Научная статья на тему 'Эффективная виброзащита верхнего строения пути метрополитена'

Эффективная виброзащита верхнего строения пути метрополитена Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
881
131
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ / ПОЛУШПАЛА / ВИБРОЗАЩИТНАЯ ОБОЛОЧКА / ЭФФЕКТИВНОСТЬ / UPPER TRACK STRUCTURE / HALF-SLEEPER / VIBROPROTECTIVE SHELL / EFFICIENCY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Дашевский Михаил Аронович, Мондрус Владимир Львович, Моторин Владимир Владимирович

Движение подземных метропоездов связано с генерацией вибрации тоннельных конструкций, передаваемой через грунт на окружающие здания. У возникающей при этом задачи защиты от вибрации две проблемы. Первая «ножницы» между требованием безопасности движения, не допускающим смещений верхнего строения пути (ВСП) более чем на 5 мм, и эффективностью гашения вибрации, неразрывно связанной с необходимостью малой жёсткости опорного элемента гасящего устройства. Вторая обеспечение технологичности конструкции виброзащиты, что делало бы её применимой для различных типов ВСП. В статье представлены идеология решения этих проблем и конструкция, созданная на основе этой идеологии. Суть решения первой проблемы включение в работу дополнительной жёсткости только при движении метро-поездов с максимальной (расчётной нормированной) нагрузкой. Новая эффективная конструкция виброзащиты верхнего строения пути метрополитена VSP-2014 на полушпалах LVT-M, включающая опорный элемент с тремя разновысокими перфорированными выступами и ребристые боковые элементы, позволяет с помощью низкой собственной частоты колебаний «отстроиться» от вертикальной и горизонтальной вибрации, генерируемой метропоездом. Средний выступ большой жёсткости выполняется ниже крайних на расчётную величину и включается в работу при выборке этой величины во время движения поезда с предельной (нормативной) нагрузкой. Вторая проблема создание системы виброзащиты, приспособляемой к типам ВСП на полушпалах различного вида, решается с помощью применения оболочки из опорного и боковых элементов в виде сборной конструкции. Для подтверждения правильности предложенных решений виброизолированного ВСП приведены спектры для обычного и виброзащитного пути (реализация проектной разработки 2003 года для полушпал типа «АБВ»). Представлены механизм автоматического включения среднего опорного выступа VSP-2014 для полу-шпалы LVTM при движении метропоезда с нормативной нагрузкой, инженерная методика расчёта перемещений опорного и боковых элементов и определение эффективности гашения вертикальной и горизонтальной вибрации с помощью виброзащитной системы VSP.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Дашевский Михаил Аронович, Мондрус Владимир Львович, Моторин Владимир Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The movement of metrotrainsis connected with generation of the vibration of tunnel designs transmitted through soil on surrounding buildings. At this problem two parties. The first a problem of "scissors" between the movement safety requirement which is not allowing shifts of VSP more than 5 mm and a problem of effective clearing of the vibration inseparably linked with the need for low stiffness of the supporting quenching device. The second the technological effectiveness of a design allowing to adapt it for modifications of the VSP types for various combinations of arrangement of VSP. The article presents the ideology of solving these problems and a design based on this ideology. The essence of solving the first problem is the inclusion of additional rigidity only when moving metro trains with a maximum (rated normalized)load. The new efficient structure of the LVTM / VSP2014 subway structure includes a supporting element with three different projections, which allows it to "detach" from the vertical and horizontal vibrations generated by the metro train. In this case, the average element is lower than the extreme value by the calculated value, when the sample is sampled when the normative load moves; an average protrusion of high rigidity is included in the work. Another problem is the creation of a structure that is adapted to a variety of VSPs on the half-sleepers of various types, is solved by using perforated support elements in the protrusions. To confirm the correctness of the proposed solutions of the vibration-proof VSP, spectra for the conventional and vibro-protective path are given (implementation of the design development of 2003 for half-sleepers of the "ABV" type). The engineering method for calculating the movements of rubber perforated elements is presented, as well as the mechanism for automatically switching the middle support protrusion perforated VSP2014 for the LVTM half-track when the metro train is moving with the normativeload. Calculations of the quenching efficiency of vertical and horizontal vibration with the VSP vibration protection system on LVTM half-sleeves are presented.

