автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Несущая способность подшпального основания железнодорожного пути на участках обращения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН

На правах рукописи

МОРОЗОВА Анастасия Андреевна

НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОДШПАЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ НА УЧАСТКАХ ОБРАЩЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ОСЕВЫМИ НАГРУЗКАМИ ДО 300 кН

Специальность 05.22.06 - Железнодорожный путь, изыскание и

проектирование железных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

6 НОЯ 2014

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2014

005554199

Диссертация выполнена на кафедре «Строительство дорог транспортного

комплекса» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» (ФГБОУ ВПО ПГУПС)

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент КОЛОС АЛЕКСЕЙ ФЕДОРОВИЧ

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор ИСАКОВ АЛЕКСАНДР ЛЕОНИДОВИЧ Заведующий кафедрой «Изыскания, проектирование, постройка железных и автомобильных дорог» ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения»

Кандидат технических наук ЗАЙЦЕВ АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

Доцент кафедры «Путь и путевое хозяйство» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «23» декабря 2014 г. в 13:00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.03 на базе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 7-520.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» rwww.pgups.ru'). на сайте Минобрнауки России (www.vak.ed.gov.ru').

Автореферат разослан 27 октября 2014 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу совета Университета.

Ученый секретарь Татьяна Михайловна Петрова

диссертационного совета и /

доктор технических наук, профессор /

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования и степень её разработанности. Увеличение грузооборота является одним из перспективных направлений развития железных дорог, установленных Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030. Эту задачу можно решать путём ввода в обращение подвижного состава нового поколения с осевыми нагрузками до 300 кН. Как показывает опыт эксплуатации отечественных и зарубежных железных дорог, повышение нагрузки на ось подвижного состава приводит к интенсификации процессов накопления остаточных деформаций пути, что говорит о снижении прочностных характеристик грунтов балластного слоя и земляного полотна под действием вибродинамической нагрузки.

В существующих теориях расчета несущей способности балласта не учитывается ряд особенностей, которые в условиях повышения осевой нагрузки могут привести к существенному снижению несущей способности подшпального основания. К ним относятся:

1. Возникновение повышенных инерционных сил в грунтах балластного слоя и земляного полотна.

2. Снижение прочностных характеристик грунтов подшпального основания при повышенном вибродинамическом воздействии.

Для организации пропуска подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН необходимо разработать теорию и методику определения несущей способности подшпального основания пути с учетом указанных особенностей и определить требования к материалу балластного слоя и конструкции подшпального основания для участков железнодорожного пути, намечаемых к обращению поездов с осевыми нагрузками до 300 кН.

Целью диссертационного исследования является разработка теоретической базы и методологии определения несущей способности подшпального основания железнодорожного пути при действии повышенных инерционных сил и повышенного вибродинамического

1

воздействия на балластный слой и земляное полотно в условиях движения поездов с нагрузкой на ось до 30О кН.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследования-.

1. Определены зависимости, описывающие распространение виброускорений в грунтах подшпального основания при движении поездов с осевыми нагрузками от 225 до 300 кН.

2. Выявлено и исследовано напряженное состояние грунтов балластного слоя и земляного полотна при обращении поездов с осевыми нагрузками от 225 до 300 кН.

3. Разработана методика расчета несущей способности подшпального основания железнодорожного пути, учитывающая действие инерционных сил и вибродинамической нагрузки при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН и снижение прочностных характеристик грунтов подшпального основания.

4. Определены требования к прочностным характеристикам материала балластного слоя и к конструкции подшпального основания в условиях обращения поездов с нагрузкой на ось до 300 кН.

Научная новизна результатов исследования:

1. Получены аналитические зависимости, описывающие распространение вертикальных и горизонтальных виброускорений в балластном слое и земляном полотне при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН.

2. Посредством аналитических зависимостей описано распределение вертикальных напряжений в подшпальном основании в условиях движения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН и скоростью движения до 70 км/ч.

3. Разработана математическая модель, описывающая предельное напряженное состояние грунтов балластного слоя и земляного полотна с учетом повышенных инерционных сил и снижения прочностных характеристик • грунтов подшпального основания при обращении

2

подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН.

4. Предложена и обоснована расчётная схема определения несущей способности подшпального основания, учитывающая появление дополнительных зон предельного напряженного состояния в связи с особенностями геометрического очертания исследуемой области и граничных условий на поверхности.

