МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛАРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

Кафедра «Изыскания и проектирование транспортных коммуникаций»

Н.В. ДОВГЕЛЮК

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

ИЗМЕНЕНИЯ МЕЖДУПУТЬЯ

НА КРИВОЙ

Пособие по курсовому и дипломному проектированию Утверждено советом Строительного факультета Гомель 2004 УДК 325.11:656.2.022.8 (075.8) Д Рецензент – заведующий кафедрой «Строительство и эксплуатация дорог», к.т.н., доцент К.И. Томберг (БелГУТ).

Довгелюк Н.В.

Д Проектирование изменения междупутья на кривой: Пособие по курсовому и дипломному проектированию/Довгелюк Н.В.–Гомель:БелГУТ, 2004 - с.

Приведены общие принципы проектирования и расчет изменения междупутья на кривой, программа на ЭВМ IBM и пример расчета.

Предназначено для использования в работе над курсовыми и дипломными проектами студентами строительного факультета.

УДК 325.11:656.2.022.8 (075.8) © Н.В. Довгелюк,

1 ЗАДАЧИ РАСЧЁТА ИЗМЕНЕНИЯ МЕЖДУПУТЬЯ НА КРИВОЙ

И ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ИХ РЕШЕНИЯ.

Изменение междупутий при проектировании плана второго пути может быть выполнено разными способами, а именно: на прямом участке, на кривой, в конце или начале прямой, в пределах прямой вставки между смежными кривыми. Чаще других способов применяется изменение междупутья на кривой. Этот способ характерен тем, что угол поворота проектируемой кривой назначается равным углу поворота кривой на существующем пути.

Расчёт изменения междупутья на кривой, включает последовательное решение следующих задач:

1) проектирование выправки существующей кривой;

2) определение всех элементов проектируемой кривой, включая пикетажное значение начала и конца кривой и разницу в длине проектируемого и существующего путей на участке изменения междупутья (неправильный пикет);

3)подсчёт нормалей, т.е. расстояний между осями существующего и проектируемого путей (по нормали к существующему), в предположении, что на обоих путях правильные круговые кривые;

4)определение междупутных расстояний, т.е. расстояний от оси существующего пути в его натурном (без выправки) положении до проектного положения проектируемого (второго) пути. Эти расстояния, учитывающие рихтовки существующего пути и сдвижки проектируемой круговой кривой от устройства переходных кривых, используются для полевой разбивки оси проектируемого пути.

Если кроме изменения междупутья предусматривается и смещение оси существующего пути, то в задачах 2-4 определяются дополнительно соответствующие параметры и для смещённого пути.

Первая задача включает определение (подбор) радиуса кривой и значений рихтовок, которые надо осуществить для приведения кривой в правильное геометрическое очертание. Решение этой задачи необходимо в любом случае, т.е. и тогда, когда изменение междупутья не предусматривается.

Как самостоятельный раздел такая задача входит и в курсовой проект, выполняемый студентами 5 курса строительного факультета. Общие принципы и методы её решения изложены в учебной и методической литературе [2.5-10] и поэтому в данных методических указаниях не рассматриваются.

Отметим лишь, что если проектирование выправки кривой необходимо для расчёта изменения междупутья, то рихтовки существующей кривой с учётом устройства переходных кривых следует определять лишь в том случае, когда ось существующего пути не смещается. Если же смещение оси существующего пути предусмотрено, то достаточно определить рихтовки без учёта устройства переходных кривых.

Вторая задача решается на основе геометрии проектируемого плана в увязке с планом существующего пути. Конкретные значения всех элементов проектируемого плана зависят от расчётной схемы изменения междупутья (см. разд. 2, 3).

Для подсчёта нормалей (третья задача) широко используются угловые диаграммы кривых: предполагается, что приращение нормалей равно разности площадей угловых диаграмм проектируемой и существующей кривых.

Этот способ рекомендуется при выполнении курсовых проектов. Однако следует иметь ввиду, что в последние годы в проектных организациях стали применяться аналитические способы непосредственного (без угловых диаграмм) определения нормалей. Эти новые способы очень трудоёмки для “ручного” счёта, но легко реализуются с использованием ЭВМ. Они рекомендуются при выполнении дипломных проектов. Один из таких способов – тригонометрический - изложен в данных методических указаниях (см. разд.

7).