Текст научной работы на тему «Эффективная виброзащита верхнего строения пути метрополитена»

Эффективная виброзащита верхнего строения пути метрополитена

М.А.Дашевский, ООО «Вибросейсмозащита», Москва

В.Л.Мондрус, НИУ МГСУ, Москва

В.В.Моторин, ООО «Вибросейсмозащита», Москва

Движение подземных метропоездов связано с генерацией вибрации тоннельных конструкций, передаваемой через грунт на окружающие здания. У возникающей при этом задачи защиты от вибрации - две проблемы. Первая - «ножницы» между требованием безопасности движения, не допускающим смещений верхнего строения пути (ВСП) более чем на 5 мм, и эффективностью гашения вибрации, неразрывно связанной с необходимостью малой жёсткости опорного элемента гасящего устройства. Вторая - обеспечение технологичности конструкции виброзащиты, что делало бы её применимой для различных типов ВСП.

В статье представлены идеология решения этих проблем и конструкция, созданная на основе этой идеологии. Суть решения первой проблемы - включение в работу дополнительной жёсткости только при движении метро-поездов с максимальной (расчётной нормированной) нагрузкой. Новая эффективная конструкция виброзащиты верхнего строения пути метрополитена VSP-2014 на полушпалах LVT-M, включающая опорный элемент с тремя разновысокими перфорированными выступами и ребристые боковые элементы, позволяет с помощью низкой собственной частоты колебаний «отстроиться» от вертикальной и горизонтальной вибрации, генерируемой метропоездом. Средний выступ большой жёсткости выполняется ниже крайних на расчётную величину и включается в работу при выборке этой величины во время движения поезда с предельной (нормативной) нагрузкой. Вторая проблема - создание системы виброзащиты, приспособляемой к типам ВСП на полушпалах различного вида, решается с помощью применения оболочки из опорного и боковых элементов в виде сборной конструкции. Для подтверждения правильности предложенных решений виброизолированного ВСП приведены спектры для обычного и виброзащитного пути (реализация проектной разработки 2003 года для полушпал типа «АБВ»). Представлены механизм автоматического включения среднего опорного выступа VSP-2014 для полушпалы LVT- М при движении метропоезда с нормативной нагрузкой, инженерная методика расчёта перемещений опорного и боковых элементов и определение эффективности гашения вертикальной и горизонтальной вибрации с помощью виброзащитной системы VSP.

Ключевые слова: верхнее строение пути, полушпала, виброзащитная оболочка, эффективность.

Effective Vibroprotection of the Underground Upper Track Structure

M.A.Dashevsky, LLC "Vibroseismozaschita", Moscow V.L.Mondrus, The Moscow State University of Civil Engineering, Moscow

V.V.Motorin, LLC "Vibroseismozaschita", Moscow The movement of metrotrainsis connected with generation of the vibration of tunnel designs transmitted through soil on surrounding buildings. At this problem - two parties. The first - a problem of "scissors" between the movement safety requirement which is not allowing shifts of VSP more than 5 mm and a problem of effective clearing of the vibration inseparably linked with the need for low stiffness of the supporting quenching device. The second - the technological effectiveness of a design allowing to adapt it for modifications of the VSP types for various combinations of arrangement of VSP.

The article presents the ideology of solving these problems and a design based on this ideology. The essence of solving the first problem is the inclusion of additional rigidity only when moving metro trains with a maximum (rated normalized)load. The new efficient structure of the LVTM / VSP2014 subway structure includes a supporting element with three different projections, which allows it to "detach" from the vertical and horizontal vibrations generated by the metro train. In this case, the average element islower than the extreme value by the calculated value, when the sample is sampled when the normativeload moves; an average protrusion of high rigidity is included in the work.

Another problem is the creation of a structure that is adapted to a variety of VSPs on the half-sleepers of various types, is solved by using perforated support elements in the protrusions. To confirm the correctness of the proposed solutions of the vibration-proof VSP, spectra for the conventional and vibro-protective path are given (implementation of the design development of 2003 for half-sleepers of the "ABV" type). The engineering method for calculating the movements of rubber perforated elements is presented, as well as the mechanism for automatically switching the middle support protrusion perforated VSP2014 for the LVTM half-track when the metro train is moving with the normativeload. Calculations of the quenching efficiency of vertical and horizontal vibration with the VSP vibration protection system on LVTM half-sleeves are presented.

Keywords: upper track structure, half-sleeper, vibroprotective shell, efficiency.

Введение

Данная статья посвящена вопросам создания и реализации систем по снижению излучения вибрации конструкцией верхнего строения пути (ВСП) метрополитена -с целью виброзащиты зданий и сооружений, расположенных в санитарной зоне метрополитена. Движение подземных метропоездов связано с генерацией вибрации тоннельных конструкций, передаваемой через грунт на окружающие здания. И хотя метрополитен в Москве был пущен в 1935 году, проблема создания в России надёжного и технологичного устройства виброизолированного верхнего строения пути (ВСП), обеспечивающего защиту зданий и сооружений от вибрации и связанного с ней структурного шума, до сих пор является темой многочисленных статей [1-6], но по-прежнему не решена. У этой проблемы - две стороны. Первая - «ножницы» между требованием безопасности движения, не допускающим смещений ВСП более чем на 5 мм, и задачей эффективного гашения вибрации, неразрывно связанной с необходимостью малой жёсткости опорного гасящего устройства. Вторая - необходимость создания технологичной конструкции, позволяющей приспосабливать её к видоизменениям типов ВСП. В статье представлена идеология решения этих проблем и конструкция, созданная на основе этой идеологии.

