смещения оси трассы в продольном профиле и плане сминимальной площадью поперечного профиля в сечении i.№Вариант11Δнас120.25 hнас + 0.75 Δнас130.5 hнас + 0.5 Δнас140.75 hнас + 0.25 Δнас15hнасНа рисунке 3.14 варианты с минимальной величиной площади(12.41 м2), удовлетворяющие условию однородности, выделены зелѐнойлинией.Анализ объѐмов земляных работ при различныхвариантах обеспечения однородности земляногополотнаОбъѐм земляныхработ на 1 м3длины трассы, м1h нас0.824.5221.220.618.10.415.1612.410.210.88010.02012349.82Δ насРисунок 3.14 - Анализ объѐмов земляных работ при различных вариантах обеспеченияоднородности земляного полотна.

Зелѐная линия - варианты с оптимальным решением(12.41).Увеличениеколичестварассматриваемыхвариантоввозможныхсочетаний смещений оси трассы в плане и профиле до 80 (таблица 3.14) недаѐт новых результатов (рисунок 3.15).63Таблица 3.14 - Варианты решений для смещения оси трассы в насыпь№п/пВариант решенияhнас, мΔнас, мS, м2123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839hнас + Δнас0.875 hнас + Δнасhнас + 0.875 Δнас0.75 hнас + Δнас0.875 hнас + 0.875 Δнасhнас + 0.75 Δнас0.625 hнас + Δнас0.75 hнас + 0.875 Δнас0.875 hнас + 0.75 Δнасhнас + 0.625 Δнас0.5 hнас + Δнас0.625 hнас + 0.875 Δнас0.75 hнас + 0.75 Δнас0.875 hнас + 0.625 Δнасhнас + 0.5 Δнас0.875 hнас + 0.5 Δнас0.375 hнас + Δнас0.5 hнас + 0.875 Δнас0.625 hнас + 0.75 Δнас0.75 hнас + 0.625 Δнасhнас + 0.375 Δнас0.25 hнас + Δнас0.375 hнас + 0.875 Δнас0.5 hнас + 0.75 Δнас0.625 hнас + 0.625 Δнас0.75 hнас + 0.5 Δнас0.875 hнас + 0.375 Δнасhнас + 0.25 Δнас0.125 hнас + Δнас0.25 hнас + 0.875 Δнас0.375 hнас + 0.75 Δнас0.5 hнас + 0.625 Δнас0.625 hнас + 0.5 Δнас0.75 hнас + 0.375 Δнас0.875 hнас + 0.25 Δнасhнас + 0.125 ΔнасΔнас0.125 hнас + 0.875 Δнас0.25 hнас + 0.75 Δнас0,91250,7984380,91250,6843750,7984380,91250,5703130,6843750,7984380,91250,456250,5703130,6843750,7984380,91250,7984380,3421880,456250,5703130,6843750,91250,2281250,3421880,456250,5703130,6843750,7984380,91250,1140630,2281250,3421880,456250,5703130,6843750,7984380,912500,1140630,2281253,653,653,193753,653,193752,73753,653,193752,73752,281253,653,193752,73752,281251,8251,8253,653,193752,73752,281251,368753,653,193752,73752,281251,8251,368750,91253,653,193752,73752,281251,8251,368750,91250,456253,653,193752,737524,5222,8522,8521,2221,2221,2219,6419,6319,6419,6418,118,118,118,118,116,6116,6116,6116,6116,6116,6115,1615,1615,1615,1615,1615,1615,1613,7613,7613,7613,7613,7613,7613,7613,7612,4112,4112,4164№п/пВариант решенияhнас, мΔнас, мS, м2404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778790.375 hнас + 0.625 Δнас0.5 hнас + 0.5 Δнас0.625 hнас + 0.375 Δнас0.75 hнас + 0.25 Δнас0.875 hнас + 0.125 Δнасhнас0.875 Δнас0.125 hнас + 0.75 Δнас0.25 hнас + 0.625 Δнас0.375 hнас + 0.5 Δнас0.5 hнас + 0.375 Δнас0.625 hнас + 0.25 Δнас0.75 hнас + 0.125 Δнас0.875 hнас0.75 Δнас0.125 hнас + 0.625 Δнас0.25 hнас + 0.5 Δнас0.375 hнас + 0.375 Δнас0.5 hнас + 0.25 Δнас0.625 hнас + 0.125 Δнас0.75 hнас0.625 Δнас0.125 hнас + 0.5 Δнас0.25 hнас + 0.375 Δнас0.375 hнас + 0.25 Δнас0.5 hнас + 0.125 Δнас0.625 hнас0.5 Δнас0.125 hнас + 0.375 Δнас0.25 hнас + 0.25 Δнас0.375 hнас + 0.125 Δнас0.5 hнас0.125 Δнас0.125 hнас0.375 Δнас0.125 hнас + 0.25 Δнас0.25 hнас + 0.125 Δнас0.375 hнас0.25 Δнас0.125 hнас + 0.125 Δнас0,3421880,456250,5703130,6843750,7984380,912500,1140630,2281250,3421880,456250,5703130,6843750,79843800,1140630,2281250,3421880,456250,5703130,68437500,1140630,2281250,3421880,456250,57031300,1140630,2281250,3421880,4562500,11406300,1140630,2281250,34218800,1140632,281251,8251,368750,91250,4562503,193752,73752,281251,8251,368750,91250,4562502,73752,281251,8251,368750,91250,4562502,281251,8251,368750,91250,4562501,8251,368750,91250,4562500,4562501,368750,91250,4562500,91250,4562512,4112,4112,4112,4112,4112,4111,5611,5611,5611,5611,5611,5611,5611,5610,8810,8810,8810,8810,8810,8810,8810,3710,3710,3710,3710,3710,3710,0210,0210,0210,0210,029,979,979,849,849,849,849,829,8265№п/пВариант решенияhнас, мΔнас, мS, м2800.25 hнас0,22812509,82Анализ объѐмов земляных работ при различныхвариантах обеспечения однородности земляного Объѐм земляныхработ на 1 м длиныполотна3h настрассы, м10.90.80.70.60.50.40.30.20.1001234Δ нас24.5222.8521.2219.6418.116.6115.1613.7612.4111.5610.8810.3710.029.979.849.82Рисунок 3.15 - Анализ объѐмов земляных работ при различных вариантахобеспечения однородности земляного полотна.

