Тemir yo’l muhandisligi

1.2. Qayirli baland ko'tarma kesigi turg'unligining grafoanalitik hisobi.
Qayirli ko'tarmalar murakkab tabiiy va ekspluatatsiya sharoitlarida ishlaydigan muhandislik inshootlari hisoblanib, bu kuchlar qatoriga suv toshqini, seysmik kuchlar, o'tayotgan poyezdlaming dinamik ta’siri kiradi. Shu sababli qayirli ko'tarmalar turg'unligiga suv toshqinlari va dinamik holatining ta’siri ularning ehtimoliy oqibatlarini to'g'ri baholash va ularning turg'unligini ta’minlash uchun choralar qo'llashda katta o'rin tutadi. Temir yo'l yer polotnosidan foydalanish tajribasi ko'rsatishicha, uning turg'unligi ko'p jihatdan uni tashkil qilgan gruntlar zichligi va namligiga bog'liq bo'ladi.
Ko'tarmalarni suv bosishni keltirib chiqaradigan omillami ikki turga ajratish mumkin:

1. 
   gidrogeologik - suv toshqinlari gidrograflari (suvning maksimal darajalari, suv toshqini pasayish vaqtlari), ko'tarma kesiklariga gidrostatik bosim;
   
2. 
   gidrogeologik - ko'tarma tanasidagi suvning kapillyar ko'tarilishi, filtratsion bosim.
   

Filtratsion va gidrostatik bosimlar ko'tarma turg'unligiga tutib turadigan ta’sir ko'rsatadi.
Dinamik holatda ko'tarma o'z turg'unligini ancha pasaytiradi.
1.2.1. Boshlang'ich ma’lumotlar yig'ish va hisobiy sxemani tuzish

Ko'tarma turg'unligi yo'qotishida bog'liq gruntlarning o'pirilishi aylana silindr sath bo'ylab yuz beradi deb hisoblanadi.