Суть решения первой проблемы - включение дополнительной жёсткости только при движении метропоездов с максимальной (расчётной нормированной) нагрузкой. Новая эффективная конструкция <^Р-2014» верхнего строения пути метрополитена размещается на полушпалах LVT-M и является вариантом виброзащитной резиновой сборной оболочки типа <ЖР», включающей опорный элемент с тремя разновысокими перфорированными выступами и ребристые боковые элементы (разработка 2014 года), что позволяет «отстроиться» от вертикальной и горизонтальной вибрации, генерируемой метропоездом. При этом средний выступ большой жёсткости выполняется ниже крайних на расчётную величину, при выборке которой, в случае движении нормативной нагрузки, он включается в работу, благодаря чему предельное смещение не может быть превзойдено. Таким образом, при движении обычных «ночных» и большинства «дневных» поездов по ВСП малой жёсткости требование безопасности не нарушается, а при движении поезда с максимальной нагрузкой автоматически включается дополнительная жёсткость в виде среднего выступа.

Вторая проблема - создание конструкции, легко приспособляемой к разнообразию ВСП на полушпалах различного типа, решается с помощью применения виброзащитной сборной резиновой оболочки. Для конкретного типа полушпалы корректируются параметры боковых ребристых элементов, а за счёт изменения количества и диаметра отверстий в опорном элементе изменяется главный фактор при расчете жесткости опорных выступов - отношение площади опорной поверхности резинового выступа к площади его боковой поверхности.

В качестве исходных расчётных нагрузок, одинаковых для всех типов ВСП, принимаются нагрузки от четырёхосного вагона, передаваемые на путь в ночное время (до 36 пассажиров), дневное время (до 120 пассажиров) и максимальные, соответствующие ГОСТ [11] (600 КН: по 150 КН на каждую ось). Вес пустого вагона составляет 330 КН (включая две тележки с колёсными парами - 2*75 КН). Эпюра шпал - стандартная, 0,61 м между осями, база нагрузок соответствует ГОСТ (база тележки между осями колесных пар - 2,1 м, расстояние между осями внутренних пар колёс - 10,9 м, расстояние между осями крайних колёсных пар соседних вагонов - 4,0 м, габарит вагона - 19,0 м). Незначительные колебания в величинах этих параметров для разных вагонов не влияют на итоговую оценку виброзащитных свойств рассматриваемых конструкций ВСП.

1.Определение нагрузок на полушпалу

Вес пустого вагона с двумя тележками и восемью колёсными парами составляет Р0 = 330 КН. Рельс, нагруженный сосредоточенными нагрузками от колёс и опёртый на дискретно установленные полушпалы (ВСП), рассматривается как балка на сплошном (усреднённом) упругом основании. На основании анализа эпюры отпора основания принято, что нагрузка от колеса распространяется на три полушпалы, колеблясь в зависимости от усреднённой погонной жёсткости виброзащиты на расчётном участке. Эта жёсткость и является коэффициентом постели в модели ВСП. Расчётный участок - база тележки (2,1 м).

Расчётные нагрузки на колесо и полушпалу:

а) ночной вагон

Р1 = (330 КН + 0,75КН х 36 чел.)/8 = 44,625 КН; на грузка на полушпалу: Р1ПШ = 44,625/3,0 = 14,875 КН; с учётом веса рельса и полушпалы Р1ПШ = (15,3 + РП) КН;

б) реальный дневной нагруженный вагон

Р2 = (330 КН + 0,75 КН х 120 чел.)/8 = 52,50 КН; на грузка на полушпалу: Р2ПШ = 52,50/3,0 = 17,50 КН; с учётом веса рельса и полущпалы Р2ПШ = (17,9 + РП) КН;

в) нормативный загруженный вагон Р3 = 600,00/8 = 75,0 КН;

на грузка на полушпалу Р3ПШ = 75,0/3,0 = 25,0 КН; с учётом рельса и полушпалы Р1ПШ = (25,4 + РП) КН.

