Đang tải... (xem toàn văn)
9PHẦN 1TUYẾN ðƯỜNG SẮTCHƯƠNG 1. TÍNH SỨC KÉO ðẦU MÁY1.1. KHÁI NIỆM CHUNG.1.1.1. Mục ñích tính sức kéo ñầu máy khi thiết kế ñường sắt.Khi thiết kế ñường mới cũng như cải tạo ñường cũ việc tính sức kéo cho phépxác ñịnh ñược trọng lượng ñoàn tàu, ñặc tính và chế ñộ chuyển ñộng của tàu (mởmáy, ñóng máy, ñóng và hãm), vận tốc chạy tàu và thời gian chạy tàu, tiêu hao nhiênliệu dầu ma dút nếu là ñầu máy ñiêzen, tiêu hao than nước nếu là ñầu máy hơi nước,tiêu hao năng lượng ñiện nếu là ñầu máy ñiện. Theo những số liệu này xác ñịnh ñượcchi phí khai thác của ñường trong tương lai, do ñó cho phép ñánh giá và so sánh cácphương án tuyến thiết kế.1.1.2. Mô hình tính của ñoàn tàu và các lực tác dụng lên nó.1. Các giả thiết.Khi tàu chuyển ñộng trên ñường ta xem ñoàn tàu như chất ñiểm chuyển ñộngdưới tác dụng của các lực ñặt tại trọng tâm.Khi tàu chuyển ñộng tiến dần (ở mọi thời ñiểm vận tốc bằng nhau về ñại lượngvà chiều) ta không xét ñến nội lực vì nội lực không gây ra chuyển ñộng mà chỉ xétñến ngoại lực gây ra chuyển ñộng của ñoàn tàu.2. Các ngoại lực.a. Lực kéo F (N, KN) do ñầu máy sinh ra và do người lái máy tăng giảm hoặcñóng máy.b. Lực cản chuyển ñộng W (N, KN) phụ thuộc vào loại ñoàn tàu, tốc ñộ chuyểnñộng, ñộ dốc và vị trí ñường cong mà tàu chạy trên ñó. Lực cản chuyển ñộng xuấthiện vì những nguyên nhân khách quan vì vậy người lái máy không ñiều chỉnh ñược.c. Lực hãm ñoàn tàu B (N, KN) là lực tạo ra do con người thông qua bộ phậnhãm ñể cản chuyển ñộng của ñoàn tàu nhằm giảm hoặc giữ nguyên vận tốc khixuống dốc, khi vào ga hoặc cho tàu dừng lại nếu cần thiết.Phụ thuộc vào cách ñiều khiển chạy tàu của người lái máy mà có thể phân ra cácchế ñộ chạy tàu sau: Chế ñộ kéo: ñộng cơ của ñầu máy mở máy. Chế ñộ chạy ñà: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy nhưng không sử dụng hãm vàñoàn tàu chuyển ñộng dưới tác dụng của thành phần trọng lực hoặc lực quán tính.10 Chế ñộ hãm: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy, hệ thống hãm làm việc.d. Quy tắc dấu.Có thể dùng quy tắc dấu như sau:ChiÒu chuyÓn ®éngB > 0W > 0W < 0F > 0Hình 11. Quy tắc dấu của F, W, BLực kéo bao giờ cũng tác dụng theo chiều chuyển ñộng lấy dấu dương F > 0.Lực hãm bao giờ cũng tác dụng ngược chiều chuyển ñộng lấy dấu dương B > 0. Lựccản có dấu dương W > 0 khi ngược chiều chuyển ñộng, có dấu âm W < 0 khi cùngchiều chuyển ñộng.Cũng tồn tại quy tắc dấu khác ñó là những lực cùng chiều chuyển ñộng mangdấu dương và ngược chiều chuyển ñộng mang dấu âm. Theo quy tắc này lực kéomang dấu dương, lực hãm mang dấu âm, lực cản cũng mang dấu âm trừ trường hợplực cản do dốc khi tàu chuyển ñộng xuống dốc mang dấu dương tức là kích thíchchuyển ñộng và khi lên dốc mang dấu âm.e. Lực toàn phần và lực ñơn vị.Trong tính toán sức kéo ñầu máy người ta ñưa ra khái niệm lực toàn phần và lựcñơn vị.Những lực tính toán cho cả ñoàn tàu, cho ñầu máy, cho một toa xe hoặc mộtnhóm toa xe ñược gọi là lực toàn phần. Các lực này ñược ký hiệu chữ in hoa F, W, Bvà ñơn vị ño là Niu tơn (N).Những lực tính cho một ñơn vị trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xeñược gọi là lực ñơn vị. Trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xe tốt nhất dùngñơn vị KN với ñiều kiện là khối lượng của chúng dùng ñơn vị tấn. Các lực ñơn vịnày ñược ký hiệu chữ thường f, w, b.gQPFf )( += (NKN) (11)gQPWw )( += (NKN) (12)11gQPBb )( += (NKN) (13)Ở ñây: P khối lượng ñầu máy (tấn)Q khối lượng ñoàn toa xe (tấn)g gia tốc trọng trường, g = 9,81 ms2Ví dụ: lực kéo toàn phần có trị số 385500 N tác dụng vào ñoàn tàu có trọng lực(P+Q).g = 65000 KN thì lực kéo ñơn vị làf = 38550065000 = 5,93 NKNTuỳ theo tương quan giữa trị số lực kéo, lực cản ñơn vị mà tàu có những chuyểnñộng khác nhau: nhanh dần, chậm dần và ñều.1.2. LỰC CẢN CHUYỂN ðỘNG.1.2.1. Thành phần của lực cản.Khi chuyển ñộng ñoàn tàu chịu lực cản do nhiều yếu tố khác nhau. ðể dễ dàngtính ñến các yếu tố này người ta chia lực cản chuyển ñộng thành hai phần:a. Lực cản cơ bản W0, w0: là lực cản tất nhiên khi tàu chạy trên ñường thẳng,bằng và rộng thoáng với vận tốc nhất ñịnh.b. Lực cản phụ: xuất hiện chỉ khi ñoàn tàu qua dốc Wi, wi hoặc qua ñường congWr, wr hoặc khi khởi ñộng Wkñ, wkñ. Ngoài ra cần tính ñến một số lực cản phụ khácnhư khi có gió to, khi tàu chạy trong hầm...Tổng số ñại số của lực cản cơ bản và lực cản phụ gọi là lực cản chung của ñoàntàu:W = W0 + Wi + Wr (N) (14)w = w0 + wi + wr (NKN) (15)Như vậy lực cản cơ bản luôn luôn xảy ra khi tàu chuyển ñộng còn lực cản phụcó thể có tuỳ theo ñiều kiện chuyển ñộng và ñặc tính của trắc dọc và bình ñồ trênñoạn ñường ñã cho.Lực cản chung ñơn vị của ñầu máyw = w0 + wi + wr (NKN) (16)Lực cản chung ñơn vị của toa xew = w0 + wi + wr (NKN) (17)Lực cản chung toàn phần của ñoàn tàuW = w.P.g + w.Q.g (N) (18)Hay W = (w0 + wi + wr).P.g + (w0 + wi + wr).Q.g (N)1.2.2. Lực cản cơ bản.121. ðịnh nghĩa.Lực cản cơ bản là lực cản khi tàu chạy trên ñường thẳng, bằng và rộng thoángdưới các ñiều kiện sau: vận tốc tàu chạy Vtàu> 10 kmh; vận tốc gió Vgió < 10 msvà nhiệt ñộ không khí môi trường t0 > 250C (với các nước Liên Xô cũ và một