Приложение 1(А). Методика динамического расчета насыпей на торфяных грунтах

Приложение 1(А)

Динамический расчет земляного полотна

Динамический расчет производят только для насыпей, в основании которых залегает торф, если толщина насыпного слоя, рассчитанного статическим методом, менее 3 м.

Динамический расчет сводится к удовлетворению следующего условия:

, (А.1)

где - ускорение колебаний проектируемой насыпи на торфе;

- предельно допустимое ускорение колебаний насыпи, на торфе, определяемое в зависимости от типа проектируемого покрытия и частоты колебаний насыпи (рис. А.1).

Ускорение колебаний проектируемой насыпи на торфе определяется по формуле

, (А.2)

где А - амплитуда колебаний насыпи;

- круговая частота собственных колебаний насыпи.

Амплитуду колебаний насыпи на торфе определяют по формуле

, (А.3)

где l - упругий прогиб торфяного основания, вызываемый статической нагрузкой от колеса расчетного автомобиля;

- динамический коэффициент, характеризующий увеличение прогиба за счет эффекта подвижности нагрузки.

Динамический расчет необходимо производить в такой последовательности:

а) определить частоту собственных колебаний насыпи на торфяном основании;

б) определить амплитуду колебаний насыпи;

в) вычислить ускорение колебаний проектируемой насыпи;

г) определить предельно допустимые ускорения колебаний;

д) проверить допустимость ускорений колебаний проектируемой насыпи;

е) наметить мероприятия по уменьшению ускорений колебаний, если они превышают предельно допустимые величины.

Определение частот собственных колебаний насыпей на торфяном основании

При определении частот собственных колебаний насыпи, в зависимости от отношения ее толщины к толщине оставляемого слоя торфа, следует рассматривать два расчетных случая:

1-й - : ;

2-й - : .

Частоты собственных колебаний насыпей на торфяном основании определяют по формулам:

а) для 1-го расчетного случая ; (А.4, а)

б) для 2-го расчетного случая . (А.4, б)

В формулах (А.4) - приведенный модуль упругости торфа, учитывающий отсутствие боковых перемещений колеблющейся призмы торфяного основания:

, (А.5)

где - модуль упругости болотного грунта, уплотненного массой насыпи, который определяют по данным компрессионных или штамповых испытаний, МПа. Для торфяных грунтов допускается определять по экспериментальной зависимости , приведенной на рис. А.2 ( - плотность сухого торфа в природном залегании, ;

- относительная деформация сжатия торфа, уплотненного массой насыпи);

- среднее значение коэффициента Пуассона для торфа. При отсутствии данных испытаний допускается принять . В этом случае ;

g - ускорение свободного падения (g = 9,8 ).

; .

Здесь - общая толщина насыпного слоя, см, (рис. А.3),

- толщина слоя торфа под насыпью, см, (рис. А.3);

и - соответственно средние плотности грунта торфа и насыпи, ;

- коэффициент, определяемый по графику (см. рис. А.4, б);

- расчетная нагрузка на основание, ;

- коэффициент М.И. Горбунова-Посадова, определяемый в зависимости от отношения по табл. А.1.

Таблица А.1

Коэффициент

2h_т/D	альфа_0	2h_т/D	альфа_0	2h_т/D	альфа_0	2h_т/D	альфа_0
0,00	0,00	1,0	0,50	3	0,81	10	0,94
0,25	0,13	1,5	0,64	4	0,86	20	0,97
0,50	0,26	2,0	0,73	5	0,89	50	0,99
0,75	0,39	2,5	0,78	7	0,92	бесконечность	1,00

Общая толщина насыпного слоя (см. рис. А.3)

, (A.6)

Упругий прогиб торфяного основания вычисляют по формуле

, (A.7)

где и D - параметры расчетной нагрузки;

К - комплексный коэффициент, учитывающий конечные размеры слоя торфа и распределяющую способность насыпи.

Коэффициент (К) определяют по графику (рис. А.4, а) в зависимости от отношений и (,

где Н - глубина болота).

- коэффициент изменения контактного напряжения в слоях различных жесткостей, зависящий, главным образом, от отношения жесткостей, выражаемых модулями упругости.

Численные значения коэффициента как функции отношения для определяют по графику (рис. А.4, б);

n - коэффициент, значения которого принимают по табл. А.2.

Таблица А.2

Коэффициент n

h'_н/D	<= 2,5	3,0	3,5	4,0	4,5	>= 5,0
n	5	4	3	2	1,5	1,3

Динамический коэффициент (), равный отношению максимального динамического прогиба торфяного основания, вызываемого движущимся автомобилем, к величине статического прогиба, определяют по графику (рис. А.5) в зависимости от коэффициента демпфирования ().

Для 1-го расчетного случая он равен ;

для 2-го - ( в МПа).

Мероприятия по снижению ускорений колебаний земляного полотна

В случаях, когда не выполняется требование формулы (А.4), обеспечивающее допустимые колебания насыпи на торфе, находящейся под действием динамической нагрузки, необходимо наметить мероприятия по снижению колебаний.

Основным и наиболее простым способом снижения ускорение колебаний земляного полотна на торфяном основании является увеличение толщины насыпного слоя, что обеспечивает уменьшение частот и амплитуд колебаний и, в конечном счете, снижает ускорение колебаний.

Если по условиям продольного профиля поднятие насыпи нежелательно, то для увеличения толщины насыпного слоя можно пользоваться методами перегрузки или частичного выторфовывания.