Теоретическая и практическая значтюсть работы заключаются в выявлении аналитических зависимостей, описывающих распространение инерционных сил и вертикальных напряжений в грунтах подшпального основания при обращении вагонов с осевыми нагрузками до 300 кН. Полученные зависимости послужили основой для разработки математической модели предельного напряженного состояния фунтов подшпального основания, учитывающей повышенное вибродинамическое воздействие при обращении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН и снижение под его влиянием прочностных характеристик фунтов. На базе математической модели разработана методика расчёта несущей способности подшпального основания железнодорожного пути и обоснованы требования к прочностным характеристикам материала балластного слоя и конструкции подшпального основания при обращении поездов с нафузкой на ось до 300 кН.

Методология и методы исследований. Для решения поставленных задач были выполнены натурные и теоретические исследования. В рамках теоретических исследований применялись методы математической статистики и теории вероятности, общенаучные методы функционального анализа и математического моделирования.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Зависимости распространения вертикальных и горизонтальных виброускорений фунтов подшпального основания железнодорожного пути при движении поездов с осевыми нафузками до 300 кН.

2. Зависимость распространения вертикальных напряжений в грунтах подшпального основания железнодорожного пути при обращении

3

поездов с осевыми нагрузками до 300 кН.

3. Математическая модель предельного напряженного состояния грунтов подшпального основания пути с учетом распространения повышенных инерционных сил и снижения прочностных характеристик грунтов при обращении подвижного состава с нагрузками до ЗООкН/ось.

4. Методика расчёта несущей способности подшпального основания железнодорожного пути в условиях движения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН.

Достоверность результатов исследования определяется корректностью математических выводов и хорошей сходимостью результатов расчётов, выполненных с использованием разработанной математической модели, с данными натурных экспериментов.

Реализация исследований. Результаты теоретических и практических исследований применялись в ПГУПС при разработке проектов модернизации железнодорожного пути направления Санкт-Петербург -Мурманск Октябрьской железной дороги.

Апробация результатов. Основные положения и результаты работы были доложены на следующих конференциях:

- Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте и образовании" 2011: международная научно-практическая интернет-конференция. Одесса, 2011 г.

- Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: Х-я научно-техническая конференция с международным участием. Москва, МИИТ, 2013 г.

- Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов: III международная научно-техническая конференция. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2013 г.

- Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: УШ-я международная научно-техническая конференция. Санкт-Петербург, ПГУПС, 2013 г.

XI международная научно-техническая конференция

4

«Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути», посвященная памяти профессора Г. М. Шахунянца. Москва, МИИТ, 2014г.

Современные направления теоретических и прикладных исследований'2014: международная научно-практическая интернет-конференция. Одесса, 2014 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 статей, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы, списка иллюстративного материала и приложений. Общий объём работы составляет 184 страницы машинописного текста, в том числе 159 страниц основного текста, 61 рисунок, 16 таблиц. Список литературы включает 123 отечественных и зарубежных источника.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследуемой темы, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость диссертационной работы.

В первой главе рассмотрены результаты исследований напряженного состояния и колебательного процесса грунтов подшпального основания железнодорожного пути в условиях движения поездов с повышенными осевыми нагрузками, выполненных Ю.Б. Берестяным, JI.C. Блажко, М.Ф. Вериго, A.M. Голованчиковым, В.И. Грицыком, A.A. Зайцевым, A.JI. Исаковым, А.Ф. Колосом, Г.Г. Коншиным, В.В. Кузнецовым,

A.Н. Марготьевым, A.B. Петряевым, С.Н. Поповым, И.В. Прокудиным,

B.В. Пупатенко, Г.М. Стояновичем, В.В. Соловьевым, Г.М. Шахунянцем, Т.Г. Яковлевой и другими учеными. Анализ работ позволил сделать вывод об отсутствии исследований напряженного состояния и колебательного процесса грунтов подшпального основания пути при движении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН и скоростями более 50 км/ч.

Анализ существующих методик расчета предельных напряжений в

5

подшпальном основании показал, что в них не учитывается влияние прочностных характеристик грунтов подбалластной зоны на несущую способность, действие повышенной вибродинамической нагрузки и инерционных сил, возникающих при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН.

Вторая глава посвящена результатам натурных исследований колебательного процесса грунтов подшпального основания при движении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН и скоростью 70 км/ч.

