ISSN 2304-6600 (Online)
ISSN 1997-0935 (Print)



Учет ударного воздействия при движении поездов метрополитена в расчете компонентов напряженно-деформированного состояния на контуре тоннельной обделки

  • Митрошин Василий Александрович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
  • Мондрус Владимир Львович - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)
DOI: 10.22227/1997-0935.2021.1.41-48
Страницы: 41-48
Введение. Расширение городских территорий, уплотнение городской среды приводят к необходимости обеспечения бесперебойного транспортного сообщения между районами. Метрополитен — современный вид транспорта, строительство и эксплуатация которого возможны под землей. Метрополитен является и источником повышенных вибраций, которые негативно сказываются на комфорте жизни людей и высокотехнологичных производственных процессах. Основное влияние на уровень вибрации на поверхности грунта или строительных конструкциях оказывают скорость поезда, его вес, количество дефектов на колесах и рельсах, геологическое строение площадки, условия заложения трассы метрополитена, удаленность точек монтажа измерительного оборудования. Рассмотрено воздействие движущихся поездов метрополитена на тоннельную обделку, а также наезд колеса на стык рельсовых плетей. Материалы и методы. В основе решения задачи о нахождении напряжений на границе тоннельной обделки от подвижного состава метрополитена при ударе на стыке рельсов лежит известная задача расчета балки на упругом основании. Аналитическое решение и графики получены при помощи программного комплекса MathCAD. Результаты. Решена задача о нахождении напряжений на границе тоннельной обделки от подвижного состава метрополитена при ударе на стыке рельсов. Построены графики прогибов изогнутой оси бесконечной балки, изгибающих моментов, а также напряжений на контуре тоннельной обделки. Получены нормальные напряжения на контуре тоннеля с помощью разложения внешней нагрузки в ряды Фурье. Выводы. Полученные в результате расчета данные используются в дальнейшем в задачах нахождения волнового поля в сплошной упругой среде с помощью методов последовательных волновых приближений и компенсирующих нагрузок.
  • метрополитен;
  • вибрация;
  • волновое поле;
  • колебания;
  • грунтовый массив;
  • распространение колебаний;
  • ударное взаимодействие;
  • стык рельсов;
Литература
  1. Дашевский М.А., Моторин В.В. Эффективная конструкция виброзащитного верхнего строения пути метрополитена // Метро и тоннели. 2015. № 2. С. 28–33.
  2. Курбацкий Е.Н., Елгаев В.С. Воздействие на здания при проходке тоннелей // Мир транспорта. 2012. Т. 10. № 2 (40). С. 162–167.
  3. Sica G. Groundborne vibrations caused by railway construction and operation in buildings: design, implementation and analysis of measurement for assessment of human exposure : PhD thesis. University of Salford, United Kingdom, 2014. 322 p.
  4. Смирнов В.А. Методы размещения высокоточного оборудования в существующих зданиях // Жилищное строительство. 2012. № 6. С. 76–77.
  5. Мондрус В.Л., Смирнов В.А. Численное моделирование нелинейной системы виброзащиты трансмиссионного электронного микроскопа // Academia. Архитектура и строительство. 2012. № 3. С. 125–128.
  6. Дашевский М.А., Мондрус В.Л. Прогноз уровней вибрации зданий от движения поездов метрополитена // Промышленное и гражданское строительство. 2013. № 11. С. 52–54.
  7. Дашевский М.А., Мондрус В.Л., Сизов Д.К., Шутовский С.Н. Особенности устройства системы виброзащиты в существующих зданиях бывшей городской усадьбы XVIII–XIX вв., входящих в комплекс зданий ГМИИ им А.С. Пушкина // Научно-технический вестник Поволжья. 2013. № 6. С. 251–253.
