Рабочая зона земляного полотна — зона под рельсошпальной решеткой ж.-д. пути, в которой реализуется динамическое силовое воздействие подвижного состава. Для определения рабочей зоны земляного полотна предложена схема расчета напряжений (рис. 3.14), основанная на следующих основных допущениях.
- Напряжения в земляном полотне определяются от уровня основной площадки, под которой понимается горизонтальная расчетная плоскость, проходящая через бровки земляного полотна на глубине h от подошвы шпалы.
- За расчетные сечения в земляном полотне (где возникают максимальные динамические напряжения) принимаются вертикальные сечения, проходящие через рельсовые нити. В других сечениях напряжения определяются функцией распределения Bt(xj), где Xj — расстояние на любом i-ом горизонте от оси колеи до расчетного сечения j.
- Давление от подошвы шпалы на грунтовый массив из зернистого материала (балластный слой и земляное полотно) передается в поперечном сечении пути по гиперболическим поверхностям Ха = 0, за пределами которых динамические напряжения практически отсутствуют.
- Изменение динамических напряжений по глубине земляного полотна в различных его сечениях определяется функцией затухания напряжений А, (г,), которая описывается экспоненциальными зависимостями вида A}(zt) = exp (~X}zt), где А, — коэффициенты затухания напряжений по глубине земляного полотна в вертикальных сечениях j от уровня основной площадки г, = /г, — ho; ht — глубина от подошвы шпалы до расчетной точки.
- Коэффициенты затухания А, принимаются в качестве интегрального параметра, характеризующего силы внутреннего сопротивления грунта земляного полотна при динамическом воздействии подвижного состава. Приняты следующие обозначения: Ар, Ак и Ао — коэффициенты затухания напряжений соответственно под рельсами, концами шпал и по оси колеи. Экспериментально установлено, что коэффициенты затухания увеличиваются с ростом скорости движения поездов v в линейной зависимости k = al + bJv.
С учетом принятых допущений и приведенной на рис. 3.14 расчетной схемы динамические напряжения в любой точке насыпи а, определяются по формуле: а=A(zt)Bt(x}). Входящие в эту формулу параметры устанавливают на основе экспериментальных и расчетно-теоретических данных.
Предложенный метод позволяет определять границы рабочей зоны по глубине и в поперечном сечении насыпи; оценить влияние скоростей движения поездов, в том числе и на скоростных магистралях; выделить отдельные зоны с повышенной динамической активностью; предложить модель напряженного состояния насыпи.