sốnước khác); vận tốc chạy tàu Vtàu > 10 kmh; t0 > 100C; Vgió < 5 ms (với TrungQuốc).2. Các yếu tố tạo nên lực cản cơ bản.Lực cản cơ bản phát sinh khi có ma sát giữa các bộ phận của tàu, giữa tàu vàñường, giữa tàu và môi trường không khí. Khi tàu chạy trên ñoạn thẳng và bằng lựccản cơ bản phát sinh do các nguyên nhân chính sau:a. Lực cản do ma sát giữa cổ trục và ổ bi: là thành phần lớn của lực cản cơ bản,lực cản này tỉ lệ thuận với hệ số ma sát trong ổ bi, với tải trọng trục, với ñường kínhtrục và tỉ lệ nghịch với ñường kính bánh xe.b. Lực cản do ma sát lăn giữa bánh xe và ray: lực cản này xuất hiện do vànhbánh ép trên ray và do ray bị võng xuống nên tàu chuyển ñộng lượn sóng làm tổnthất năng lượng.c. Lực cản do ma sát trượt giữa ñai bánh và ray: khi bánh xe lăn trên ray thì phátsinh hiện tượng trượt. Hai bánh vừa quay vừa trượt là do vành bánh xe có cấu tạohình côn, do ñôi bánh lắp không ñúng, do sự chấn ñộng của máy, do sự tiếp xúc củañai bánh với ray không phải là một ñiểm mà là một dải và trên dải ñó các bán kínhkhác nhau.d. Tổn thất ñộng năng do chấn ñộng và va chạm giữa bánh xe và ray ở mối nốiray, bởi vì mỗi sự va ñập ñều làm cho một phần ñộng năng biến thành công cơ giớixung kích nên tốc ñộ giảm dần.e. Lực cản không khí: một vật thể chuyển ñộng ñều làm không khí xung quanhchuyển ñộng. Tốc ñộ của các bộ phận không khí khác nhau tuỳ theo vị trí của vậtchuyển ñộng. Không khí chính diện bị nén, phía sau sinh ra chân không, áp lực phíatrước lớn hơn phía sau và sự chênh lệch áp lực ñó tạo ra lực cản.1.2.3. Công thức thực nghiệm tính lực cản ñơn vị của toa xe.Lực cản ñơn vị cơ bản của toa xe ñược xác ñịnh bằng thực nghiệm và chủ yếuphụ thuộc vào vận tốc chạy tàu V (kmh), tải trọng trục của toa xe q0 (tấntrục), loạitoa xe.1. Công thức thực nghiệm tính lực cản ñơn vị cơ bản cho một toa xe.a. ðối với toa hàng:Công thức tổng quát13w0 = a + (b +0qc )v (NKN) toa hàng hai trục Liên Xô (19)w0 = a +01q (b + cv + dv2) (NKN) toa hàng 4, 6, 8 trục LX(110)w0 =cabiqv5,0929++ (NKN) toa hàng 2, 4 trục trung Quốc(111)trong ñó a, b, c, d hệ số thực nghiệmBiểu 11. Hệ số thực nghiệm a, b, c, d toa hàngLoại toa a b c dToa 2 trụcToa 4 trụcToa 6 trụcToa 8 trục1,40,70,70,70,023860,250,10,10,0380,00250,00250,0021q0 = nqcabi (tấntrục)qcabi khối lượng hàng và bì; qcabi = βqtt + qbì (tấn)qtt khối lượng tính toán của toa xe (tấn)qbì khối lượng bì (toa rỗng) (tấn)β hệ số chất hàng tuỳ theo loại hàng và loại toa xen số trục của một toa xeLực cản ñơn vị cơ bản của toa xe hàng 4 trục trên ñường khổ 1000 mm ở nướcta ñược tính theo các công thức sau:Với toa ñặc chạy bằng ổ trượtw0 = 1,0 + 0,04V + 0,00032V2 (NKN) (112)Với toa rỗng chạy bằng ổ trượtw0 = 1,2 + 0,02V + 0,0017V2 (NKN) (113)Với toa ñặc chạy bằng ổ lănw0 = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 (NKN) (114)Với toa rỗng chạy bằng ổ lănw0 = 0,9 + 0,02V + 0,0017V2 (NKN) (115)Lực cản ñơn vị cơ bản của toa xe khách và toa xe hàng 4 trục trên ñường khổ1435 mm ở nước ta ñược tính theo các công thức sau:Với toa xe khách hoặc hàng chạy bằng ổ trượtw0 = 2 + (0,007 + m) 1002V (NKN) (116)14Với toa xe khách hoặc hàng chạy bằng ổ lănw0 = 2,2 3880+V + (0,007 + m) 1002V (NKN) (117)Trong ñó m là hệ số bề mặt ñược quy ñịnh như sau:m = 0,033 ñối với toa xe khách 4 trụcm = 0,05 ñối với toa xe hàng ñặcm = 0,033 ñối với toa xe hàng rỗngb. ðối với toa khách.Công thức tổng quátw0 = a + bv + cv2 (NKN) (118)trong ñó a, b, c hệ số thực nghiệmBiểu 12. Hệ số thực nghiệm toa kháchLoại toa a b cToa khách Liên XôToa khách Ấn ðộ1,42,460,0120,0260,00030,00029Với toa khách Trung Quốc w0 = 1,49 + v20 + 0,00032v2 (NKN) (119)Ví dụ: Tính lực cản toàn phần của ñoàn toa xe hàng 4 trục Liên Xô có khốilượng 5600 tấn tại thời ñiểm V = 60 kmh biết khối lượng bì của toa 4 trục là 22 tấn,khối lượng tính toán của toa 4 trục là 62,5 tấn và β = 0,9.Giải:qcabi = 22 + 0,9.62,5 = 78,25 tấnq0 = 425,78 = 19,56 tấntrụcw0(4) = 0,7 + 56,1960.0025,060.1,00,3 2++ = 1,52 (NKN)W0 = w0.Q.g = 1,52.5600.9,81 = 73502 (N)2. Công thức tính lực cản bình quân của ñoàn toa xe.Trong thực tế ñoàn tàu ñược hình thành từ nhiều loại toa xe, lúc ñó:W0 = w0(2)Q2.g + w0(4)Q4.g + w0(6)Q6.g (N) (120)w0 = gQW.0 = QQ2 w0(2) + QQ4 w0(4) + QQ6 w0(6) (NKN)w0 = α2.w0(2) + α4.w0(4) + α6.w0(6) = ∑=niiiw1)(0 .α (NKN) (121)15Trong ñó:w0(2), w0(4), w0(6) lực cản ñơn vị cơ bản của từng loại toa (NKN)Q2, Q4, Q6 khối lượng các nhóm toa trong ñoàn tàu (tấn)α2, α4, α6 tỷ lệ tính theo khối lượng của từng loại toa so với khối lượngñoàn tàuMặt khác nếu biết tỷ lệ tính theo số lượng của từng loại toa γi, số toa trong ñoàntàu m và khối lượng của từng toa qi (kể cả hàng và bì) ta có:α2 =6644222266442222)( qqqqqqqmqmγγγγγγγγ++=++ (122)α4 =6644224466442244)( qqqqqqqmqmγγγγγγγγ++=++ (123)α6 =6644226666442266)( qqqqqqqmqmγγγγγγγγ++=++ (124)hay là αi =∑=niiiiiqq1γγ (125)ðể kiểm tra tính toán cần sử dụng công thức ∑=nii1α = 11.2.4. Lực cản ñơn vị cơ bản của ñầu máy.