  8. Vogiatzis K. Protection of the cultural heritage from underground Metro vibration & ground borne noise in Athens centre: The case of Kerameikos Archaeological Museum & Gazi Cultural centre // The International Journal of Acoustics and Vibration. 2012. Vol. 17. Issue 2. DOI: 10.20855/ijav.2012.17.2301
  9. Vogiatzis K.E., Kouroussis G. Prediction and efficient control of vibration mitigation using floating slabs: Practical application at Athens metro lines 2 and 3 // International Journal of Rail Transportation. 2015. Vol. 3. Issue 4. Pp. 215–232. DOI: 10.1080/23248378.2015.1076622
  10. Дашевский М.А. Защита зданий от вибраций, возбуждаемых движением поездов метрополитена : дис. ... д-ра техн. наук. М., 1991. 456 с.
  11. Глазков Д.А. Воздействие волновых полей техногенного происхождения на свайные фундаменты зданий и сооружений : дис. ... канд. техн. наук. М., 2006. 113 с.
  12. Антонов Н.А. Экспериментально-теоретическое исследование колебаний поверхности грунта при движении поездов метрополитена в тоннелях неглубокого заложения : дис. ... канд. техн. наук. М., 2006. 168 с.
  13. Колотовичев Ю.А. Задачи прогноза колебаний поверхности грунта при движении поездов метрополитена в тоннелях неглубокого заложения : дис. ... канд. техн. наук. М., 2010. 24 с.
  14. Kouroussis G., Alexandrou G., Connolly D.P., Vogiatzis K., Verlinden O. Railway-induced ground vibrations in the presence of local track irregularities and wheel flats // Proceedings of the 5th International Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering (COMPDYN 2015). 2015. DOI: 10.7712/120115.3378.582
  15. Kouroussis G., Connolly D.P., Alexandrou G., Vogiatzis K. Railway ground vibrations induced by wheel and rail singular defects // Vehicle System Dynamics. 2015. Vol. 53. Issue 10. Pp. 1500–1519. DOI: 10.1080/00423114.2015.1062116
  16. Thompson D.J., Kouroussis G., Ntotsios E. Modelling, simulation and evaluation of ground vibration caused by rail vehicles // Vehicle System Dynamics. 2019.Vol. 57. Issue 7. Pp. 936–983. DOI: 10.1080/00423114.2019.1602274
  17. Kouroussis G., Connolly D.P., Verlinden O. Railway-induced ground vibrations — a review of vehicle effects // International Journal of Rail Transportation. 2014. Vol. 2. Issue 2. Pp. 69–110. DOI: 10.1080/ 23248378.2014.897791
  18. Kouroussis G., Florentin J., Verlinden O. Ground vibrations induced by InterCity/InterRegion trains: A numerical prediction based on the multibody/finite element modeling approach // Journal of Vibration and Control. 2016. Vol. 22. Issue 20. Pp. 4192–4210. DOI: 10.1177/1077546315573914
  19. Bhore C.V., Andhare A.B., Padole P.M., Korde M.D. Analysis of track vibration for metro rail // Advances in Mechanical Engineering. 2020. Pp. 67–73. DOI: 10.1007/978-981-15-3639-7_9
  20. Vedala R.S., Reddy V. Analysis of ground vibrations due to metro trains by numerical modelling // Proceedings Volume of National Conference Advanced Trends in Civil Engineering & Sustainable Development. 2016. Pp. 44–51.
  21. Курбацкий Е.Н., Нгуен Ч.Т. Оценка вибрации тоннеля при движении сосредоточенных сил // Инженерно-строительный вестник Прикаспия. 2014. № 2 (8). С. 38–42.
  22. Kouroussis G., Connolly D., Alexandrou G., Vogiatzis K., Verlinden O. Modelling the singular rail and wheel surface defect for predicting railway ground vibration // Proceedings of the 22nd International Congress on Sound and Vibration. 2015.
  23. Mitroshin V., Mondrus V., Sizov D. Analysis of ground vibrations caused by the shallow subway // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 661. Issue 1. P. 012022. DOI: 10.1088/1757-899X/661/1/012022
  24. Коган А.Я., Пейч Ю.Л. Расчет нестационарного напряженно-деформированного состояния элементов конструкции пути в зоне стыка рельсов // Вестник ВНИИЖТ. 2002. № 2. C. 31–39.
СКАЧАТЬ (RUS)