Предполагается, что в колебательном процессе принимают участие только неподрессоренные массы тележек с колёсами и масса участка ВСП (рельс длиной 0,61 м, полушпала, крепление; масса участка рельса с полушпалой тр = 67,0 кг). Масса собственно вагона с пассажирами вследствие мягкой подвески в колебательном процессе не участвует, но вместе с тележками и колёсами является квазистатической нагрузкой для верхнего строения пути. Вес двух колеблющихся неподрессоренных тележек (с четырьмя колёсами каждая): 2РТ = 150 КН; масса, в расчёте на одно колесо, т = 150/8/9,81 = 1906,2 кг; масса тележки в расчёте на одну полушпалу рассмотрена для случая распределения нагрузки от колеса на три полушпалы: т = 635,4 кг, с учётом массы рельса и полушпалы ЬУТ-М т = 751,3 кг.

2.Системы «VSP-2003» и <^Р-2013»

а) Решение задачи защиты от вибрации

Для решения задачи уменьшения вибрации, вызываемой движением метропоездов, в НТЦ «Вибросейсмозащита» в 2003 году была разработана конструкция виброзащитной резиновой оболочки для полушпал типа <ЖР» («ЖР-2003»), предназначенная для снижения вибрации, передаваемой на тоннель верхним строением пути (ВСП) [7]. Конструкция защищена патентом РФ. Виброзащитная оболочка размещается на полушпалах из композита (фирмы «АБВ» или аналогичных), что обеспечивает точную сборку оболочки и гарантирует её эффективную и надёжную работу. Резиновая оболочка представляет собой прилегающий к полушпале нижний опорный элемент с разновысокими выступами и систему боковых ребристых элементов - пластин. Вся конструкция помещена в короб из стеклофибробетона. По результатам реализации система «ЖР-2003» была модифицирована в ЖР-2013» (рис. 1): разница высот выступов увеличена до 3,7 мм, увеличены длины крайних выступов и уменьшена длина среднего и увеличены длины крайних выступов.

б) Основной принцип виброзащиты

Основным принципом эффективной виброзащиты является разновысокость крайних и среднего выступов опорного элемента. В конструкции нижнего, опорного элемента были совмещены требования эффективной виброзащиты в ночное время от вертикальной вибрации и требование безопасности движения, а именно, ограничение осадки пути до Д = 5*10-3 м при движении поезда с максимальной временной нагрузкой по ГОСТ. С этой целью нижний опорный элемент оболочки выполняется в виде резиновой пластины толщиной 10-2 м с выступающими из неё тремя прямоугольными разновысокими выступами (два одинаковых крайних и один - средний, ниже крайних на 3,7*10-3 м). При прохождении малонагру-женного поезда (0в = 60% Qmax) происходит упругая осадка только выступов большей высоты - с частичной выборкой зазора Д = 3,7*10-3 м, чем обеспечивается минимальная динамическая жёсткость и, соответственно, минимальная частота собственных колебаний верхнего строения пути. Эффективность виброзащиты при этом будет максимальной, что и требуется для обеспечения комфорта в ночное время суток. При увеличении статической нагрузки, вызванной прохождением полностью нагруженного ежедневного среднего поезда = 70%Qm¡J в дневное время, происходит полная

'////////// / / /////////А гп ////////// у/////////, /////////Л 71 о 1Г>

V 10 95 70 120 10 95 10 о

550

Рис. 1. Опорный элемент VSP-2013

выборка зазора, равного 3,7 мм, и частичное сжатие среднего элемента (Дполн = 4,5*10-3 м); полное включение в работу выступа меньшей высоты происходит только при ситуациях, когда вагон максимально нагружен = 100% Qmax).

Динамическая жёсткость опорного элемента при этом существенно возрастёт, но в то же время полная упругая осадка крайних выступов не превысит величины 5,0*10-3 м -предельно допустимой по условиям безопасности движения. Для этого расчётного случая за счёт повышения жёсткости опорного элемента эффективность виброзащиты существенно понижается, но такое снижение происходит только во время прохождения максимально нагруженных составов, с нагрузкой по [11] (150 КН на ось).

Виброзащиту от горизонтальной вибрации обеспечивают ребристые пластины, вложенные в пространство между боковыми плоскостями шпалы и бортами опорного элемента оболочки. Установленные в коробе боковые элементы с наружной стороны системой «ласточкин хвост» заделаны в путевой бетон, а на внутренней стороне имеют горизонтальные рёбра трапецеидального сечения, опёртые на грани полушпалы.

При воздействии горизонтальных статических и динамических нагрузок горизонтальные рёбра в боковых элементах работают на сжатие, обеспечивая как эффективную защиту от вибраций горизонтального направления, так и защиту от увода пути при колебаниях. Система «ласточкин хвост» предупреждает «выползание» боковых оболочек из короба под действием вибрации.

