На основе численного моделирования для созданной модели изучены вопросы влияния параметров деформативности грунта насыпи и величины осевой нагрузки подвижного состава на напряженно-деформированное состояние грунтов земляного полотна. Установлено, что для земляного полотна из глинистых грунтов величина упругой осадки основной площадки зависит от модуля деформации грунта и в диапазоне от 30 МПа до 50 МПа связана параболической зависимостью следующего вида:

    в статических условиях                ;        (3) с учетом динамического воздействия поездной нагрузки

весной        ;

летом        ;        (4)

осенью        .

С ростом осевой нагрузки в диапазоне от =230 кН/ось до =300 кН/ось величина упругой осадки земляного полотна увеличивается по линейной зависимости:

    в статических условиях                ;                (5) с учетом динамического воздействия поездной нагрузки

весной        ;

летом        ;                (6)

осенью        .

Изменение расчетных вертикальных напряжений на уровне 0,4 м от подошвы шпалы с ростом осевой нагрузки в диапазоне от =230 кН/ось до =300 кН/ось хорошо описывается уравнением

.                        (7)

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

При увеличении осевой нагрузки на 10 кН/ось увеличиваются на 4 кПа.

Таким образом, сформированная математическая модель позволяет определять изменения напряженно-деформированного состояния земляного полотна в течение периода промерзания-оттаивания. Полученные зависимости (3–7) позволяют учесть в модели изменения эксплуатационных условий и состояния грунтов земляного полотна. Кроме того, использование деформационного критерия дает возможность максимального использования эксплуатационного потенциала земляного полотна. Созданная  математическая модель, дает возможность разработки методики определения интенсивности накопления остаточных деформаций земляного полотна в течение теплого периода, от момента оттаивания грунтов весной до их промерзания осенью.

В четвертой главе разработана методика прогноза напряженно-деформированного состояния земляного полотна в течение периода оттаивания – промерзания.

На основе полученных экспериментальных данных выполнена оценка устойчивости откосов земляного полотна с учетом сезонного изменения динамического воздействия поездов. По методу определен коэффициент устойчивости насыпи для весеннего, летнего и осеннего периодов.

Известно, что влажность в значительной степени определяет прочностные свойства грунта (, -Мартиросян, К. Терцаги, и др.). В расчете устойчивости откоса насыпи учтено изменение влажности в течение сезона за счет изменения прочностных характеристик глинистого грунта. Показатель текучести глинистого грунта насыпи меняется в диапазоне весной , летом , осенью . Диапазон изменения угла внутреннего трения и удельного сцепления по результатам стабилометрических испытаний составил соответственно весной , кПа, летом , кПа, осенью , кПа.

Расчетами показано, что коэффициент устойчивости меняется в течение года. На рисунке 4 за «единицу» принят минимальный коэффициент устойчивости, горизонтальная линия соответствует максимальному значению коэффициента устойчивости земляного полотна, определенному статическим расчетом. Кривая №1 показывает предел изменения коэффициента устойчивости откоса насыпи только от величины динамического воздействия поездов, кривая №2 позволяет дополнительно учесть возможное изменение влажности грунтов в течение сезона. Таким образом, определяется величина суммарного воздействия этих двух факторов.

Рис. 4. Расчетный диапазон изменения коэффициента устойчивости земляного полотна в течение теплого периода.

Учет вибродинамического воздействия дает снижение коэффициента устойчивости весной до 68%, летом до 18%, а осенью до 21% по сравнению со статическим расчетом. Наименьшая устойчивость насыпи наблюдается весной в период интенсивного оттаивания (до 40% ниже по сравнению с летним периодом). Максимальный диапазон изменения устойчивости возможен летом. Так в период интенсивных дождей коэффициент устойчивости откосов насыпи может снижаться почти на 60%. Совместный учет сезонного вибродинамического воздействия и повышения влажности грунта насыпи дает снижение устойчивости откоса весной почти вдвое, летом в 1,84 раза, а осенью в 1,56 раз.

Расчеты показали, что вибродинамическое воздействие поездов существенно снижает устойчивость откосов насыпи.

Кроме устойчивости откосов земляного полотна для определения его состояния в течение года является важным определить величину остаточных деформаций.

Для нахождения остаточных деформаций земляного полотна за основу принята теория, предложенная . Многократное приложение нагрузки за короткое время к грунту имитирует проход поездов по пути в течение нескольких минут.

На этапе нагружения земляного полотна определена величина упругой вертикальной деформации. После шага нагрузки земляного полотна следовал шаг разгрузки, который позволил определить величину остаточной деформации от прохождения одного поезда. Для каждого сезона произведены массовые расчеты, моделирующие многократное воздействие поездов для выделенных сезонов. Для установления характера нарастания величины остаточных деформаций оказалось достаточным произвести 100 циклов нагрузки-разгрузки. Накопление остаточных деформаций на каждом этапе получено путем суммирования остаточных деформаций от каждого поезда

,                                                (8)

где – номер цикла нагружения-разгружения (равен количеству груженых поездов прошедших по участку насыпи).

В сутки количество грузовых поездов составляет около 20 пар поездов. Продолжительность теплого периода в г. Хабаровске около 200 суток. Весь теплый период разбит на весенний, летний и осенний сезоны. Методом экстраполяции определена величина остаточной деформации от 4000 циклов нагружения для каждого сезона. Изменение суммарной величины остаточной деформации земляного полотна за теплый период представлено на рисунке 5. Величина остаточной деформации за весь весенний период при пропуске 800 грузовых поездов составила 0,55 мм. В летний и осенний периоды величина определена прибавлением к суммарной предыдущего сезона.

Рис. 5. Накопление остаточных деформаций в течение периода оттаивания – промерзания.

Величина остаточных деформаций на любой месяц года определяется по зависимости

,                                        (9)

где значения параметров , и определяются по шкале времени на рисунке 6.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4