O'pirilish ehtimoliy egri chiziqlarini qurishda vaqtinchalik yuklamalar ta’siri va suv to'kish prizmasi bilan birga yo'lning yuqori qurilmasi og'irligi hisobga olinadi. Bu yuklamalarni yer polotnosi asosiy maydonchasidagi soxta grunt ustunchalari balan almashtiriladi.
Grunt soxta ustunchasining yo'lning yuqori qurilmasi og'irligidan balandligi quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
, м
bu yerda: Р_вс – yo'lning yuqori qurilmasidan tushadigan bir tekis taqsimlangan yuklamalar intensivligi, kPa; Р_вс =16 kPa;
γ_o’rt – grunt solishtirma og'irligini o'rtacha qiymati, kN/m³; hisob- kitobga ko'ra (l.l.5.b. ga qar.) γ_o’rt =19,31 kN/m³.
Bundan kelib chiqib, yo'lning yuqori qurilmasidan soxta grunt ustunchasi balandligi quyidagiga teng bo'ladi
m
Grunt harakatchan yuklamalardan soxta grunt ustunchasining balandligi formulaga binoan aniqlangan:
m
bu yerda: Р_п =32.21 kPa; berilgan lokomotivdan tushgan bir tekis taqsimlangan pogonli yuklama, ko'tarmaning 3 ma'lumotlar gacha bo'lgan yuqori qismi uchun.
Ko'tarmaning asosiy maydonchasiga ta’sir ko'rsatayotgan poyezd yuklamasi P_n hisobiy dinamik kuchlanishdan iborat. P_n qiymati yo'l bo'ylab o'tishda ressoralangan va ressoralanmagan ekipaj massalari tebranishlari natijasida yuzaga keladigan dinamik kuchlar ta’sirini hisobga oladi. Shu tarzda, poyezd yuklamalarining dinamik xarakteri faqat «asosiy maydoncha darajasiga qadar» hisobga olinadi va P_n qiymatining o'zida aks etadi.
J - ko'tarma balandligi, turi va holatiga, asos tipiga (mustahkam yoki zaif) bog'liq bo'lib, 4-rasmga ko'ra u yoki bu gruntdan tiklangan va ko'tarmaning berilgan balandligi H_k =17.6 m ga teng bo'lgan integral parametr J =1.82. Bu parametr poyezd uning ustidan o'tayotganida ko'tarma tanasida yuz beradigan murakkab tebranish jarayonini hisobga oladi. Tebranish jarayoni butun ko'tarmaning poyezd og'irligi ostida, gruntlarning quyi chastotali tebranishlari va yuqori chastotali vibratsiyalar yuzaga kelishi orqali qisqa muddatli “siqilishi” bilan tavsiflanadi. Bularning bari grunt massalari tebranishi hamda zarrachalarning vibrosiljishini keltirib chiqaradi. Bunda gruntning tebranayotgan massalari (tebranish tezlashishiga proporsional) inersion (dinamik) kuchlari, dissipativ kuchlar (tebranish tezligiga va qayishqoq ishqalanish parametrlariga proporsional bo'lgan qarshilik kuchlari) paydo bo'lib, shuningdek asosan grunt zarrachalari va agregatlarining vibrosiljishi tufayli gruntlarning siljishga qarshiligining pasayishi yuz beradi.
Bundan kelib chiqib, gruntning harakatlanuvchi yuklamalardan fiktiv (soxta) ustunchasi balandligi quyidagiga teng bo'ladi: h_p=3.04 m
Qayirmada joylashgan ko'tarma ishining o'ziga xos jihati shundaki, qayirni suv bosishi davrida u ham qisman suv ostida qoladi. Ko'tarma jismida uning barqarorligiga ta’sir qiladigan qo'shimcha kuchlar: vertikal tarzda yuqoriga yo'llangan og'irlik (vazn) kuchlari paydo bo'ladilar: suv darajasi to'satdan pasayib ketganida ko'tarma tanasidan suv harakati yo'nalishida harakatlanadigan gidrodinamik kuchlar. Bundan tashqari, grunt namlanganida uning siljish tavsiflari: ishqalanish koeffitsiyenti va solishtirma ilashishi pasayadi. Suv toshishida ko'tarma butun ko'ndalang kesim bo'ylab maksimal tashqi gorizontga qadar suvlanadi (namlanadi) deb hisoblanadi. Shunga bog'liq ravishda suvning ko'tarmaning o'qi kesimidagi darajasini tashqi maksimal darajaga teng deb qabul qiladilar. Bundan keyin qayirdagi suv maksimal darajaga erishganidan so'ng birdaniga tushib ketdi deb faraz qiladilar. Depressiyaning haqiqiy egri chizig'ini ko'tarma o'qidan boshlangan qiyaligi o'rtacha J₀ bo'lgan kesiklarga o'tkazilgan ikkita to'g'ri chiziq bilan almashtiradilar. Balandligi 10 m dan katta bo'lgan loyihalanayotgan qayirli ko'tarma seysmik hududda joylashgani uchun uning turg'unligini hisoblashda seysma kuchlarining ta’sirini ham hisobga olish talab etiladi. Seysma kuchlarini hisobga olishning ikki usuli mavjud: har bir bo'lmada alohida va ehtimoliy siljish blokida umuman olganda. Birinchi usul nisbatan aniqroq hisoblanadi. Kurs loyihasida ta’lim maqsadlarida nisbatan sodda va kamroq mehnat talab qiladigan usul sifatida ikkinchi usul qabul qilingan. Blokda amal qilayotgan seysma kuchi quyidagiga teng:
Q_c= μ_cQ_g =0,01716 ·5343.86=91.70 kN
bu yerda: Q_g- o'pirilib tushish bloki og'irligi (3-jadv. qar.), kN;
Q_g = Σ Q_i = Σ =5343.86 kN
μ_c - dinamik seysmiklik koeffitsenti,
μ_c = П_с·μ=1.144·0,015=0,01716
bu yerda μ = ρ/g seysmiklik yoki larzaga kelish koeffitsenti: μ = 0.015
g - og'irlik kuchining tezlashishi. g = 9,81 m/s² ;
П_c= П_kП_gП_d - liniya toifasi (p_k), grunt tavsifi (p_g) va yer yuzasidan 10 m dan ko’proq ko'tarilib turgan ko'tarma balandligi (p_d) kabilarni hisobga olgan koeffitsiyent;
П_k=1,1 I va II toifa liniyalari uchun;
П_g =1,0 sog' tuproq va qum tuproqlar uchun;
П_d - ko'tarmaning dinamik koeffitsiyenti:
П_d = 1 + α ;
α = 0,01 (Н_k – 10)=0.01 (17.6-10)=0,076
H_k - ko'tarma balandligi, vazifaga ko'ra H_k=17.6 m;
H_с - butun ko'tarma og'irlik markazidan yuqori qurilma va harakatlanuvchi tarkibni hisobga olgan holda uning proeksiyasi asosiga qadar bo'lgan vertikal masofa;
h_c - siljish ehtimoli bo'lgan blok uchun shu kabi masofa.
Kurs ishida koeffitsiyent П_с=1,144 ga teng; dinamik seysmiklik koeffitsiyenti quyidagiga teng bo'ladi: μ_с =0,01716
Seysma kuchi sirg'alib tushayotgan blok og'irlik markaziga qo'yilgan, uning gorizontga nisbatan qiyalik burchagi α=36⁰ uning noma’lumligida nolga teng deb, ya’ni eng nomaqbul, barqarorlik koeffitsiyentining kichik qiymatini beradigan yo'nalishi olinadi. Amaliy hisob-kitoblar uchun, seysma kuchi sirg'alib tushayotgan blokning yuzasiga qo'yilgan bo'lib, bu haqiqiy qiymatga nisbatan barqarorlikning hisobiy koeffitsiyentini birmuncha kamaytiradi.
Blokda seysma sharoitlarda amal qilayotgan filtratsiya (gidrodinamik) kuchi quyidagiga teng:
Д_с =
bu yerda: γ_в =10; suvning hajmiy kuchi.
J₀=0,10 eksfiltrlanadigan suvlar depressiya egri chizig'ining o'rtacha qiyaligi
Ω=309.61 m² ehtimoliy siljish bloki maydonining bir qismi. Uning orqali suv ko'tarmadan eksfiltrlanadi (oqib chiqadi) (8-rasmdagi sxemada shtrixlangan).
Д_с - kuch suvga to'yingan, sirg'alib tushayotgan pona maydoni bir qismining og'irlik markaziga qo'yilgan. Biroq amaliy hisob-kitoblarda Д_с kuchi sirg'alish yuzasida joylashadi deb qabul qilinadi.
Qabul qilingan N.S. Orduyans hisobiy modeliga muvofiq qayirdagi ko'tarma tanasida quyidagicha bo'lishi mumkin:

