CC BY
209
Современные технологии - транспорту
29
Name =А:АС A: DC
Date =17.07.2008 17.07.2008
Time =10:19:08 10:19:08
Y Scale = 50 mWDiv 10 V/Div
У At 50% = 100,0 mV 20,00 V
X Scale = 5 s/Div 5 $/Div
X At 0% =00:00:05 00:00:05
X Size =47(53) 47 (53)
Манігпигп = 180,0 mV 42,70 V
Minimum = 0,0 mV ■0,02 V
Cursor Values
X1 00:00:13
X 2 00:00:39
dX 00:00:20
У 1 41,08 V
Y 2 ■0,01 V
dY -41,88 V
Рис. 7. Напряжение на конденсаторе Ск
Библиографический список
1. Электронные системы регулирования возбуждения для электрического подвижного состава / А. С. Мазнев, О. И. Шатнев, А. М. Евстафьев // Вестник РГУПС. -№ 3. - 2007. - С. 12-17.
2. Особенности построения электронных систем управления тяговым приводом электрического подвижного состава постоянного тока / А. С. Мазнев, А. М. Евстафьев // Транспорт Урала. - № 1. - 2008. - С. 52-56.
3. Пат. 76295 Российская Федерация, МПК В 60 L 15/08. Тяговый электропри-
вод / Мазнев А. С., Евстафьев А. М., Калинин М. В.; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения». - №
2008119979/22; заявл. 20.05.2008; опубл. 20.09.2008, Бюл. № 26. - 2 с.: ил.
Статья поступила в редакцию 04.05.2009;
представлена к публикации членом редколлегии А. И. Хожаиновым.
УДК 69.04
А. П. Ледяев, А. Л. Новиков
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОММЕРЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ СТАНЦИИ «ЛОМОНОСОВСКАЯ»
30
Современные технологии - транспорту
Сокращение свободных территорий для строительства в Санкт-Петербурге приводит к необходимости застройки площадей над действующими объектами метрополитена. Застройка в охранной зоне метрополитена может оказывать существенное влияние на напряженно-деформированное состояние и эксплуатационную надежность подземных сооружений. В статье сформулирован алгоритм действий для оценки влияния наземного строительства на подземные объекты метрополитена и приведен пример реализации данной методики при разработке проектных решений при строительстве многофункционального коммерческого комплекса над подземными сооружениями станции «Ломоносовская».
строительство, охранные зоны, оценка влияния.
Введение
Постоянное сокращение свободных территорий для строительства в Санкт-Петербурге приводит к необходимости застройки площадей над действующими объектами метрополитена.
К уже реализованным примерам застройки таких территорий можно отнести строительство многофункциональных комплексов вблизи или непосредственно над станциями: "Ленинский проспект" (Французский бульвар"), "Сенная площадь" (ТК "Сенная" и ТРК "ПИК"), "Достоевская" ("Владимирский Пассаж"), Гражданский проспект (15-ти этажный жилой комплекс) и ряд других объектов. В стадиях обсуждения, проектирования или строительства находятся многофункциональные комплексы различного назначения над подземными объектами метрополитена в районе станций "Балтийская", "Московские ворота", "Ломоносовская", "Электросила" и других.
1 Негативные факторы воздействия наземного строительства на подземные сооружения метрополитена
Застройка в охранной зоне метрополитена может оказывать существенное влияние на напряженно-деформированное состояние и эксплуатационную надежность подземных сооружений. Это влияние может выражаться в увеличении деформаций подземных сооружений, появлении трещин и иных повреждений в обделках, увеличении обводненности сооружений вследствие изменения режима подземных вод. Следствием является снижение эксплуатационной надежности сооружений, нарушение безопасной и бесперебойной работы метрополитена, значительные незапланированные затраты на ремонт поврежденных сооружений [1]. Чтобы избежать указанных негативных последствий наземного строительства, уже на стадии проектирования объекта необходимо предпринимать мероприятия по их устранению или максимально возможному снижению.
2 Комплекс мероприятий по оценке влияния наземного строительства
На стадиях ТЭО и разработки проекта стадии "П" важнейшей задачей является предварительная оценка степени возможного негативного влия-
30
Современные технологии - транспорту
31
ния вновь возводимых наземных комплексов на подземные сооружения метрополитена. Такая оценка позволяет избежать заведомо неприемлемых проектных решений и предвидеть необходимые мероприятия и дополнительные затраты по обеспечению сохранности подземных сооружений.
На стадии рабочего проектирования в комплект проектной документации обязательно должны включаться поверочные расчеты, позволяющие оценить конкретные факторы влияния разрабатываемых конструкций и методов их сооружения на действующие объекты метрополитена.
На стадии строительства объекта обязательной задачей является организация постоянного мониторинга, позволяющего оперативно выявлять появляющиеся дефекты, и в случае необходимости, приостанавливать процесс сооружения и корректировать проектные решения или технологию их реализации.
Если рассматривать в целом структуру принятия решения и сопровождения строительства, то она может быть представлена в виде следующей блок-схемы (рис. 1).
После принятия принципиального решения о возможности сооружения рассматриваемого объекта и разработки его архитектурно -планировочного решения, должен быть выполнен ряд обязательных мероприятий.