ðối với ñầu máy khi ñóng và khi mở máy có lực cản cơ bản khác nhau. Khiñóng máy lực cản cơ bản lớn hơn khi mở máy (khi ñóng máy phải tính thêm lực cảnphụ do ma sát ở các bộ phận chuyển ñộng và truyền ñộng của ñầu máy sinh ra), tàuchạy ñóng máy dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực quán tính.woñ = wo + ∆woñ (NKN) (126)Khi tàu chạy mở máy và ñóng máy lực cản ñơn vị cơ bản có dạng tổng quát nhưsau:wo = a1 + b1V + c1V2 (NKN)woñ = a2 + b2V + c2V2 (NKN)trong ñó a1, b1, c1, a2, b2, c2 các hệ số thực nghiệm1. Khi tàu chạy mở máy.ðầu máy tàu khách w0 = 1,9 + 0,01V + 0,0005V2 (NKN) (127)ðầu máy tàu hàng w0 = 2,2 + 0,01V + 0,0003V2 (NKN) (128)ðầu máy loại mới w0 = 1,2 + 0,025V + 0,00016V2 (NKN) (129)2. Khi tàu chạy ñóng máy.16ðối với ñầu máy hơi nước loại mới:w0ñ = 3,0 + 0,002V + 0,0009V2 (NKN) (130)ðối với ñầu máy ñiêzen loại mới:w0ñ = 2,4 + 0,011V + 0,00035V2 (NKN) (131)1.2.5. Lực cản ñơn vị cơ bản bình quân của ñoàn tàu.Khi tàu mở máyw0 = QPQwPwgQPW++=+..)(000 = w0δ1 + w0δ2 (NKN) (132)Khi tàu ñóng máyw0ñ = QPQwPwgQPW dd++=+..)(000 = w0ñδ1 + w0δ2 (NKN) (133)Trong ñó δ1, δ2 tỉ lệ về khối lượng của ñầu máy và toa xe so với khối lượngñoàn tàuTrong ñại ña số trường hợp δ1 lt)wr = R700 (NKN) ñối với ñường 1435 mm (136)wr = R425 (NKN) ñối với ñường 1000 mm (137)Trong ñó R bán kính ñường cong (m)
LÊ HẢI HÀ (CHỦ BIÊN) BÙI THỊ TRÍ NGUYỄN THANH TÙNG CƠNG TRÌNH ðƯỜNG SẮT TẬP MỘT (DÙNG CHO CÁC LỚP KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XUẤT BẢN GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI 2005 LÊ HẢI HÀ (CHỦ BIÊN) BÙI THỊ TRÍ NGUYỄN THANH TÙNG CƠNG TRÌNH ðƯỜNG SẮT TẬP MỘT (DÙNG CHO CÁC LỚP KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XUẤT BẢN GIAO THƠNG VẬN TẢI HÀ NỘI 2005 LỜI NĨI ðẦU Giáo trình "Cơng trình đường sắt" tập "Tuyến ñường sắt, kết cấu tầng ñường sắt ñường sắt" nhằm phục vụ sinh viên ngành ñường ôtô, cầu hầm, kinh tế xây dựng, khai thác vận tải sắt ngành khác liên quan ñến giao thông vận tải Trong sách giới thiệu vấn đề có liên quan tới tính sức kéo đầu máy, ngun tắc thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến ñường sắt, khái niệm vạch tuyến, phương pháp so sánh kinh tế kỹ thuật phương án, cấu tạo phận kết cấu tầng ñường sắt, thiết kế ñường ray, ñường giao cắt ga, khái niệm ñường sắt khơng mối nối đường sắt ðể phục vụ cho sinh viên lớp khơng chun ngành đường sắt, biên soạn tác giả ñã cố gắng bám sát nội dung đổi chương trình mơn học để phù hợp tình hình thực tế Sách tái lần có bổ xung số nội dung cho phù hợp với chương trình đào tạo số quy ñịnh tiêu chuẩn ngành ñường sắt Sau phần lý thuyết có ñưa ví dụ cụ thể để bạn đọc dễ hiểu Nội dung giáo trình chương mục tập thể thầy giáo Bộ môn ðường sắt Trường ðH Giao thơng vận tải góp ý Trong q trình biên soạn có phân cơng sau: TS Lê Hải Hà viết phần 1: phần tuyến ñường sắt gồm chương 1, 2, 3, 4, ThS Bùi Thị Trí viết phần 2: chương 1, 2, 3, PGS-TS Nguyễn Thanh Tùng viết phần chương Giáo trình "Cơng trình ñường sắt" tập trình bày phần sau: Phần 1: Thi cơng đường sắt Phần 2: Kỹ thuật sửa chữa đường sắt Trong q trình biên soạn, chắn khơng tránh khỏi sai sót, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp bạn đọc ñể lần xuất sau ñược hoàn thiện Hà Nội, tháng 6-2005 Các tác giả MỤC LỤC Lời nói đầu Mục lục Phần TUYẾN ðƯỜNG SẮT Chương Tính sức kéo đầu máy 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Mục đích tính sức kéo đầu máy thiết kế đường sắt 1.1.2 Mơ hình tính đồn tàu lực tác dụng lên 1.2 Lực cản chuyển ñộng 1.2.1 Thành phần lực cản 1.2.2 Lực cản 1.2.3 Cơng thức thực nghiệm tính lực cản ñơn vị toa xe 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.2.7 Lực cản ñơn vị ñầu máy Lực cản đơn vị bình qn ñoàn tàu Lực cản phụ Các biện pháp làm giảm lực cản 1.3 Lực hãm đồn tàu 1.3.1 Các phương tiện hãm tàu 1.3.2 1.3.3 1.4 1.4.1 Tính lực hãm tác dụng má phanh Tính lực hãm hồn ngun Lực kéo đặc tính lực kéo đầu máy Khái niệm chung 1.4.2 Sự thể hiên lực kéo ñầu máy 1.4.3 Phân biệt khái niệm lực kéo ñầu máy 1.4.4 1.4.5 1.4.6 1.5 Hạn chế lực kéo theo ñiều kiện bám Các khái niệm trọng lượng đồn tàu Tổng số lực kéo nhiều đầu máy Phương trình vi phân chuyển động đồn tàu 1.5.1 Phân tích điều kiện chuyển động tàu 1.5.2 Sự phụ thuộc hợp lực vào tốc ñộ chạy tàu 1.5.3 Thành lập phương trình vi phân chuyển động đồn tàu 1.5.4 Tính trọng lương đồn tàu kiểm tra trọng lượng đồn tàu theo điều kiện hạn chế Chương Bình đồ trắc dọc ñường sắt Trang 11 11 11 13 13 13 14 17 18 19 23 24 24 24 30 31 31 31 32 33 34 34 34 34 34 35 38 2.1 Yếu tố bình đồ đường sắt khu gian 2.1.1 ðường thẳng ñường cong 2.1.2 Bán kính tối thiều bán kính hạn chế 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 ðường cong hồ hỗn (chuyển tiếp) ðoạn thẳng hai đường cong Góc quay nhỏ Những yếu tố trắc dọc ñường sắt Khái niệm chung Phân loại dốc trắc dọc Dốc hạn chế ip 2.2.4 Dốc cân icb 2.2.5 Dốc gia cường igc 2.2.6 Dốc quán tính ij 2.2.7 Dốc vận doanh 2.2.8 Chiều dài yếu tố trắc dọc 2.2.9 Nối yếu tố trắc dọc 2.3 Phân bố ñiểm phân giới 2.3.1 Mục đích phân bố điểm phân giới 2.3.2 Phân loại ñiểm phân giới 2.3.3 Nội dung phân bố ñiểm phân giới 2.3.4 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 Nguyên tắc phân bố điểm phân giới u cầu bình đồ, trắc dọc điểm phân giới u cầu bình ñồ ñiểm phân giới Yêu cầu trắc dọc điểm phân giới Chiều dài ga Thiết kế bình ñồ, trắc dọc ñường sắt 44 44 48 49 54 57 58 58 58 58 61 62 63 65 66 68 70 70 70 70 72 73 73 74 76 77 2.5.1 Bố trí điểm đổi dốc theo bình đồ cơng trình nhân tạo 2.5.2 Thiết kế trắc dọc theo điều kiện tránh ngập nước 2.5.3 Thiết kế bình ñồ trắc dọc ñường sắt gặp cầu, gặp đường giao thơng khác qua hầm 2.5.4 Thiết kế trắc dọc bảo đảm an tồn chạy tàu 2.5.5 Thiết kế trắc dọc bảo ñảm chạy tàu liên tục 77 78 2.5.6 Những số đo bình đồ trắc dọc 83 3.1 Chương Vạch tuyến Nhiệm vụ vạch tuyến, phương án hướng tuyến 78 80 81 85 3.1.1 Nhiệm vụ vạch tuyến 3.1.2 Nêu phương án hướng tuyến 3.1.3 ðường chim bay ñiểm kinh tế, chướng ngại ñiểm khống chế 3.2 3.2.1 3.