Для изготовления оболочки применяется созданная в России для целей виброзащиты резина специальной марки на основе синтетического каучука, отличающаяся повышенным затуханием колебаний и малой склонностью к старению. Резина марки ИРП 7-30-14-102 имеет твердость 48-52 ед. (по Шору - тип А), модули упругости «по материалу» (без учёта коэффициента формы рабочих элементов) - равновесный Ею = 1,01 МПа, мгновенный Е0 = 1,836 МПа; коэффициент потерь у = 0,13 [3].

На основании результатов ускоренных климатических испытаний (УКИ) гарантируемый заводом-изготовителем и ООО «Вибросейсмозащита» срок службы изделия из этой резины составляет не менее сорока лет.

в) Эффективность реализованной виброизоляции ВСП-2003

Представленные ниже на рисунках 2 и 3 спектры колебаний грунта вблизи трассы при прохождении одного и того же поезда по виброизолированному и обычному участкам (точки измерений Т1 и Т2) наглядно демонстрируют эффективность виброзащитной системы ЖР». Пооктавная эффективность (усреднённая по октаве) не может дать полного представления о действительной эффективности виброизоляции ВСП, так как эта эффективность в диапазоне частот 15-30 Гц сильно зависит от собственной частоты опорного виброизолятора и от спек-

тра собственных частот тоннельной обделки. Правильную картину эффективности виброзащиты можно получить только с помощью реального спектра с разрешением не более 2 Гц (табл. 1).

Б. Применение системы УЗР/1^Т-М для защиты от вертикальной вибрации. Геометрия опорного элемента На рисунке 3 приведены план и разрез опорного элемента VSP для полушпалы LVT-M. Подстилающая резиновая пластина

3. Система <^Р-2014» на полушпалах LVT-M.

Корректировка системы ВСП

А. Конструктивное решение системы VSP для полушпалы Ш-М

Основная корректировка конструкции VSP для полушпал типа LVT стала возможной вследствие увеличения размеров опорной поверхности полушпал и состояла в применении перфорации в опорном элементе. Дополнительная свободная поверхность опорного элемента, возникшая вследствие его перфорации, снизила динамическую жёсткость и собственную частоту <^Р».

Необходимость усовершенствования системы <^Р»/ LVT-M1 [8] применительно к задачам устройства виброзащиты верхнего строения пути вызвана принятием полушпал LVT-M в качестве основных. На этих полушпалах также устанавливается система VSP в виде сборной резиновой ребристой оболочки и опорного элемента в виде трёх перфорированных разновысоких выступов, объединённых общей резиновой пластиной.

Полушпала LVT-M уже и длиннее полушпалы LVT-M1 и не симметрична в продольном направлении, так как имеет наклон верхней плоскости по длине полушпалы и трапециевидную форму в плане, поэтому вся геометрия оболочки потребовала коррекции. В задачу корректировки входило сохранение основных функциональных параметров сборной резиновой оболочки - эффективности, технологичности монтажа и минимально возможного расхода резины.

Таблица 1. Эффективность виброизоляции ВСП по измерениям на улице 1905 года (грунт)

Частота, Гц Невиброизолированный путь, /., дБ Виброизолированный путь, /., дБ ли ДБ

17-18 63,9 70,8 +6,9'

25-27 88,3 82,6 -5,8"

36-38 93,5 75,4 -18,1

48-50 93,8 71,8 -22,0

65,2-68,5 97,2 66,7 -30,5

76 100,4 66,7 -33,7

Рис. 2. Т.1. Спектр ускорения. Виброизолированный участок. Ближний поезд

Примечания:

*Всплеск на резонансной частоте виброизолятора f = 17,8-18,1 Гц **Первая собственная частота кольца тоннельной обделки f = 27-28 Гц

Рис. 3. Т.2. Спектр ускорения. Невиброизолированный участок. Ближний поезд

имеет трапециевидную форму в плане и размеры, аналогичные размерам основания полушпалы. Весь опорный элемент также разбивается на три выступа, в которых для снижения жёсткости резины при сжатии предусмотрены внутренние свободные поверхности - вертикальные отверстия (перфорация). Методика расчёта коэффициента формы изделия приведена в [9]. Крайние выступы, которые выше среднего на 4 мм, воспринимают всю нагрузку как от ночных, так и от дневных поездов, а средний выступ включается только при

Рис. 3. Опорный элемент VSP на полушпале LVT-M

Рис. 4. Расчёт полушпалы VSP/LVT-M при горизонтальных колебаниях

Рис. 5. Система VSP. Пластины и опорный элемент на полушпале LVT-M

действии нормативной нагрузки [10], после чего все три части работают совместно.