Исследования выполнялись на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Амплитуды виброускорений грунтов подшпального основания регистрировались в вертикальной и горизонтальной плоскости в точках на глубине 10 см под подошвой шпалы в подрельсовом сечении, у торца шпалы, в сечении на расстоянии 0,55 м от оси рельса в сторону оси пути и по глубине балластной призмы. Экспериментальные данные позволили выявить распределение горизонтальных и вертикальных виброускорений на глубине 10 см под шпалой (рисунки 1-2).

Расстояние от оси путч до рассматриваемых сечений,м 0,21 0,76 1,35

осевыми нагрузками: 1 - 225 кН, 2 - 245 кН, 3 - 265 кН, 4 - 300 кН

Расстояние от оси пути до рассматриваемых сечений, м 0,21 0,76 1,35

осевыми нагрузками: 1 - 225 кН, 2 - 245 кН, 3 - 265 кН, 4 - 300 кН

Максимальные значения вертикальных виброускорений фиксируются в подрельсовом сечении. Их значения под подошвой шпалы при увеличении осевых нагрузок от 225 до 300 кН выросли от 3,8# до 9,5# или в 2,5 раза. В сечении у торца шпалы при осевых нагрузках 225-300 кН на глубине 10 см от подошвы шпалы они равны от 2,7д до 9g. В сечении на расстоянии 0,55 м от оси рельса в сторону оси пути зарегистрированы наименьшие значения вертикальных виброускорений, составившие при осевых нагрузках от 225 до 300 кН от 2,5g до 5,7g. Максимальные значения горизонтальных виброускорений зафиксированы в сечении на расстоянии 55 см от оси рельса в сторону оси пути и составили при нагрузке 225 кН/ось при 300 кН/ось - 13,3^. В подрельсовом сечении зарегистрированы промежуточные значения горизонтальных виброускорений, составившие при осевой нагрузке от 225 до 300 кН от 3,7g до l,5g, в сечении у торца шпалы получены минимальные значения виброускорений, равные от 3,5g до при нагрузках от 225 до 300 кН/ось.

В ходе натурных исследований определены фактические значения виброускорений в сечении у торца шпалы на глубине 55 см от подошвы шпалы (в уровне основной площадки земляного полотна) при осевых

нагрузках 225-300 кН (рисунок 3).3начения вертикальных виброускорений в этой точке в рассматриваемом диапазоне осевых нагрузок подвижного состава составляют от 1,5# до 5,Ъg, горизонтальных - от 0,8# до 3,2#.

Рисунок 3 - Виброускорения на глубине 0,55 м под подошвой шпалы в сечении у торца шпалы при осевой нагрузке подвижного состава от 225 до 300 кН и скорости движения 70 км/ч: 1- вертикальные, 2 - горизонтальные В результате аппроксимации экспериментальных данных были

получены аналитические зависимости (1), (2), описывающие

распространение вертикальных и горизонтальных виброускорений в

подшпальном основании.

(у > 0 Я = s;,

aly = 9l • exp (—<SJ • Z—Sy • y), при jy < Q (ja _ > ( 1 )

(y > 0 8$= -SI 9l,y = 5o-exp(-<S£-z + <^-y),npHj у<0др=дг . (2).

где д* y — вертикальные виброускорения, м/с2,

ffô - вертикальные виброускорения под подошвой шпалы, м/с2, б* - коэффициент затухания вертикальных ускорений по глубине, 0,77 1/м; Z - глубина от подошвы шпалы, м,

«V8 - коэффициент затухания вертикальных ускорений в горизонтальном направлении. В направлении от оси рельса к обочине Sf составил 0,6 1/м, в направлении от оси рельса к оси пути равен 0,82 1/м,

у — расстояние по горизонтали от оси рельса до рассматриваемого сечения, м. Положительная полуось оси У направлена от пути, отрицательная — от оси рельса к оси пути,

«г 2

Иг .у . горизонтальные виброускорения, м/с ,

9 о - горизонтальные виброускорения под подошвой шпалы, м/с2,

и

2 — коэффициент затухания горизонтальных ускорений по глубине, 0,75 1/м,

РГ

°у - коэффициент затухания горизонтальных ускорений в горизонтальном направлении. В направлении от оси рельса к обочине составил 0,85 1/м, в направлении от оси рельса к оси пути равен 2,02 1/м.

В третьей главе приведены результаты натурных исследований напряженного состояния грунтов подшпального основания пути в условиях обращения поездов с осевыми нагрузками от 225 до 300 кН.