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 Phân loại vạch tuyến Vạch tuyến theo ñiều kiện ñịa hình Vạch tuyến theo ñiều kiện sử dụng dốc giới hạn Nhiệm vụ phương pháp vạch tuyến tự vạch tuyến khó khăn Nhiệm vụ phương pháp vạch tuyến tự Nhiệm vụ phương pháp vạch tuyến khó khăn Các loại hình triển tuyến ðặc ñiểm vạch tuyến theo ñiều kiện ñịa hình, ñịa địa chất khác Vạch tuyến men sơng Vạch tuyến ven theo ñường phân thuỷ Vạch tuyến men theo sườn núi 3.4.4 Vạch tuyến cắt ñường phân thuỷ 3.4.5 Vạch tuyến theo ñịa chất phức tạp 3.5 3.6 3.7 Vạch tuyến qua sông ðánh giá việc vạch tuyến Quy định vẽ bình đồ trắc dọc tuyến 4.1 Chương So sánh kinh tế kỹ thuật phương án Những nguyên tắc so sánh phương án 85 85 86 87 87 88 88 88 90 93 96 96 97 97 98 98 99 100 101 4.1.1 Khái niệm 102 102 4.1.2 Các tiêu so sánh phương án 4.2 So sánh phương án theo tiêu giá tiền 102 103 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.3 4.3.1 Ý nghĩa việc so sánh theo tiêu giá tiền So sánh phương án ñầu tư giai ñoạn So sánh phương án ñầu tư nhiều giai ñoạn Phương pháp chọn ñộ dốc hạn chế ip theo kinh phí quy đổi Tính khối lượng cơng trình giá thành xây dựng phương án Khái niệm 4.3.2 Tính khối lượng cơng tác giá thành đường 4.3.3 Tính khối lượng cơng tác giá thành cơng trình nhân tạo 4.3.4 Tính khối lượng giá thành kết cấu tầng 103 103 106 107 108 108 109 110 111 4.3.5 Tính khối lượng cơng tác giá thành ga 4.3.6 Tính giá thành xây dựng phương án 4.4 Tính chi phí khai thác so sánh phương án 4.4.1 Các phương pháp tính chi phí khai thác so sánh phương án 4.4.2 Tính chi phí khai thác trực tiêu chuẩn loại 4.4.3 Tính chi phí khai thác gián tiêu chuẩn loại 5.1 5.1.1 5.1.2 5.2 5.2.1 5.2.2 Chương Lựa chọn thông số kỹ thuật phân tích khả vận chuyển thích ứng Năng lực tính tốn thơng số kỹ thuật Năng lực tính tốn Những thơng số kỹ thuật ðồ thị khả vận chuyển, khả thơng qua u cầu ðồ thị khả vận chuyển, khả thơng qua u cầu Các trường hợp tính tốn, trạng thái kỹ thuật 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 111 111 112 112 114 115 116 116 117 117 117 119 Tính khả thơng qua khả vận chuyển Tính khả thơng qua Các tiêu vận tốc Phân tích khả vận chuyển thích ứng lựa chọn thơng số kỹ thuật tuyến đường 5.4.1 Phân tích khả vận chuyển thích ứng 119 119 124 125 5.4.2 Lựa chọn thông số kỹ thuật riêng biệt tuyến ñường Phần KẾT CẤU TẦNG TRÊN ðƯỜNG SẮT, NỀN ðƯỜNG SẮT 127 125 Chương Cấu tạo kiến trúc tầng 1.1 Ray 1.1.1 Cơng dụng u cầu ray 1.1.2 Hình dạng kích thước hình học ray 130 130 130 1.2 Phụ tùng nối giữ ray 1.2.1 Yêu cầu ñối với phụ tùng nối giữ 132 132 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 133 145 149 149 Phụ kiện giữ ray Mối nối ray phụ kiện mối nối Tà vẹt Cơng dụng u cầu tà vẹt 1.3.2 Tà vẹt sắt 1.3.3 Tà vẹt gỗ 149 150 1.3.4 Tà vẹt bê tông 151 1.4 1.4.1 1.4.2 1.5 Lớp đá ba lát Cơng dụng u cầu ñối với lớp ñá ba lát Mặt cắt ngang lớp đá ba lát Phịng trơi gia cường ñường cong Chương Thiết kế ñường ray 2.1 ðặc ñiểm cấu tạo ñôi bánh xe 2.2 ðường ray ñường thẳng 2.2.1 Cự ly ray ñường thẳng (S0) 154 154 155 162 165 172 172 ðộ nghiêng ray Vị trí mặt ngang đỉnh hai ray ðường ray ñường cong Các ñặc ñiểm ñường ray ñường cong 173 173 174 174 2.3.2 Nội tiếp đầu máy toa xe đường cong 2.3.3 Tính ñộ nới rộng cự ly ray ñường cong 175 176 2.3.4 ðặt ray hộ bánh ñường cong 2.3.5 Siêu cao ray lưng ñường cong 2.3.6 ðường cong chuyển tiếp 190 191 199 2.3.7 ðặt ray ngắn ñường cong 203 2.2.2 2.2.3 2.3 2.3.1 3.1 Chương Cấu tạo ghi ñơn Khái niệm chung 3.2 Cấu tạo ghi đơn phổ thơng 3.2.1 Bộ phận đầu ghi 207 209 209 3.2.2 3.2.3 3.3 3.4 Bộ phận tâm ghi Bộ phận nối dẫn ghi Tà vẹt ghi Bản vẽ ghi 213 216 217 217 4.1 Chương Khái niệm đường sắt khơng mối nối Ưu nhược điểm đường sắt có mối nối khơng mối nối 219 4.1.1 4.1.2 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 Nhược ñiểm ñường sắt có mối nối Ưu nhược ñiểm ñường sắt không mối nối Phân biệt chiều dài ray đường sắt Ray thơng thường Ray dài có chiều dài ray lớn chiều dài ray tiêu chuẩn Ray không mối nối 219 219 220 220 220 221 4.3 Nguyên lý để tính đường sắt khơng mối nối 222 4.3.1 Ứng suất nhiệt σt lực nhiệt ñộ Pt 222 4.3.2 Lực cản tuyến ñường 4.4 Yêu cầu thiết kế đường sắt khơng mối nối 222 223 4.4.1 u cầu bình đồ trắc dọc 4.4.2 Yêu cầu cấu tạo ñường ray 4.5 ðặt ray khơng mối nối đường khai thác 223 223 225 4.5.1 Công tác 4.5.2 Công tác chỉnh