Оценка влияния геоматериалов на напряженно-деформированное состояние железнодорожного земляного полотна

• Автор: Журавлев, Игорь Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 216 с. : ил.

Введение.

1. Состояние вопроса исследований.

1.1. Напряженнодеформированное состояние земляного полотна. . II

1.2. Анализ существующих способов усиления земляного полотна. .

1.2.1. Традиционные способы усиления

1.2.2. Прогрессивные способы усиления.

1.3. Мировой опыт применения геоматериалов в конструкциях усиления земляного полотна

1.3.1. Геоматериалы и сферы их применения.

1.3.2. Применение гсоматериалов при усилении земляного полотна. .

1.4. Выводы по главе 1

1.5. Задачи исследований

2. Лабораторные исследования. Штамповые испытания армогрунтовых конструкций.
2.1. Методика проведения штамповых испытаний щебня, армированного геоматериалами
2.2. Оценка влияния геоматсриалов на деформативные свойства грунтовых массивов
2.2.1. Обработка результатов экспериментов
2.2.2. Анализ результатов штамповых испытаний армированного
щебня. .
2.2.3. Учет армирующих функций геоматериала при совместной работе
с грунтом.
2.3. Выводы по главе 2
3. Натурные экспериментальные исследования напряженного состояния основной площадки железнодорожного земляного полотна, усиленной георешеткой
3.1. Характеристика участка проведения экспериментальных работ .
3.2. Методика проведения натурных экспериментальных работ по исследованию напряженного состояния земляного полотна. . .
3.2.1. Измерительные приборы и аппаратура.
3.2.2. Установка датчиков в исследуемых поперечных сечениях земляного полотна
3.2.3. Обработка результатов экспериментов
3.3. Распределение напряжений до и после усиления основной площадки земляного полотна георешеткой.
3.3.1. Общие положения
3.3.2. Распределение вертикальных напряжений
3.3.3. Влияние скорости движения поездов на распределение напряжений в поперечном сечении земляного полотна
3.4. Выводы по главе 3.
4. Разработка методики расчета напряженнодеформированного состояния земляного полотна, усиленного геоматериалом
4.1. Теоретические основы расчета напряженнодеформированного состояния земляного полотна методом конечных элементов . .
4.1.1. Вариационное решение задач теории упругости
4.1.2. Теоретические основы метода конечных элементов.
4.1.3. Применение ЭВМ при расчетах напряженнодеформированного состояния мегодом конечных элементов.
4.1.4. Применение метода конечных элементов для расчетов
напряженнодеформированного состояния земляного полотна. .
4.2. Методика расчета напряженнодеформированного состояния
земляного полотна, усиленного геоматериалом.
4.2.1. Основные положения методики расчета напряженнодеформированного состояния земляного полотна, усиленного геоматериалом.
4.2.2. Определение расчетных параметров.
4.2.3. Формирование расчетной схемы.
4.2.4. Программирование задачи для решения на ЭВМ и реализация решения.
4.2.5. Обработка и представление результатов расчета
4.3. Расчет напряженнодеформированного состояния земляного
полотна, армированного георешеткой
4.3.1. Моделирование штамповых испытаний армированного георешеткой грунтового массива
4.3.2. Пример расчета напряженнодеформированного состояния земляного полотна, усиленного георешеткой.
4.3.3. Оценка влияния армирующего слоя георешетки на напряженнодеформированное состояние земляного полотна.
4.4. Оценка экономической эффективности применения геоматериалов при усилении земляного полотна
4.5. Выводы по главе 4
Общие выводы
Список использованных источников


На основании выполненных исследований установлено, что верхняя часть земляного полотна находится в неравномерно напряженном состоянии при проходе подвижной нагрузки. Наибольшие напряжения, как под деревянными, так и под железобетонными шпалами, наблюдаются в подрельсовом сечении, наименьшие по оси пути. После выполнения этих работ напряжения, регистрируемые при проходе первых поездов, превышают среднестагистические при данной скорости движения в 1,5 2,7 раза. После пропуска 0,2 млн. Лысюк отмечая влияние подбивки на распределение напряжений при разном балласте, указывает, что если при песчаном балласте указанное перераспределение происходит быстро и в основном за счет выдавливания песка в шпальные ящики, то при щебеночном балласте мдлшсс и в значительной мере за счет деформаций нижележащих слоев. Однако из сказанного нельзя делать вывод, что щебеночный балласт хуже, т. Проведенные исследования показали, что конструкция верхнего строения пути оказывает существенное влияние на величины напряжений, возникающих в земляном полотне при проходе подвижной нагрузки. При рамном основании пути осевая нагрузка поездов и их скорость движения оказывают меньшее влияние на напряжение в земляном полотне по сравнению с обычной конструкцией верхнего строения. Существенно различается картина распределения напряжений, возникающих при проходе поездов, на пути с железобетонными и деревянными шпалами. Так по данным , , напряжения под железобетонными шпалами на уровне основной площадки на больше аналогичных напряжений для пути с деревянными шпалами. Наибольшие значения напряжений в земляном полотне под воздействием различных подвижных единиц наблюдались для пути с железобетонными шпалами вблизи подрельсового сечения и для пути с деревянными шпалами по оси пути. С глубиной напряжения постепенно выравниваются. Эти закономерности не зависят от типа подвижного состава и скорости движения. Наиболее интенсивно деформации основной площадки накапливаются, по данным , под шпалами в подрельсовой зоне бровочной нити. Под междупутной нитью они в среднем на меньше, чем под бровочной, под торцами шпал на и под осью пути в среднем на меньше, чем под рельсами. При этом деформации основной площадки иод шпалами в среднем на больше, чем под шпальными ящиками. В кривых участках пути характер загружения основной площадки земляного полотна существенно зависит от скорости движения при малых скоростях движения сильно загружается внутренняя часть основной площадки, при повышении скоростей наружная. X коэффициент затухания напряжений с глубиной, 1см. При этом степень затухания напряжений в земляном полотне с глубиной возрастает в линейной зависимости с ростом скорости. Напряжения на основной площадке земляного полотна в значительной степени зависят от скорости движения поездов, наличия неровностей на поверхности катания головок рельсов, типов подвижного состава. Упругие деформации земляного полотна под воздействием восьмиосных полувагонов, изза их большой погонной нагрузки, в среднем на больше, чем под четырехосными полувагонами . Также повышенные деформации происходят в земляном полотне под воздействием локомотивов по сравнению с четырехосными вагонами. Авторы это связывают с тем, что первые имеют необрессоренную массу, влияющую на максимальное значение дополнительной динамической силы, существенно превышающую необрессоренную массу полувагона. Особенно заметно различие в упругих деформациях земляного полотна иод вагонами и локомотивами проявляется при наличии неровностей на пути. Анализом экспериментальных исследований установлено, что между нагрузками в пределах 5, ,2 т на ось и упругими деформациями земляного полотна для пути с деревянными шпалами существует близкая к линейной зависимость. Оценивая увеличение напряжений величиной динамического коэффициента, представляющего собой отношение напряжений при наличии неровностей к аналогичным напряжениям при ровных рельсах, Коншин Г. Г. отмечает, что при скоростях до кмч величина этого коэффициента может достигать для четырехосных вагонов и магистральных тепловозов величины 2,0 2,6.