Анализ результатов исследований показал, что увеличение осевых нагрузок подвижного состава приводит к росту напряжений в подшпальном основании. Графики распределения напряжений на глубине 10 и 55 см под подошвой шпалы приведены на рисунках 4-5.

Расстояние от оси пути до рассматриваемого сечения, м 0,21 0,76 1,35

10 см под подошвой шпалы при скорости движения поездов 70 км/ч и осевой нагрузке: 1 - 225 кН, 2 - 245 кН, 3 - 265 кН, 4 - 300 кН 9

Расстояние от оси пути до рассматриваемого сечения, м 0,21 0,76 1,35

Рисунок 5 - Распределение вертикальных напряжений в балластном слое на глубине 55 см под подошвой шпалы при скорости движения поездов 70 км/ч и осевой нагрузке: 1 - 225 кН, 2 - 245 кН, 3 - 265 кН, 4 - 300 кН

В рассматриваемом диапазоне осевых нагрузок максимальные

значения вертикальных напряжений зарегистрированы в подрельсовом сечении. На глубине 10 см под шпалой при нагрузке 225 кН/ось вертикальные напряжения составили 0,25 МПа, при нагрузке 300 кН/ось -0,369 МПа. Напряжения в сечении у торца шпалы в среднем на 20% ниже, чем' в подрельсовом сечении. Минимальные значения напряжений зафиксированы в сечении на расстоянии 0,55 м от оси рельса в сторону оси пути.

На глубине 55 см под шпалой (в уровне основной площадки) в подрельсовом сечении при нагрузке 225 кН/ось вертикальные напряжения составили 0,036 МПа, при нагрузке 300 кН/ось - 0,067 МПа.

Анализ результатов натурных исследований позволил описать затухание вертикальных напряжений по глубине и в горизонтальном направлении с помощью функциональной зависимости (3).

(у 5 0 ку = Ку аг =«0 -е—V:^Ри}у<0к;=4' (3)

где £Г0 - вертикальные напряжения под шпалой, МПа. Определяются по «Методике оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения его надежности»,

/сг - коэффициент затухания вертикальных напряжений в под-рельсовом сечении по глубине. Численное значение составляет 0,46 1/м, ■

2 - глубина от подошвы шпалы, м; ку - коэффициент затухания вертикальных напряжений в поперечном направлении. В направлении от оси рельса к обочине к* составляет 0,89 1/м, в направлении от оси рельса к оси пути Ку равен 0,68 1/м; у - расстояние по горизонтали от оси рельса до рассматриваемого сечения. Положительная полуось оси У направлена от пути, отрицательная - от оси рельса к оси пути.

Четвертая глава посвящена разработке теории и методики расчета несущей способности подшпального основания пути с учетом вибродинамического воздействия при движении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН.

Для расчета несущей способности подшпального основания с учетом вибродинамического воздействия, предлагается математическая модель, базирующаяся на теории предельного равновесия и учитывающая изменение прочностных характеристик грунтов при колебательном воздействии и затухание колебаний в грунте (4):

Ъ ду + Эг„ Э<7 Э2У

"а?^1'^ . <4>

сг, - £Т2 = (сг, + ег2 + 2Сдп^<рдн) 5111 <рдн

где сгг, ау - составляющие нормальных напряжений; т1у, хуг -составляющие касательных напряжений; X - составляющая объемной силы, 2= у, где у- объемный вес грунта; К - составляющая объемной силы, У=0; р - плотность грунта, р = у/g; g - ускорение свободного падения, м/с2;

11, V- перемещения при колебаниях в направлении осей X и У;

(Т2 - максимальное и минимальное главное напряжения;

Сдн, <Рдн - сцепление и угол внутреннего трения грунта,

11

воспринимающего вибродинамическую нагрузку.

d2U Э2У

Учет инерционных сил Р gf2 и Р др > действующих в подшпальном основании пути, производится на основании зависимостей затухания вертикальных и горизонтальных виброускорений при движении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН (1)-(2) и позволяет привести систему уравнений (4) к следующему виду:

(1 - sin a>cos 2S) +sin <р sin 28+• 2er sin т sin 28+ dz ay dz

+^~2crsin<pcos28 =/+--gS ехр(-«У/ -z-8' • y)

S (5)

-V sin ®sin 28+(1+sin ® eos 2$)+-тг— ■ 2cr sin <p eos 23-' dz ay dz

—r—2<7sin?>cos2<5' = — gó exp(-Jz' z + S'-y) oy g v '

где 8 - угол наклона линии действия первого главного напряжения к оси Y.