1. 
   tabiiy namlik, unga qayir suvi, uning solishtirma og'irligi γ_sr ta’sir ko'rsatmaydi. Bu grunt ko'tarmaning yuqori zonasida joylashadi γ_sr,⁼19,31 kN/m³;
   
2. 
   suv bilan yaxlit (uzluksiz) kapillyar to'yinish, bu qo'shimcha yuklama hisoblanadi, shuning uchun gruntning brutto solishtirma og'irligi:
   

γ_бр = , kN/m³
bu yerda: γ_s - ko'tarma grunt zarrachalarining solishtirma og'irligi, vazifaga ko'ra γ_s = 27.4 kN/m³ ;
γ_в – suvning solishtirma og'irligi, γ_в= 10 kN/m³;
е_оср – ko'tarma g'ovakliligining o'rtacha koeffitsiyenti, е_оср =0,70 (sm.p.1.1.5). d_кап - suvning kapillyar ko'tarilish balandligi [6] ga muvofiq d_kap supes uchun 1,0 m, suglinok uchun 1.6 m.
γ_бр= 20.24 kN/m³;

3. 
   Qayir suvi bilan to'yingan. Asos suv o'tkazmaydigan bo'lganida aksilbosim yuzaga keladi va gruntning solishtirma og'irligi suvning muvozanatlovchi ta’sirini hisobga olgan holda aniqlanadi:
   

γ_св = γ_св =10.24 kN/m³;