lý đường sắt khơng mối nối 225 226 Chương Nền ñường sắt 5.1 Phân loại trắc ngang ñường 5.2 Trắc ngang ñắp ñịnh hình 5.2.1 Cấu tạo ñường 227 228 229 5.2.2 5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 Các cơng trình đường Trắc ngang ñịnh hình ñào ðất ñể ñắp ñường ðất dùng ñể ñắp ñường ðầm nén ñường Chuyển ñổi ñơn vị ño lường 233 234 235 235 236 239 Tài liệu tham khảo 240 PHẦN TUYẾN ðƯỜNG SẮT CHƯƠNG TÍNH SỨC KÉO ðẦU MÁY 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1.1.1 Mục đích tính sức kéo đầu máy thiết kế ñường sắt Khi thiết kế ñường cải tạo đường cũ việc tính sức kéo cho phép xác định trọng lượng đồn tàu, đặc tính chế độ chuyển động tàu (mở máy, ñóng máy, ñóng hãm), vận tốc chạy tàu thời gian chạy tàu, tiêu hao nhiên liệu dầu ma dút ñầu máy ñiêzen, tiêu hao than nước ñầu máy nước, tiêu hao lượng ñiện ñầu máy ñiện Theo số liệu xác định chi phí khai thác đường tương lai, cho phép đánh giá so sánh phương án tuyến thiết kế 1.1.2 Mô hình tính đồn tàu lực tác dụng lên Các giả thiết Khi tàu chuyển động đường ta xem đồn tàu chất điểm chuyển ñộng tác dụng lực ñặt trọng tâm Khi tàu chuyển ñộng tiến dần (ở thời ñiểm vận tốc ñại lượng chiều) ta khơng xét đến nội lực nội lực khơng gây chuyển ñộng mà xét ñến ngoại lực gây chuyển động đồn tàu Các ngoại lực a Lực kéo F (N, KN) ñầu máy sinh người lái máy tăng giảm ñóng máy b Lực cản chuyển ñộng W (N, KN) phụ thuộc vào loại đồn tàu, tốc độ chuyển động, ñộ dốc vị trí ñường cong mà tàu chạy Lực cản chuyển động xuất ngun nhân khách quan người lái máy khơng ñiều chỉnh ñược c Lực hãm ñoàn tàu B (N, KN) lực tạo người thông qua phận hãm để cản chuyển động đồn tàu nhằm giảm giữ nguyên vận tốc xuống dốc, vào ga cho tàu dừng lại cần thiết Phụ thuộc vào cách ñiều khiển chạy tàu người lái máy mà phân chế ñộ chạy tàu sau: - Chế ñộ kéo: ñộng ñầu máy mở máy - Chế ñộ chạy ñà: động đầu máy đóng máy khơng sử dụng hãm đồn tàu chuyển động tác dụng thành phần trọng lực lực quán tính CHƯƠNG NỀN ðƯỜNG SẮT Nền ñường sắt cơng trình đất, điều chỉnh cao độ mặt ñất thiên nhiên ñể tạo nên tuyến ñường ñáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn kỹ thuật bình ñồ, trắc dọc, trắc ngang ñường sắt Nền ñường dùng ñể ñặt phận kết cấu tầng trên, chịu lực đồn tàu truyền xuống Nền đường phải ñảm bảo yêu cầu sau: - Nền ñường phải vững chắc, ổn ñịnh bền chặt - Nền ñường phải có hệ thống rãnh nước tốt, khơng để nước ứ ñọng, ảnh hưởng ñến ổn ñịnh ñường - Kinh phí xây dựng ñường phải rẻ, kích thước mặt cắt đường phải hợp lý, tạo ñiều kiện thuận lợi cho việc thi công ñường giới - Có thể dùng máy móc để bảo dưỡng sửa chữa ñường, giữ ñường ln trạng thái tốt, phù hợp với quy định kỹ thuật ñường sắt 5.1 PHÂN LOẠI TRẮC NGANG NỀN ðƯỜNG Trắc ngang ñường mặt cắt thẳng góc với đường tim tuyến đường, biểu thị hình dạng kích thước phận ñường Trắc ngang ñường thường vẽ theo tỉ lệ quy ñịnh quy phạm thiết kế (thường 1: 200) Căn vào hình dạng chia trắc ngang ñường thành loại: - Nền ñắp (H5-1), ñào (H5-2), nửa ñắp (H5-3), nửa ñào (H5-4), nửa đào nửa đắp (H5-5), khơng đào khơng đắp (H5-6) Căn vào điều kiện sử dụng ñường, trắc ngang ñường chia làm loại: trắc ngang định hình trắc ngang đặc biệt Trắc ngang định hình loại trắc ngang đường ñất thông thường, xây dựng ñất ổn ñịnh điều kiện địa chất, thuỷ văn bình thường, chiều cao ñường H ≤ 12m, ñộ dốc ngang mặt đất thiên nhiên < 1/3 Trắc ngang định hình vào quy trình tiêu chuẩn thiết kế mà xác định, khơng cần phải kiểm tốn độ ổn ñịnh ñường Trắc ngang ñặc biệt trắc ngang thiết kế riêng cho ñường trường hợp đặc biệt khơng tuỳ tiện sử dụng Những trường hợp phải thiết kế ñặc biệt là: 221 .5 H1=6-10m H2 B 1: 1:1 H=1~12m 75 1: 1:1 H5 m 1: H 300 - 500 0,40 > 500 - 600 0,30 > 600 - 1000 0,20 >1000 - 4000 0,10 ≤ 1000 I, II, III 1000mm 0,30 0,20 < 500 0,25 500 - 1000 0,15 - Khoảng cách tim ñường ga (giữa tim ñường đường đón gửi tàu) 4,10m (đường 1000mm) 5,0m (ñối với ñường 1435mm ñường lồng) - Khoảng cách tim đường khu gian 4,2m (ñối với ñường 1000mm ñường 1435mm) - Chiều rộng mặt đường đơi phải mở rộng phía lưng đường cong đường đơn, tim đường cịn phải nới rộng thêm lượng cách dịch đường vào phía bụng - Cao ñộ vai ñường ñường dẫn vào cầu lớn, cầu trung ñoạn ñường bị ngập nước phải xác định theo mực nước lũ tính tốn ðối với đường sắt cấp I, II tính theo lưu lượng nước lũ tần suất 100 năm, ñường cấp III 50 năm ðường dẫn vào cầu lớn, mực nước lũ tính tốn 300 năm Cao độ vai đường phải ≥ chiều cao mực nước tính tốn + chiều cao sóng vỗ + chiều cao nước dềnh + 0,50m - Cao ñộ vai ñường ñầu cầu nhỏ cống đường sắt cấp I, II tính theo lưu lượng nước lũ tần suất 50 năm Cao ñộ vai ñường phải cao mực nước ngầm cao nhất, cao mực nước tụ lâu ngày (trên 20 ngày), ñồng thời phải xét ñến chiều cao nước mao dẫn làm giảm cường ñộ ñất ñường Như cao ñộ vai ñường cho ñường 1435mm 1000mm đường quốc gia tính theo cơng thức sau: + Tại ñầu cầu lớn cầu trung: Hvñ = H1% + hsóng + hdềnh + 0,5m + Tậi ñầu cầu nhỏ cống: Hvñ = H2% + hsóng + hdềnh + 0,5m + Tại đầu cầu lớn có thuyền qua lại: Hvñc = H1% + htktt + hkcd + hktft Trong đó: htktt : chiều cao tĩnh khơng thông