В. Параметры предельной (нормативной) поездной нагрузки

Параметры соответствуют стандартам России: нагрузка на полушпалу от подвижного состава РПШ = 75КН/3,0 = 25КН. Предполагается, что в колебательном процессе принимают участие только неподрессоренные массы тележек с колёсами и масса участка ВСП (рельс длиной 61 см, полушпала, крепление). Масса участка рельса с полушпалой LVT-M тр = 116 кг. Масса тележки в расчете на одну полушпалу (см. выше) составляет тТ = 635,3 кг; полная масса с учётом массы рельса и полушпалы тП = 751,3 кг.

Г. Эффективность виброзащиты в ночное время при

вертикальных колебаниях

Нагрузка на полушпалу Р = 15035 Н; (Р1Е1 + ^3Е3) = 23294 х 4,441 + 21592 х 4,545 = 201476 Н; £ = Р/^Е^ ^3Е3) = 0,0741; Д = Ж/(1 + ^ = 3,45 мм; Сдин = С (1 + 3) = (^Е + ^ + 1)2/Н0 = 4648826 Н/м; масса нагруженной полушпалы для ночного и дневного поездов т = 116 + 635,3 = 751,3 кг; т2 = С/т= 6187,71; т = 78,66 рад/с; /0 = ю/2л ~ 12,5 Гц. Эффективность виброзащиты в октаве 31,5 Гц L = 20Щ31,5//0)2- 1] = 14,6 дБ. Эффективность виброзащиты в октаве 31,5 Гц при ударе (прохождение стыка) составляет Ь =40^(31,5/12,5) = 16,1 дБ. При дневной нагрузке (120 человек в вагоне, полная нагрузка на полушпалу 18,64 КН) зазор между выступами также не выбирается и средний выступ в работу не вступает. Требование безопасности движения выполнено: при действии нормативной нагрузки осадка пути не превышает 5 мм.

Д. Эффективность системы VSP/LVT-M при защите от

горизонтальной вибрации

Как и в системе VSP/LVT-M1 [8], деталями системы, обеспечивающими защиту от горизонтальной вибрации, являются опорный элемент (работа на сдвиг при учёте силы трения) и боковые пластины (две продольные и две поперечные, торцевые) с тремя рядами прерывистых внутренних рёбер переменной высоты (рис. 4 и 5). Полная вертикальная нагрузка на полушпалу от «ночного» поезда с учётом рельса и полушпалы Р1 = 15,035 КН, для «дневного» поезда Р2 = 18,64 КН; неподрессоренная масса с учётом рельса и полушпалы, приходящаяся на одну полушпалу, для ночного и дневного поезда т = 751 кг. Свойства резины приведены выше в п. 2Б.

При расчёте горизонтальной жёсткости оболочки учтена работа двух крайних выступов опорного элемента на сдвиг и рёбер вертикальных пластин - на сжатие.

А. Жёсткость опорного элемента на сдвиг при Дху = 1 см (в «ночном» режиме работают крайние выступы) Схуоп = Один/ И0П х(^1оп + ^3оп) = 530,1 КН/м.

Б. Жёсткость ребер, собственная частота и эффективность виброзащиты при колебаниях вдоль пути: жесткость С сумм = 6602 КН/м, собственная частота колебаний О =

у 01

Таблица 2. Сравнительная эффективность виброзащитных систем типа «VSP»

№ Тип системы Эффективность системы в дБ

25 Гц Октава 31,5 Гц Октава 63 Гц

1 Проектный прогноз Р/АБВ - 2003/02 = 17,5 Гц -0,35 -7,0 -21,5

2 Реализация на перегоне «Беговая» - «Улица 1905 года» (/о2 = 17,8 Гц) с учётом резонанса тоннельной обделки на частотах 25-27 Гц +5,7 резонанс! -(18-22) -(31,5 - 33,7)

5 Проект \/БР / 1\1Т- М /о; =12,6 Гц /ох = 14,9 Гц /оу = 12,2 Гц -9,7 -5,2 -10,1 -14,7 -10,8 -15,1 -27,9 -24,5 -28,2

1/2лх(6602000/751)05 = 14,93 Гц, эффективность в октаве 31,5 Гц, Ly31-5 ~ 10,8 дБ, при ударе Ly315 ~ 13,0 дБ.

В. Жёсткость ребер, собственная частота и эффективность виброзащиты при колебаниях поперек пути: жёсткость

С сумм = 2071 + 1782 + 530,0 = 4383 КН/м, собственная

y

частота колебаний /01у = 1/2л*(4383000/751)0-5 ~ 12,2 Гц, эффективность в октаве 31,5 Гц, L 315 = 15,1 дБ, при ударе

L 315 = 16,5 дБ.