Четвёртая задача – определение междупутных расстояний - в курсовых проектах может быть выполнена в случае, если изменение междупутья осуществляется на кривой, проектирование выправки которой предусмотрено заданием. Чтобы облегчить подсчёты междупутных расстояний, исключить ошибки в знаках рихтовок существующей кривой и сдвижек проектируемой кривой от устройства переходных кривых, следует составить схему плана [ и др.].

2 ВАРИАНТЫ РАСЧЁТНЫХ СХЕМ ИЗМЕНЕНИЯ

МЕЖДУПУТЬЯ НА КРИВОЙ

Все возможные варианты расчётных схем изменения междупутья на кривых и совмещённые угловые диаграммы существующей и проектируемой кривых приведёны на рисунке 1-8. Они составлены применительно к правым кривым, но могут быть использованы и для левых кривых, для чего достаточно каждую из схем повернуть на 180°.

Как уже отмечалось, характерной особенностью изменения междупутья на кривой является равенство углов поворота проектируемой и существующей кривых, т.е, существующие и проектируемые пути, как до, так и после кривых, параллельны и отстоят друг от друга на расстоянии, равном междупутью (1 – до кривой и М2 – после кривой). Это обстоятельство позволяет при составлении расчётных схем точно и однозначно определить положение вершины угла поворота проектируемой кривой как точки пересечения осей проектируемого пути.

Иначе обстоит дело с радиусом проектируемой кривой. Величина его не определяется однозначно и в целях получения целесообразного решения может изменяться в широких пределах. Критерием целесообразности является, во-первых, достижение минимальных объёмов работ по проектируемому пути, во-вторых, обеспечение высоких эксплуатационных качеств проектируемого плана. Однако учесть указанные критерии в каждом конкретном случае практически невозможно, поскольку они являются противоречимыми: меньшим объёмам работ соответствуют схемы с меньшими радиусами кривых, т.е. с худшими эксплуатационными характеристиками плана, и наоборот. При составлении расчётных схем необходимо учитывать требования СНиП [1] в части радиусов кривых и прямых вставок. Таким образом, возможны различные варианты расчётных схем изменения междупутья на кривой, обеспечивающие выполнение тех или иных требований.

Все расчётные схемы предусматривают определение на первом этапе расчёта радиуса такой проектируемой кривой, начало или конец которой в пикетаже совпадает с началом или концом существующей кривой. Эта кривая условно называется фиктивной, а её радиус – фиктивным радиусом Rф.

На рис.1-8 фиктивная кривая показана пунктиром, центр её обозначен буквой O1, а расстояние между центрами фиктивной и существующей кривых (отрезок OO1)-буквой z.

Полученное расчётом добавочное значение Rф округляется затем до проектируемого Rпр. Формулы для определения Rф и соотношение между Rф и Rпр приведены на каждой расчётной схеме. О структуре этих формул и правилах округления Rф подробно сказано ниже в разделе 3. Здесь же отметим лишь некоторые основные особенности каждой расчётной схемы.

В схемах на рис. 1-4 второй путь проектируется справа от существующего, т.е. внутри кривой, а в схемах на рис.5-8 – слева от существующего, т.е. снаружи кривой. Расчётные схемы на рисунках1,2 и 5,6 обеспечивают увеличение междупутья (М1 < M2), а схемы на рисунках 3,4 и 7,8 – уменьшение (М1 > M2).

В схеме на рисунке 1 совмещены в пикетаже начала существующей и фиктивной кривых. Характерным здесь является то, что радиус Rф всегда меньше радиуса существующей кривой Rс.

Схема на рисунке 2 принципиально отличается от схемы на рисунке тем, что в пикетаже совмещены концы фиктивной и существующей кривых.

При тех же исходных данных, что и на рисунке 1, такая схема, естественно, приводит к увеличению объёмов работ, так как увеличивается участок изменения междупутья, но она обеспечивает более высокие эксплуатационные качества плана за счёт увеличения радиуса кривой.

Расчётные схемы на рисунках 3 и 4 предусматривают уменьшение междупутья. Различие их состоит в том, что на рисунке 3 в пикетаже совмещены начала существующей и фиктивной кривых, а на рисунке4 – их концы. По этой причине по схеме на рисунке 4 требуется меньший участок изменения междупутья и, следовательно, обеспечивается сокращение объёмов земляных работ, но за счёт ухудшения эксплуатационных качеств проектируемого плана.