Решение системы уравнений (5) осуществлялось методом характеристик. Полученные уравнения характеристик (6) и соотношения вдоль них (7) имеют вид:

(6)

dcr*2aiH dd = {Y+B)-(dz^dytgtpiH) + D {dy±dztg(p6„), (7)

B^gl-^-Sl-z-Sly), (8)

D = -£gl'.exp(-£-z + ¿;-.y). (9)

Задача определения несущей способности подшпального основания железнодорожного пути с учетом повышенных осевых нагрузок и повышенных инерционных сил заключается в построении сетки линий скольжения (характеристик) и вычисления значений напряжений а и угла & в узлах сетки с помощью метода конечных разностей.

Поперечный профиль железнодорожного пути имеет сложную геометрию с несколькими переломами линии профиля. В этих точках

переломов скачкообразно изменяются напряжения. Поэтому в данном исследовании при расчете несущей способности подшпального основания введены дополнительные зоны предельного равновесия. Предложено выполнять расчёт в пяти зонах в соответствии со схемой, представленной на рисунке 6.

Рисунок 6 - Расчётная схема и зоны предельного равновесия при расчёте несущей способности подшпального основания: а - ширина обочины земляного полотна, е -ширина плеча балластной призмы, Ь0 - ширина шпаты, ql - условная пригрузка откоса балластной призмы, дг - условная пригрузка откоса земляного полотна Величины предельных напряжений под шпалой в подрельсовом сечении определяются по формуле (10):

1о^ = аб{\-вт<рб-сое289)-Сб-. (10)

Напряжения, возникающие в балласте под шпалой, не должны превышать предельные с определенным коэффициентом запаса. Условие прочности подшпального основания выражается следующим образом:

ы

(11)

где аг - действующее значение вертикальных напряжений; уп -коэффициент надежности по назначению сооружения (коэффициент ответственности), определяемый в соответствии с действующими нормативными документами.

Несущая способность подшпального основания определяется

прочностными характеристиками грунтов балластного слоя и подбалластной зоны. Несущая способность балласта при наиболее часто встречающихся его прочностных характеристиках обеспечивается только при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 245 кН включительно. Обращение подвижного состава с нагрузками более 245 кН/ось, как правило, требует усиления подбалластной зоны земляного полотна с использованием различных конструктивных решений.

Повышение осевых нагрузок подвижного состава с 225 кН до 300 кН вызывает снижение несущей способности подшпального основания в среднем на 29% (рисунок 7).

0,7

| 0,6

8 0,5

5 0,4

5 ч

2. о,э

0,2

250 260 270 280 Осевая нагрузка, кН/ось

Рисунок 7 - График зависимости несущей способности подшпального основания от осевой нагрузки при различных прочностных характеристиках щебня: 1 - при С =11,8 кН/м2 и Ф=38°, 2 - при С =13,7 кН/м2 и <р=40°, 3 - при С =13,7 кН/м2 и Ф=42°, 4 - С = 16,7 кН/м2 и 9=43°

Одним из

способов повышения несущей способности подшпального основания является увеличение мощности балластного слоя. Расчёты, выполненные по разработанной методике, показали, что при толщине

балласта под шпалой от 0,4 до 0,8 м несущая способность подшпального основания при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН обеспечивается.

В настоящее время для усиления подшпального основания широко применяются защитные слои из щебеночно-песчано-гравийных смесей. С помощью разработанной методики определено, что для обращения вагонов с осевой нагрузкой до 265 кН при толщине балласта под шпалой не менее

14

0,5 м мощность защитного слоя составляет не менее 0,3 м, для осевой нагрузки вагонов до 300 кН - не менее 0,5 м.

На основании исследований зависимости прочностных характеристик балласта от его плотности и расчётов несущей способности балласта при наиболее часто встречающихся его прочностных характеристиках обоснована минимальная плотность балласта, укладываемого в путь на участках обращения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН, составляющая не менее 1,62 т/м3.

Сформулированы требования к материалу и конструкции балластного слоя и рабочей зоны земляного полотна по условию обеспечения несущей способности подшпального основания при обращении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН (таблица 1).