Зелѐная линия - варианты с оптимальнымрешением (12.41)Таким образом, можно сделать следующие выводы:1) оптимальное решение смещения оси трассы – это решение содновременным смещением оси трассы в продольном профиле и плане;2) из 24-х рассмотренных вариантов 9 вариантов не удовлетворяютусловию однородности;3) из оставшихся 15-ти вариантов 5 вариантов имеют минимальнуюплощадь поперечного профиля в сечении i;4) все 5 вариантов имеют одинаковую площадь поперечного профиля врасчѐтном сечении i;5) оптимальные решения смещения оси трассы в продольном профилеи плане находятся на кривой, которую можно описать уравнением:66y  h насx  h нас,(3.7)насгде hнас – смещение оси трассы в продольном профиле в насыпь,Δнас – смещение оси трассы в плане в насыпь,y – возможные смещения в профиле (от 0 до hнас),x – возможные смещения в плане (от 0 до Δнас).Аналогочино при смещении в выемку:y  h выемx  h выем, (3.8)выемгде hвыем – смещение оси трассы в продольном профиле в выемку,Δвыем – смещение оси трассы в плане в выемку,y – возможные смещения в профиле (от 0 до hвыем),x – возможные смещения в плане (от 0 до Δвыем).Уравнения 3.7 и 3.8 описывают границы пространственного коридорарациональныхвариантовсмещенияоситрассыдляобеспеченияоднородности основной площадки земляного полотна.Таким образом, в разделе 3.4 были произведены вариантные расчѐты попоиску оптимального решения при смещении оси трассы на косогорныхучастках для выполнения требований по обеспечению однородностиосновной площадки земляного полотна в районах с высокой сейсмичностьюи получены выводы по рациональному смещению оси трассы – это решениес одновременным смещением оси трассы в продольном профиле и плане, атакже, что оптимальные решения смещения оси трассы в продольномпрофиле и плане находятся в линейной зависимости, которую можно описатьуравнениями 3.7 и 3.8.673.5 Алгоритм технологии укладки трассы железной дороги в условияхвысокой сейсмичностиДля укладки трассы железнодорожных линий должны использоватьсярациональные и наиболее эффективные методы проектирования трассы,реализация которых помогла бы сэкономить время, обеспечивая при этомсоблюдение требований правил и норм проектирования.Далее изложена предлагаемая автором технология укладки трассыжелезнодорожной линии на косогорных участках в условиях высокойсейсмичности.В основу положен анализ плана и продольного профиля трассы сиспользованием поперечных сечений на каждом пикете и в характерныхточках линии.

Это позволяет не только обеспечить однородность основнойплощадки при укладке трассы, но и выявить наиболее рациональное решениепо положению проектной линии, типу и конструкции земляного полотна вданном сечении. Для определения критерия при выборе оптимальногорешения предлагается использовать координатную модель поперечногопрофиля. На рисунке 3.16 приведена блок-схема алгоритма решения задачи.В блоке 1 «Определение исходных данных» должны быть заданыосновные характеристики линии, определяющие общую для железной дороги(участка) информацию: категорию линии, число главных путей, вид грунта,используемого для отсыпки насыпей, а также инженерно-геологическуюхарактеристику основания. Эти данные определяют геометрические размерыземляного полотна (ширину основной площадки и крутизну откосов).В блоке 2 «Локализация косогорных участков» производится отборучастков на основе анализа исходных данных, в частности рельефа районапроектирования (крутизны косогора и уклона земли в продольномнаправлении).