thuyền hkcd : chiều cao kết cấu dầm hktft : chiều cao từ ñáy ray ñến vai ñường - ðộ dốc ta luy ñường tuỳ thuộc vào chiều cao ñường loại ñất ñắp (bảng 5-2) 225 Bảng 5-2 Ta luy ñắp Chiều cao lớn Loại ta luy ñắp ñất ñá Chiều cao Chiều cao Chiều cao toàn phần phần Dốc ta luy ñắp Ta luy Ta luy Ta luy tồn phần phần ðá khó phong hóa - - 1:1,3 - - 12 - - 1:1,5 - - Cát nhỏ - 1:1,5 1:1,75 Các loại ñất 12 6 - 1:1,5 1:1,75 + Xử lý đắp - Có thể trực tiếp ñắp ñường mặt ñất ñất rắn chắc, ñộ dốc mặt ñất < 1/10 chiều cao ñất > 0,50m - Khi ñộ dốc mặt ñất 1/10 < i < 1/5, chiều cao ñắp < 0,5m phải rẫy cỏ cày xới mặt đất lên ñắp - Khi ñộ dốc mặt ñất tương đối lớn (1/5 < i < 1/3) phải rẫy cỏ, ñánh cấp, bậc rộng từ 13m, mặt bậc có độ dốc 1- 2% sau đắp đường 4.2.2 Các cơng trình đường + Thềm bảo hộ: phía ngồi chân ta luy phải có thềm bảo hộ rộng 1- 2m để ngăn nước rãnh dọc khơng ngấm vào đường Mặt thềm đường phải dốc phía ngồi với độ dốc 0,02 ÷ 0,04 + Rãnh dọc hay hố đấu: dùng để nước mặt -Rãnh dọc: + Khi mặt đất có độ dốc ngang lớn cần đào rãnh bên, phía cao + Khi mặt đất phẳng chiều cao ñường ñắp 2,0m phải đào rãnh bên đắp Mặt cắt ngang rãnh làm hình thang, kích thước rãnh ñộ dốc dọc ñáy rãnh phải vào lưu lượng tốc độ dịng chảy để định Nói chung chiều rộng đáy rãnh ≥0,40m, chiều sâu ≥0,60m, dốc mái rãnh 1:1 ðộ dốc dọc ñáy rãnh thường từ - 5, nhỏ 2 lớn 8 (Khi ñộ dốc dọc ñáy rãnh ≥ 6 phải gia cố rãnh) - Hố ñấu: Khi đào hố đấu lấy đất đắp đường kích thước hố ñấu xác ñịnh tuỳ thuộc vào khối lượng ñất cần thiết ñể ñắp phương pháp thi công Hố đấu bố trí phía (bên cao mặt đất có độ dốc ngang) đặt bên ñường (nếu ñộ dốc ngang mặt đất < 1/10) Hố đấu phải đào thơng với cầu, cống để nước, vách hố đấu phía đường có độ dốc 1:1,5 cịn phía ngồi 1:1 Dốc ngang đáy hố đấu thường dùng 0,02 ÷ 0,04 dốc từ phía chân ta luy phía ngồi ñáy hố ñấu rộng 10m ñáy hướng vào hố ñấu ñáy hố ñấu rộng 10m ðộ dốc dọc ñáy hố ñấu thường lấy > 0,003 ñể tránh ñọng bùn, khoảng cách từ chân ta luy ñắp ñến mép hố ñấu ÷ 3m Trong phạm vi ga khơng đặt hố đấu Nếu ñắp ñất chuyển từ nơi khác tới phải dùng rãnh dọc để nước 226 2-4% >0.6 >0.6 Con trạch ngăn nớc 2-4% 1-5m 1m 2-4% 0.5 >0.3 >5 H+5m R nh biªn 1:1 B b 1.5 1: 0.6 1:1 R nh bơn 1: m >2m Con trạch đất thừa H5 H+5m 0.4 Hỡnh 5-11 Trắc ngang địa hình đào có đống đất thừa Hình dạng kích thước mui luyện chiều rộng mặt ñào ñường thẳng ñường cong ñắp Dọc hai bên ñào bố trí rãnh biên để nước chảy từ mặt đường taluy xuống Kích thước rãnh biên quy ñịnh hình (5-11) Nếu rãnh biên sâu 0,80m taluy rãnh phải thiết kế ≥ 1:1.5 Mái dốc taluy ñào quy ñịnh theo bảng sau: Bảng 5-3 Loại ñất ñào - ðất sét, sét, cát, cát ñồng - ðá dăm dựa theo chiều sâu đào tầng đá - ðá phong hóa xếp lớp hướng đường - ðá phong hóa tùy theo cách xếp lớp, chiều sâu đào tính chất đá Dốc taluy 1:1,5 1:0,5 ÷ 1:1 1:0,2 1:0,2 ÷ 1:1,5 Con trạch ngăn nước bố trí bên cao hình (5-11) ngăn nước khơng cho chảy xuống đường, chiều cao trạch ngăn nước không 0,60m Rãnh bơn bố trí chân trạch ngăn nước có chiều sâu ≤ 0,3m có độ dốc dọc 0,05 Nếu mặt đất có độ dốc ngang > 1:5 khơng bố trí trạch ngăn nước rãnh bơn Khoảng cách từ chân taluy ñến ñống ñất thừa phải ≥ 5m loại đất khơ cứng ≥ H+5m đất xốp; H chiều sâu ñào Khi khoảng cách H+ 5m ≥ 10m, dốc ngang > 1:5 khơng bố trí đống ñất thừa dốc ñể tránh ñống ñất thừa bị trượt ðống đất thừa phía dốc phải đổ thành dải liên tục, cịn phía dốc cách 50-100m phải để khoảng trống để thoát nước Mặt trạch ngăn nước mặt đống đất thừa phải có độ dốc 0,02-0,04 phía ngồi để nước Rãnh đỉnh phải đào phía ngồi đống đất thừa; kích thước rãnh đỉnh xác định vào lưu lượng tính tốn Khoảng cách từ mép rãnh ñỉnh ñến giới hạn chiếm ñất ≥ 2m 5.4 ðẤT DÙNG ðỂ ðẮP NỀN ðƯỜNG 5.4.1 ðất dùng ñể ñắp ñường 227 Những loại ñất ñá thường dùng ñắp ñường là: - ðá: trừ loại đá dễ phong hóa, cịn lại vật liệu đắp đường tốt, chúng có cường độ chịu lực tốt, không bị nước thấm ướt nên ổn ñịnh - Sa thạch ñỏ phong hóa: dùng ñắp ñường cao 12m, phải ñầm nén nát thành hạt, lớp dày khoảng 0,30-0,50m ñể tránh tượng lún khơng - ðá granit phong hố: dùng ñắp ñường, taluy ñường tuỳ theo hạt ñất lớn nhỏ mà thiết kế ðá phong hoá thành cát kiểm tốn theo hạt cát từ 2-0,05mm Nếu phong hóa thành đất kiểm tốn theo hạt đất nhỏ 0,05mm - ðá bùn lẫn cát: dùng đắp đường, khơng tốt, phải rải thành lớp mỏng, làm rãnh dọc nước Khi đắp phải ý tới ñộ lún, ñắp cao phải ñắp thêm chiều cao phòng lún mở rộng thêm mặt ñường Phải dùng loại lu nặng ñể ñầm nén - Sỏi cát: có cường độ chịu lực lớn, nước tốt, thích hợp để đắp đường vùng có điều kiện thuỷ văn ổn ñịnh, ñường bị ngâm nước Khi dùng sỏi cát ñắp ñường, cần ý gia cố taluy chúng dễ bị xói lở - Sa thạch: dùng ñể ñắp ñường ngâm nước tốt, nên chọn loại sa thạch có cường độ chịu nén lúc khô ướt gần ñược chênh lệch khoảng 10% Cần gia cố taluy để chống xói lở - Cát nhỏ: dùng để đắp đường, phải có đủ tiêu lý cát γ, ϕ, ñộ ẩm ω cát, đắp lớp cát phía phải đầm chặt, lớp bảo vệ taluy dùng sét hay ñá (dày 0,1-0,15m), dùng ñất sét bảo vệ taluy phải để lỗ hổng nước - ðất cát pha sét có đặc điểm khơ khơng bị rời rạc, ướt có khả chịu lực nên