Таблица 1 - Требования к материалу и конструкции балластного слоя рабочей зоны земляного полотна железнодорожного пути по условию обеспечения несущей способности- на участках обращения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН со скоростями до 90 км/ч

Наименование показателя Осевая наг рузка, кН

225 245 265 300

Требования к материалу

Сцепление С, кН/м2 >11,8 >9,8 >11,8 >16,7

Угол внутреннего трения <р, ° >38 >42 >42 >43

Требования к конструкции

Плотность путевого щебня Не менее 1,62 т/м3

Мощность балласта, м Действующие нормы 0,5-0,6 0,5 с защитным слоем

Минимальная толщина защитного слоя, м Не требуется 0,3 0,5

Ширина плеча балластной призмы, м Не менее 0,45

Крутизна откоса балластной призмы Не менее 1:1,5

Основные выводы по работе

1. На основании натурных исследований получены зависимости, описывающие распространение виброускорений в вертикальном и горизонтальном направлениях и вертикальных напряжений в подшпальном основании пути.

2. Разработана теоретическая база и методология определения несущей способности подшпального основания железнодорожного пути при действии повышенных инерционных сил и повышенного вибродинамического воздействия на балластный слой и земляное полотно в условиях движения поездов с нагрузкой на ось до 300 кН.

3. Несущая способность балласта при наиболее часто встречающихся прочностных характеристиках обеспечивается только при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 245 кН включительно. Обращение подвижного состава с осевыми нагрузками более 245 кН, как правило, требует усиления подбалластной зоны земляного полотна с использованием различных конструктивных решений балластного слоя и подбалластной зоны.

4. Увеличение толщины балласта под шпалой с 0,4 до 0,8 м позволяет обеспечить несущую способность подшпального основания при обращении подвижного состава с осевыми нагрузками до 300 кН и скоростями движения до 90 км/ч.

5. На основании многовариантных расчетов сформулированы требования к материалу и конструкции балластного слоя и рабочей зоны земляного полотна по условию обеспечения несущей способности подшпального основания при обращении поездов с осевыми нагрузками до 300 кН.

Основные результаты исследования опубликованы в работах:

Публикации в рецензируемых научных изданиях:

1. А.Ф. Колос, A.A. Морозова «Исследование распространения виброускорений частиц балластного слоя в условиях движения поездов с повышенными осевыми нагрузками». Известия Петербургского университета путей сообщения. СПб: ПГУПС, 2014. - № 2 (39). - С. 29-35.

2. А.Ф. Колос, A.A. Морозова «Подшпальное основание пути при повышенных осевых нагрузках». Путь и путевое хозяйство. 2014. № 7. С. 13-14.

Другие публикации:

3. И. В. Прокудин, А. Ф. Колос, А. В. Щукин, A.A. Морозова «Распространение виброускорений в балластном слое железнодорожного пути под действием повышенных осевых нагрузок». Сб. н. тр. по материалам интернет-конференции "Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте и образовании*2011". -Украина: Черноморье, 2011. - Вып. 4, Т. 2.

4. А.Ф. Колос, Д.С. Николайтист, A.A. Морозова «Оценка чувствительности путевого щебня к действию вибродинамической нагрузки». Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: материалы X-й научно-технической конференции с международным участием / М.: МИИТ, 2013. -С.164-166.

5. А.Ф. Колос, A.A. Морозова «Теоретические основы прогнозирования несущей способности балластного слоя железнодорожного пути с учетом действия инерционных сил». Применение геоматериалов при строительстве и реконструкции транспортных объектов: материалы III международной научно-технической конференции / СПб: ПГУПС, 2013. - С. 154-158.

6. А.Ф. Колос, A.A. Морозова «Обеспечение несущей способности балластного слоя и земляного полотна при повышенных осевых нагрузках». Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: тезисы докладов VIII международной научно-технической конференции/ СПб: ПГУПС, 2013. - С. 209-211.

7. А.Ф. Колос, A.A. Морозова «Теоретические и практические основы оценки несущей способности подшпального основания при движении поездов с повышенными осевыми нагрузками». Сборник научных трудов SWorld : по материалам международной научно-практической Интернет-конференции "Современные направления теоретических и прикладных исследований'2014". - Украина: КУПРИЕНКО, 2014. - Вып. 1, Т. 2: Транспорт.

Подписано к печати 21.10.2014 Печл.-1,0

Печать - ризография Бумага для множит, апп Формат 60x84 1/16 Тираж 100 экз. Заказ № ЭХ Ч-.

Тип. ПГУПС 190031, С.-Петербург, Московский пр., д. 9.