у ' ^

4. Выводы и рекомендации

1. Наиболее перспективной конструкцией верхнего строения пути является система LVT. Однако эта система в варианте стандартной поставки не приспособлена к решению задачи снижения вибрации применительно к грунтовым условиям московского региона, поскольку здесь отсутствуют скальные участки и преобладают песчано-глинистые грунты. Для таких грунтов характерно преобладание в спектре низких частот (20-40 Гц), близких к собственным частотам стандартных полушпал LVT-HA и LVT-M (22-27 Гц). Вследствие близости этих частот собственным частотам перекрытий указанные полушпалы могут явиться дополнительными усилителями вибрации. Поэтому применение невиброизолированных полушпал LVT-HA и LVT-M для виброзащиты является рискованным.

2. На тех участках, где в соответствии с [10] требуются виброзащитные мероприятия, целесообразно применять высокоэффективную систему VSP, реализованную в Москве в 2003 году на участке трассы ст. «Беговая» - ст. «Улица 1905 года» [7], с учётом модификации для установки на полушпалах LVT-M1 или LVT M.

3. Для полного перехода к полушпалам LVT-M1 или LVT-M с креплением рельса типа АРС необходимо осуществить комплекс проектных и научно-практических работ, связанных с выпуском скорректированных ТУ на резиновые изделия модифицированных систем VSP для LVT-M и LVT-M1.

4. Приведенные расчёты [8] подтвердили соблюдение всех норм СНиП 32-02-2003 (Актуализированная редакция)

[11] по устойчивости на криволинейных участках и в режиме торможения.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Литература

1. Дорман, И.Я. Борьба с вибрацией и шумом, создаваемыми поездами метрополитена / И.Я. Дорман. - М.: Оргтранс-строй, 1973. - 102 с.

2. Мрочек, Г. Эффективность использования резиновых амортизаторов / Г. Мрочек // Метрострой. - 1992. - № 2. - С. 14-15.

3. Кравченко, Н.Л. Путь с лежневым железобетонным подрельсовым основанием / Н.Л. Кравченко // Метрострой.

- 1986. - № 5. - С. 27-29.

4. Виброизолированная конструкция нижнего строения пути / А. Горст, И. Дорман, Г. Богомолов, Ю. Муромцев // Метрострой. - 1981. - № 2. - С. 13-15.

5. Кремер, В. Исследование эффективности виброизоляции амортизаторами под нижнее строение пути метрополитена/ В. Кремер // Исследование вопросов автоматизации: сб. трудов ВНИИТС. - М., 1984. - С. 17-18.

6. Дорман, И.Я. Виброизолирующие конструкции пути метрополитена / И.Я. Дорман // Информационный обзор к научному совещанию «Снижение шума и вибрации от метрополитена - важная экологическая проблема городов. Выпуск 3. - М., 1995. - 50 с.

7. Виброзащитная конструкция верхнего строения пути / М.А. Дашевский, Н.А. Антонов, М.В. Мамажанов, Е.М. Миронов, В.В. Моторин, Е.Д. Ройфман (НТЦ «Вибросейсмозащита»), В.В. Котов, А.Н. Насибов, В.Р. Савельева (АО Метрогипро-транс), А.В. Жигарев (ТО-6) // Тоннели и метрополитены.

- 2005. - № 4. - С. 41-43.

8. Дашевский, М.А. Эффективная конструкция виброзащитного верхнего строения пути метрополитена / М.А. Дашевский, В.В. Моторин // Тоннели и метрополитены. - 2015.

- № 2. - С. 28-33.

9. Дашевский, М.А. Инженерный метод нелинейного расчёта резинометаллических виброизоляторов для зданий /

116 4 2017

М.А. Дашевский // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2006. - № 6. - С. 37-41; Строительные материалы XXI века. - 2006. - № 6. - С. 64-65.

10. Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий. Санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.566 - 96.

11. СП 120.13330.2012 Метрополитены. Актуализированная редакция СНиП 32-02-2003 (с изменениями № 1, 2).

Literatura

1. DormánI.Ya. BotJba s vibratsiej i shumom, sozdavaemymi poezdami metropolitena / 1ЛЪ. Dormán. - M.: Orgtransstroj 1973. - 102 s.

2. Mrochek G. Effektivnost' ispol'zovaniya rezinovyh amortiza-torov / G. Mrochek // Metrostroj. - 1992. - № 2. - S. 14-15.

3. Kravchenko N.L. Put' s lezhnevym zhelezobetonnym podrel'sovym osnovaniem / N.L. Kravchenko // Metrostroj. -1986. - № 5. - S. 27-29.

4. Vibroizolirovannaya konstruktsiya nizhnego stroeniya puti / A. Gorst, I. Dorman, G. Bogomolov, Yu. Muromtsev // Metrostroj. - 1981. - № 2. - S. 13-15.