Каждая из схем на рисунках 5 и 6 предусматривает увеличение междупутья. По схеме на рис.5, где в пикетаже совмещены начала существующей и фиктивной кривых, достигаются более высокие эксплуатационные качества, но за счёт увеличения объёмов работ по сравнению со схемой на рис.6.

В схемах на рис.7 и 8 с уменьшением междупутья меньший участок изменения междупутья обеспечивается при совмещении в пикетаже начала существующей и фиктивной кривых (см. рис.7), а более высокие эксплуатационные качества плана достигаются при совмещении в пикетаже концов кривых (см рис. 8).

Отмеченные особенности каждой расчётной схемы и следует учитывать при решении каждой конкретной задачи.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА ПРОЕКТИРУЕМОЙ КРИВОЙ И ДРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО ПЛАНА

После составления расчётной схемы производится аналитический расчёт элементов проектируемого плана, который включает определение радиуса фиктивной кривой Rф, радиуса Rпр, тангенса Tпр и длины Kпр проектируемой кривой, пикетажа начала и конца проектируемой круговой кривой, а также разницы в длине проектируемого и существующего путей на участке изменения междупутья.

Последовательность указанных расчётов иллюстрируется применительно к расчётной схеме на рисунке 1, где приведены необходимые обозначения (на остальных расчётных схемах эти обозначения опущены).

3.1 Определение радиуса фиктивной кривой Для определения двух неизвестных величин z и Rф обычно составляются два уравнения, выражающие значение радиуса существующей кривой Rс через его составляющие.

Рисунки 1- Рисунок 1 – Расчетная и продольная схемы, угловая диаграмма. Кривая–право, II путь - справа, М1 < М2, Rпр>Rф.

Рисунок 2 - Расчетная и продольная схемы, угловая диаграмма. Кривая–право, II путь - справа, М1 < М2, Rпр М2, Rпр М2, Rпр>Rф.

Рисунок 5 - Расчетная и продольная схемы, угловая диаграмма. Кривая–право, II путь - слева, М1 < М2, RпрRф.

Рисунок 7 - Расчетная и продольная схемы, угловая диаграмма. Кривая–право, II путь - слева, М1 > М2, Rпр>Rф.

Рисунок 8 - Расчетная и продольная схемы, угловая диаграмма. Кривая–право, II путь - слева, М1 > М2, RпрR ф, т.е. следует округлять Rф в большую сторону.

В соответствие с таким округлением на рисунке 1 показано положение начало и конца проектируемой кривой, а сама кривая выделена жирной сплошной линией (аналогичные построения выполнены и на других расчётных схемах). Если на рисунок 1 округлить Rф в меньшую сторону, то непосредственно за началом существующей кривой появится участок пути, где междупутье окажется меньше M1. В этом случае на совмещённой угловой диаграмме будут пересекаться угловые линии существующей и проектируемой кривых. Такое решение обеспечивает снижение объёма работ по второму пути за счёт уменьшения междупутий и сокращения длины участка изменения междупутья. Но оно неприемлемо, если M1=4,10 м (нормальное междупутье). Неприемлемым оно является и в том случае, когда М1– контрольное междупутье, уменьшение которого приведёт к усложнению технологии выполнения строительных работ по возведению земляного полотна под второй путь без перерыва движения поездов по существующему пути.

Необходимо отметить также следующее. Расчётные схемы изменения междупутий аналогичны расчётным схемам смещения оси при реконструкции плана существующего пути. Если смещение проектируется по схеме, аналогичной рисунку 1, то при округлении Rф в меньшую сторону направление смещения будет разносторонним в начале и конце кривой и, следовательно, потребуется уширение существующего земляного полотна с обеих сторон, что нецелесообразно.

Таким образом, при расчётной схеме на рисунке 1 для обеспечения правильного решения во всех случаях необходимо округлять Rф в большую сторону. Но величина округления не должна быть значительной, так как чем она больше, тем больше будут объёмы работ. На рисунок 1 это легко устанавливается по взаимному положению проектируемой и фиктивной кривых:

чем больше округление радиуса, тем больше смещается проектируемая кривая по отношению к фиктивной (пунктирной) кривой внутрь, т.е. в направлении увеличения междупутья.

Анализ, аналогичный приведенному выше, для расчётной схемы на рис.

1, позволил установить соотношение между Rф и Rпр, т.е. характер округления фиктивного радиуса для всех расчётных схем. Эти соотношения (Rпр>Rф