dùng để đắp ñường tốt - ðất cát pha sét hạt nhỏ: Tỉ lệ hạt nhỏ 0,2mm chiếm khoảng 50% bị ướt cường độ chịu lực kém, khơng nên dùng loại để đắp đường - ðất bột: loại đất có đường kính hạt từ 0,05-0,2mm, cường độ chịu lực kém, taluy dễ bị sạt lở, dùng ñể ñắp ñường phần phải thay loại ñất tốt ñể chịu lực, ñào qua đất bột phải thay đất mặt ñào với chiều dầy thay ñất khoảng 0,7m - ðất sét pha cá: dùng ñể ñắp ñường tốt, có độ dính cao, taluy ổn định Tuy nhiên, có hệ số thấm nhỏ nên bị ngập nước áp lực thuỷ động lớn - ðất sét: nên dùng nơi khô có nước khơng thường xun, bị ngập nước lâu dễ bị nhão nên khả chịu lực - ðất sét đỏ kỷ thứ 3: dùng đắp ñường, phải dùng lu loại nặng 25 ñể ñầm lèn Các loại ñất sau ñây không qua xử lý khơng dùng để đắp đường: ðất sét mỡ, đá mỡ, bùn lầy, đất có thạch cao muối hồ tan nước Nói chung, phần lớn loại đất dùng để đắp đường, cần chọn biện pháp thích hợp để ñảm bảo cường ñộ chịu lực, thi công cần ý tới nguyên tắc ñảm bảo cho lớp đất đường nước chịu lực tốt 5.4.2 ðầm nén ñường Sau ñắp xong ñường yêu cầu ñất ñường ñược phát sinh biến dạng ñàn hồi, q trình thi cơng người ta phải tiến hành đầm nén 228 Dưới tác dụng áp lực nén, hạt đất xếp xít lại gần hơn, thể tích khơng khí nước lỗ rỗng giảm đi, ñất ñạt tới ñộ chặt ñịnh, sau thi cơng xong đường tranh thủ đặt ray, đường khơng tiếp tục lún kéo dài, giảm ñộ thẩm thấu chiều cao cột nước mao dẫn, trừ lún khơng tăng cường khả chịu lực ñất Yêu cầu ñầm nén đường đạt tới độ chặt u cầu khơng ñối với ñắp, mà ñối với ñào đất xốp phải đầm nén Trong q trình ñầm nén ñất ñạt tới ñộ chặt yêu cầu, cơng cụ đầm nén cố định, phải đảm bảo chiều dầy lớp ñất ñầm nén số lần ñầm nén theo ñúng quy ñịnh, ra, ñể hiệu ñầm nén ñược tốt, người ta phải khống chế ñộ ẩm ñất ñầm nén lớn ñộ ẩm tốt W0 1,5÷2,0%, đất q ướt phải phơi khơ trước, đất q khơ phải tưới nước cho ñủ ñộ ẩm ñầm Người ta thường dùng dung trọng khơ γk biểu thị độ chặt đất Trong đó: Qh V Trong q trình đầm nén, lượng hạt Qh đất khơng đổi, tích V khối đất γK = giảm thể tích rỗng giảm, với loại đất, đầm chặt V giảm dung trọng γk tăng Khi xây dựng ñường, người ta thường dùng phương pháp ñầm nén tiêu chuẩn ñể xác ñịnh ñộ chặt lớn γkmax ñất, thực chất vấn ñề là: lấy ñất dùng để đắp đường có độ ẩm khác cho vào giã cối Proctor Cối Proctor hộp kim loại có dung tích 1000 cm3 , dùng chùy nặng 2,5 kg cho giã ñất cách nâng chùy lên cao 30cm ñể rơi tự do, H (5-13) ứng với số lần ñầm nén quy ñịnh: ñất cát: 60 lần, cát pha sét: 90 lần, ñất sét: 120 lần ta ñược dung trọng γk tương ứng với ñộ ẩm ω mẫu ñất Khi cho ñộ ẩm mẫu ñất thay ñổi ta vẽ ñược ñường quan hệ γk ω tìm ñược ñộ chặt tốt γkmax loại ñất ñó (hay ñộ chặt tiêu chuẩn) ðộ ẩm tương ứng với γkmax gọi độ ẩm tốt W0 (Hình 5-12) c 30cm γ T/m3 k γ max 12cm k w φ10 Wo Hình 5-12 Hình 5-13 Cối Proctor Khi xây dựng đường, thực tế khơng u cầu lớp đất độ cao khác đường có ñộ chặt 229 Do phân bố ứng suất khơng theo chiều cao đường nên yêu cầu ñộ chặt lớp ñất theo chiều cao ñường khác Người ta dùng hệ số ñầm nén K ñể ñánh giá ñộ chặt ñường γ ky / c K = γ k max Trong đó: K : hệ số đầm nén γky/c : dung trọng khơ u cầu đất ñắp γk max : Dung trọng khô lớn ñất ñắp xác ñịnh thí nghiệm ñầm nén tiêu chuẩn Hệ số ñầm nén ñược quy ñịnh sau: Từ mặt ñường xuống ≤ 1,20m K = 0,90 Từ 1,2m ñến ñộ sâu 10m phải ñảm bảo K = 0,85 Khi >10m phần bị ngâm nước (trên mực nước 1,2m) yêu cầu K=0,90 Hàm lượng nước tốt Wo, ñộ chặt tốt γk max (T/m3) ñộ chặt yêu cầu ñất tham khảo bảng 5-4 Bảng 5-4 Loại ñất 230 ðộ chặt yêu cầu γky/c (T/m ) Hàm lượng nước tốt Wo (%) ðộ chặt tốt γkmax( T/m3) 1,60÷1,9 Cát nhỏ 1,60 ðất cát 1,70÷1,75 8÷12 Cát pha sét 1,65÷1,75 9÷15 1,65÷1,95 Sét pha cát nhiều 1,60÷1,65 13÷19 1,60÷1,75 Sét pha cát 1,55÷1,65 16÷20 1,60÷1,75 ðất sét 1,45÷1,55 20÷25 1,33÷1,75 BẢNG CHUYỂN ðỔI ðƠN VỊ ðO LƯỜNG Tên gọi ñại lượng Chiều dài Lực Tải trọng phân bố tuyến tính ðơn vị Tương quan đơn vị với hệ SI (hệ M) Tên gọi Ký hiệu Centimét cm 10-2m Micrơmét µm 10-6m Kilogam lực KG 9,80665N Tấn lực T 9,80665KN Kilogam lực mét KG/m 9,80665N/m Tấn lực mét T/m 9,80665KN/m Kilogam lực mét vuông KG/m 9,80665Pa Kilogam lực centimet vuông KG/cm2 0,098Mpa Tấn lực mét vng T/m2 9806,65Pa Mơdun đàn hồi Kilogam lực centimet vuông KG/cm2 0,098Mpa Trọng lượng riêng Gam lực centimet khối G/cm3 9,80665KN/m Tải phân bố bề mặt ứng suất (sức chống) Tấn lực mét khối T/m3 9,80665KN/m Hệ số biến đổi thể tích Centimet vng kilơgam lực cm2/KG 0,1cm2/N Ghi chú: Trong tính tốn kỹ thuật có trường hợp cho phép quy trịn 9,80665 thành 9,81 Khi tính tốn khơng u cầu xác q cao quy tròn 10 231 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê ðức Trân - Giáo trình khảo sát thiết kế ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1977 Lê Xuân Quang, Lê ðức Trân, Phạm Văn Vang, Phạm Văn Ký - Giáo trình khảo sát thiết kế ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1990 Lê Văn Cử, Lê Xuân Quang, Nguyễn Thanh Tùng, Nguyễn Trọng Luật - Giáo trình cơng trình ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1975 Nguyễn Thanh Tùng, Bùi Thị Trí, Lê Văn Cử - Giáo trình kết cấu tầng ðường sắt - Trường