5. Kremer V. Issledovanie effektivnosti vibroizolyatsii amortizatorami pod nizhnee stroenie puti metropolitena/ V. Kremer // Issledovanie voprosov avtomatizatsii: sb. trudov VNII TS. - M., 1984. - S. 17-18.

6. Dorman I.Ya. Vibroizoliruyushhie konstruktsii puti metropolitena / 1Ла. Dorman // Informatsionnyj obzor k nauchnomu soveshhaniyu «Snizhenie shuma i vibratsii ot metropolitena - vazhnaya ekologicheskaya problema gorodov. Vypusk 3. - M., 1995. - 50 s.

7. Vibrozashhitnaya konstruktsiya verhnego stroeniya puti / M.A. Dashevskij, N.A. Antonov, M.V. Mamazhanov, E.M. Mironov, V.V. Motorin, E.D. Rojfman (NTTS «Vibrosejsmozashhita»), V.V. Kotov, A.N. Nasibov, V.R. Savel'eva (AO Metrogiprotrans), A.V. Zhigarev (TO-6) // Tonneli i metropoliteny. - 2005. - H 4. - S. 41-43.

8. Dashevskij M.A. Effektivnaya konstruktsiya vibrozashhitnogo verhnego stroeniya puti metropolitena / M.A. Dashevskij, V.V. Motorin // Tonneli i metropoliteny. -2015. - H 2. - S. 28-33.

9. Dashevskij M.A. Inzhenernyj metod nelinejnogo rascheta rezinometallicheskih vibroizolyatorov dlya zdanij / M.A. Dashevskij // Sejsmostojkoe stroitel'stvo. Bezopasnost' sooruzhenij. - 2006. - H 6. - S. 37-41; Stroitel'nye materialy XXI veka. - 2006. - H 6. - S. 64-65.

10. Proizvodstvennaya vibratsiya, vibratsiya v pomeshheniyah zhilyh i obshhestvennyh zdanij. Sanitarnye normy SN 2.2.4/2.1.566 - 96.

11. SP 120.13330.2012 Metropoliteny. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 32-02-2003 (s izmeneniyami, H 1, 2).

Дашевский Михаил Аронович, 1935 г.р. (Москва). Доктор технических наук, старший научный сотрудник. Технический директор ООО «Вибросейсмозащита». Сфера научных интересов: виброзащита зданий и сооружений, взаимодействие упругих волн с подземными сооружениями. Автор более 80 публикаций, включая патенты. Тел.: +7 (985) 760-52-40. E-mail: michdash@mail.ru.

Мондрус Владимир Львович, 1957 г.р. (Москва). Доктор технических наук, профессор, член-корреспондент РААСН. Заведующий кафедрой строительной и теоретической механики (СиТМ) НИУ МГСУ. Сфера научных интересов: вероятностный подход к решению задач строительной механики, сейсмостойкость зданий и сооружений, сочетание численных и аналитических подходов при решении задач строительной механики. Тел.: +7 (495) 287-49-14, доб. 30-40, -41. Автор 140 работ, в том числе 124 научных трудов. E-mail: mondrus@mail.ru.

Моторин Владимир Владимирович (Москва). Кандидат технических наук. Генеральный директор ООО «Вибросейсмозащита». Сфера научных и производственных интересов: виброзащита зданий и сооружений. Автор 15 публикаций, включая патенты. Тел. +7 ( 9 85 ) 764-70-47. E-mail: Vladimir-motorin@mail.ru.

Dashevsky Mikhail Aronovich, born in 1935. Moscow. Doctor of technical sciences, senior researcher. Technical director of LLC "Vibroseismozaschita", Sphere of scientific interests: vibration protection of buildings and structures, interaction of elastic waves with underground structures. The author of more than 80 publications, including patents. Tel.: +7 (985) 760-52-40. E-mail: michdash@mail.ru.

Mondrus Vladimir Lvovich, born in 1957. Moscow. Doctor of technical sciences, professor, corresponding member of RAACS. Head of the Department of construction and theoretical mechanics at the Moscow State University of Civil Engineering. Sphere of scientific interests: probabilistic approach to the solution of problems of construction mechanics, seismic stability of buildings and structures, combination of numerical and analytical approaches in solving problems of construction mechanics. Tel.: +7 (495) 287-49-14, ext. 30-40, -41. The author of 140 publications, including 124 researches. E-mail: mondrus@mail.ru.

Motorin Vladimir Vladimirovich (Moscow). Candidate of technical sciences. General director of LLC "Vibroseismozaschita". Sphere of scientific and industrial interests: vibration protection of buildings and structures. Author of 15 publications, including patents. Tel. +7 ( 9 85 ) 764-70-47. E-mail: Vladimir-motorin@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.