4. 
   γ = γ_осн ga ega bo'lgan asos grunti
   

kN/m³
Bu yerda: e_osn – asos grunti g'ovakliligining hisobiy koeffitsiyenti,
kompression egri chiziq bo'yicha aniqlangan σ_о bo'lgan holida, ko'tarma asosida nuqtada hisoblab aniqlangan (4- rasm, 2-jadv.) e_osn = 0,636
γ_осн–asos grunti zarrachalarining solishtirma og'irligi, vazifaga muvofiq γ_осн= 26,5 kN/m³;
W_osn - asos grunti namligi, vazifaga muvofiq W_osn=19.8%
γ_осн = kN/m³ ;
Ko'tarma asosi suv o'tkazadigan deb qabul qilinganligi sababli, bu holda asos gruntining solishtirma og'irligi quyidagiga teng:
γ_осн= γ_восн = ; kN/m³
Ko'tarma va asos tanasi grunti suvga to'yinganida siljishga qarshilik kamaytirilib, shu tufayli bir qismi chegarasida yuz beradigan, to'yingan gruntda bo'lib o'tadigan siljishi mumkin bo'lgan yuzaning barqarorlik hisob-kitoblarida uning parametrlari quyidagiga teng:

Shu tarzda, hisob-kitoblarda quyidagilar qabul qilingan: ko'tarma tana­si nam gruntining solishtirma ilashishiga teng. Ko'tarma tanasi quruq gruntining ishqalanish koeffitsiyenti f = tgφ = tg(23.9)=0,443; nam gruntniki f^в= 0,75f =0,332 ko'tarma asosining nam grunti f^в_осн= 0,75 tgφ_осн =0,312
Hisobiy sxema 8-rasmda berilgan. 1.1.1 band, 1-rasmda loyihalashtirilgan ko'tarmaning ko'ndalang profiliga ega bo'lib, hamda grunt soxta ustunchalari balandligi h_vs va h_p ni bilib, ko'tarma barqarorlik koeffitsiyentlarini aniqlash uchun hisobiy sxemani tuzish mumkin bo'ladi.
Tajriba siljishning ehtimoliy egri chiziqlari t orqali o'tishini ko'rsatadi. To'g'ri chiziqli kesik taglari va nuqtalardan biri: yer polotnosi o'qi bo'yicha 1 nuqtada, shpalalar ostidan esa 2, 3, hamda kamdan-kam hollarda 4, 5, 6, 7 nuqtalar orqali o'tadi.
Kurs ishida berilgan nuqtalar A va 4 hisoblanadi. O'pirilish egri chiziqlari markazlari liniyasi eng keng tarqalgan usul bo'yicha quyidagicha aniqlanadi: Bo'linmalari nuqtada gorizontga nisbatan 36° burchak ostida chiziq o'tkazilib (yer polotnosini loyihalashtirishning ko'p yillik tajribasi asosida aniqlangan), keyin A4 xordasi o'tkaziladi. Xorda markazidan perpendikulyar tiklanib, peфendikulyar va qiya chiziqning kesishuv markazi o'pirilish egri chizig'ining markazi bo'ladi.
Shundan so'ng siljishi mumkin bo'lgan butun blok qator ana shunday otseklarga bo'linib, har bir otsek chegarasida uning mavjudlik sharoitlarini deyarli bir xil, siljish yuzasini esa - sath deb hisoblash mumkin bo'lsin. Har bir i-otsek uchun tashqi, unga ta’sir ko'rsatadigan kuchlar (gravitatsion, seysmik, filtratsion) va ushbu kuchlarga teng ta’sir qiladiganlarning tarkibiy qismini tashkil etgan tangension T_i va normal N_i kuchlar aniqlanadi. Siljish yuzasi bo'ylab har bir i-otsekda ilashish C_i l_i va ishqalanish f_i N_i kuchlari amal qiladi.
Agar T_iud ga teng bo'lgan tangensial tarkibiy qism T_i ehtimoliy siljish yo'nalishiga teskari tarafga yo'llangan bo'lsa, tutib turuvchi, aks holda T_i = T_isdv kuchi siljituvchi kuch hisoblanadi.