ðại học GTVT - 1996 Quy phạm thiết kế kỹ thuật ðường sắt khổ 1000mm - Bộ giao thông vận tải - 1976 Quy phạm thiết kế kỹ thuật ðường sắt khổ 1435mm - Bộ giao thông vận tải - 1985 Quy trình tính sức kéo đầu máy đồn tàu ðường sắt - Bộ giao thông vận tải - 1984 Quy phạm kỹ thuật khai thác ðường sắt Việt Nam - Bộ giao thông vận tải - 1999 Sổ tay thiết kế ðường sắt, tập1, - Viện thiết kế giao thông vận tải - 1972 10 I.V Turbui tác giả - Khảo sát thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1989 (Bản tiếng Nga) 11 I.I Kautor tác giả - Cơ sở khảo sát thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1999 (Bản tiếng Nga) 12 B.A Kapưlenko tác giả - Khảo sát thiết kế vị trí đặt cầu, hầm ðường sắt - Matxcơva 1999 (Bản tiếng Nga) 13 B.A Voukov tác giả - ðiều tra kinh tế sở thiết kế ðường sắt - Matxcơva 1990 (Bản tiếng Nga) 14 T.G Iakobleva tác giả - ðường ñường sắt - Matxcơva 1999 (Bản tiếng Nga) 15 ðịch Tư Dung tác giả - Thiết kế tuyến ðường sắt - Nhà xuất Trường ðại học giao thông Tây Nam - 2001 ( Bản tiếng Trung) Câu hỏi ôn tập: Chương Khái niệm ðS khơng mối nối Ưu nhược điểm ðS có mối nối ðS khơng mối nối u cầu bình đồ trắc dọc ðS khơng mối nối Vẽ sơ đồ nội lực phân biệt ñường ray thường, ray dài ray không mối nối Thành lập cơng thức tính ứng suất nhiệt δT , lực nhiệt độ PT ray khơng mối nối 232 Phần I Thiết kế tuyến ðS Chương Tính sức kéo đầu máy Mục đích mơ hình tính sức kéo đầu máy Các ngoại lực tác dụng lên đồn tàu, quy tắc dấu Phân biệt lực tồn phần lực đơn vị Cơng thức tổng qt tính lực cản đơn vị ñầu máy, toa xe, ñoàn toa xe, ñoàn tàu Các loại lực cản phụ, cơng thức tính Các biện pháp làm giảm lực cản Sự hình thành lực hãm,lực kéo.Phân tích hạn chế lực hãm,lực kéo theo điều kiện bám.Tính lực hãm Phương trình chuyển động đồn tàu.Tính khối lượng đồn tàu Q.Kiểm tra Q theo điều kiện hạn chế Chương Bình đồ, trắc dọc ðS Các yếu tố ñường cong, ưu nhược ñiểm đường cong bán kính nhỏ u cầu đoạn thẳng đoạn cong Xác định góc quay nhỏ Các dốc giới hạn (dốc hạn chế, cân bằng, gia cường, qn tính): điều kiện sử dụng, định nghĩa cơng thức tính Dốc qn tính khác dốc giới hạn khác ñiểm Các dốc thiết kế (dốc vận doanh) Các cách nối yếu tố trắc dọc Mục đích, phân loại, nội dung nguyên tắc phân bố ñiểm phân giới Yêu cầu bình đồ trắc dọc điểm phân giới Xác định chiều dài ga Cách bố trí điểm đổi dốc theo bình đồ cơng trình nhân tạo Cách thiết kế bình đồ trắc dọc gặp ðS cũ, đường tơ, cầu, hầm 10 Cách thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy an tồn (khơng bị đứt móc điểm đổi dốc) Cách thiết kế trắc dọc ñảm bảo tàu chạy liên tục qua ñường cong, qua hầm,trước vào ga, Chương Vạch tuyến 11 Nêu nhiệm vụ vạch tuyến phương án hướng tuyến 12 Phân loại cách vạch tuyến, vạch tuyến tự do, vạch tuyến khó khăn 13 ðặc ñiểm vạch tuyến theo ñiều kiện ñịa ñịa chất khác nhau, vạch tuyến qua sông Phần II Kết cấu tầng ðS Chương Cấu tạo kiến trúc tầng 14 Ray: Vẽ hình, cơng dụng, u cầu, hình dáng, kích thước 15 Phụ tùng nối ray với ray, giữ ray với tà vẹt: Vẽ hình, cấu tạo, ưu nhược ñiểm loại 16 Tà vẹt: Vẽ hình, cơng dụng, u cầu, ưu nhược điểm loại 17 Lớp đá ba lát : Vẽ hình, cơng dụng, yêu cầu, vật liệu, mặt cắt ngang Chương Thiết kế đường ray 18 Bánh xe, đơi bánh xe: Vẽ hình, cấu tạo, kích thước 19 ðường ray đường thẳng: Cự ly,ñộ nghiêng ñế ray, mặt ngang ñỉnh ray.Vẽ hình 20 ðường ray đường cong: ðặc điểm, dạng nội tiếp đầu máy, toa xe có trục, trục, trục cự li cố ñịnh Tính cự ly tối ưu, cự ly nhỏ (vẽ hình) 21 Mục đích, tính siêu cao: ðảm bảo ray mịn nhau, hành khách đỡ mệt mỏi, ổn ñịnh ngang Cách thực siêu cao theo mặt cắt ngang đường 22 ðường cong chuyển tiếp: Mục đích, phân tích tính chất, phương trình, chiều dài 23 ðặt ray ngắn đường cong: Mục đích, tính độ rút ngắn ray bụng so với ray lưng Chương Cấu tạo ghi ñơn 24 Vẽ ghi đơn phổ thơng rẽ phải cho tàu vào đường thẳng ( ghi chi tiết) 25 Vẽ ghi ñơn phổ thông rẽ phải cho tàu vào ñường rẽ Cấu tạo phận ñầu, nối giữa, tâm ghi Chương Khái niệm ðS không mối nối 26 Ưu nhược điểm ðS có mối nối ðS khơng mối nối u cầu bình đồ trắc dọc ðS khơng mối nối Vẽ sơ đồ nội lực phân biệt đường ray thường, ray dài ray khơng mối nối 27 Thành lập cơng thức tính ứng suất nhiệt δT , lực nhiệt độ PT ray khơng mối nối Phạm vi sử dụng Giáo trình "Cơng trình đường sắt" tập "Tuyến đường sắt, kết cấu tầng ñường sắt ñường sắt" nhằm phục vụ sinh viên ngành đường ơtơ, cầu hầm, kinh tế xây dựng, khai thác vận tải sắt ngành khác liên quan đến giao thơng vận tải ... đầu máy, ngun tắc thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến đường sắt, khái niệm vạch tuyến, phương pháp so sánh kinh tế kỹ thuật phương án, cấu tạo phận kết cấu tầng ñường sắt, thiết kế ñường ray, ñường... CHƯƠNG BÌNH ðỒ VÀ TRẮC DỌC ðƯỜNG SẮT MỘT SỐ KHÁI NIỆM Tuyến ñường sắt: ñường xác ñịnh vị trí khơng gian trục dọc đường sắt mức vai đường Trên đường thứ hai đường sắt có nhiều ñường người ta xác... kiện tránh ngập nước 2.5.3 Thiết kế bình đồ trắc dọc ñường sắt gặp cầu, gặp ñường giao thông khác qua hầm 2.5.4 Thiết kế trắc dọc bảo ñảm an toàn chạy tàu 2.5.5 Thiết kế trắc dọc bảo ñảm chạy tàu