Получены согласования и ограничения соответствующих служб метрополитена и генпроектировщика подземного объекта. При этом, как правило, накладываются следующие виды ограничений:
- по допустимым нагрузкам на подземное сооружение;
- по допустимым дополнительным деформациям;
- по допустимой длине свай или глубине заложения фундаментов;
- минимальному приближению к подземным объектам в плане и профиле конструктивных элементов наземного сооружения;
- ряд других необходимых ограничений (в зависимости от конкретной ситуации).
После получения согласований и ограничений дальнейшие работы по проектированию наземного объекта должны параллельно производиться по следующим направлениям:
- разработка стадии "П" проекта с учетом установленных ограничений.
- обследование подземных объектов метрополитена, попадающих в зону возможного влияния строительства.
Обследование производится с целью выявления и документальной фиксации текущего технического состояния. Анализ текущего технического состояния позволяет оценить степень износа строительных конструкций и откорректировать параметры подземного сооружения при выполнении расчетов взаимного влияния.
32
Современные технологии - транспорту
Документальная фиксация обнаруженных дефектов необходима для проведения последующего мониторинга. По сложившейся практике, устранение всех произошедших в ходе строительства повреждений подземных сооружений возлагается на организацию-застройщика.
Комплекс мероприятий по оценке влияния наземного строительства на
объекты метрополитена
Рис. 1. Комплекс мероприятий по оценке влияния наземного строительства на объекты
метрополитена
32
Современные технологии - транспорту
33
На следующем этапе производится оценка ожидаемого влияния наземного строительства на напряженно-деформированное состояние подземных сооружений. Ввиду высокой сложности, такие задачи целесообразно решать с применением методов физического (например, на моделях из эквивалентных материалов) и математического моделирования на объемных конечно-элементных моделях.
При выявлении негативных результатов или превышении допустимых дополнительных нагрузок или деформаций, проект наземного сооружения должен быть откорректирован. После предварительной оценки влияния и выявления возможности строительства производится рабочее проектирование объекта.
Одновременно с началом строительства начинается постоянный мониторинг подземных объектов, который ведется в течение всего периода строительства и первый год начальной эксплуатации объекта. В случае выявления в ходе мониторинга негативных процессов в изменении напряженно-деформированного состояния подземного сооружения, строительство может быть остановлено, а рабочий проект или технология сооружения подвергнуты корректировке.
По окончании строительства выполняется заключение о техническом состоянии подземных сооружений. В случае выявления повреждений, связанных с наземным строительством, повреждения устраняются за счет Заказчика или Инвестора наземного объекта.
3 Оценка влияния строительства наземного многофункционального коммерческого комплекса на подземные сооружения станции «Ломоносовская» и разработка проектных решений по обеспечению эксплуатационной надежности подземных сооружений при его строительстве
Как показывает имеющаяся практика, в наибольшей степени подвержены влиянию наземного строительства станционные комплексы, в том числе эскалаторные тоннели.
Эскалаторные тоннели служат для связи подземных станций метрополитена с дневной поверхностью и пересекают в пределах своего заложения слои обводненных неустойчивых грунтов (четвертичные отложения). Поэтому, при их возведении применяются специальные способы, связанные с применением искусственного укрепления грунтов методом замораживания. В ходе последующего процесса размораживания в неоднородных грунтах сборные обделки наклонных ходов получают значительные осадки и деформации и находятся в сложном напряженно-деформированном состоянии. Воздействия от наземного строительства в непосредственной близости могут вызывать дополнительные деформации эскалаторного тоннеля и спровоцировать нарушение бесперебойной работы этого важнейшего сооружения в составе станционного комплекса.
34
Современные технологии - транспорту
Одним из последних примеров применения описанной выше методики, является обоснование возможности строительства и корректировка проекта торгово-коммерческого комплекса над подземными сооружениями станции "Ломоносовская" [2].
В зону возможного влияния попадают следующие подземные объекты станционного комплекса: эскалаторный тоннель, перегонные тоннели и камера съездов для оборота поездов, часть платформенного участка станции.
Совмещенный план посадки комплекса и размещения подземных сооружений представлен на рис. 2.
Рис. 2. Схема подземных сооружений станционного комплекса «Ломоносовская» попадающих в зону строительства (1 - наклонный ход, 2 - вентиляционный ствол с подходными выработками, 3 - вестибюль станции, 4 - границы охранной зоны наклонного хода, 5 - границы расположения камеры съездов, 6 - проектируемый наземный многофункциональный комплекс)
Перед началом проектирования были получены необходимые ограничения со стороны ГУП «Петербургский метрополитен» и Генпроектировщика - ОАО НИПИИ «Ленметрогипротранс».
34
Современные технологии - транспорту
35
В частности были ограничены:
- расстояние приближения свай к наклонному ходу (до 5 м);
- дополнительные нагрузки на обделку наклонного хода;
- максимальные дополнительные деформации обделки наклонного хода;
- минимально допустимы расстояния приближения свай к обделкам тоннелей и камеры съездов и дополнительные нагрузка от них.
В соответствии с ограничениями, предварительно принятое проектное
решение предусматривало следующие технические решения (рис. 3):
железобетонная плита основания)
1. В зоне 50 м от границы вестибюля станции метрополитена несущие конструкции МКК предполагается опирать на разгрузочные мосты (3), устроенные на свайных ростверках(4). При этом крайние буронабивные сваи в кусте размещаются за пределами охранной зоны (5м) от обделки эскалаторного тоннеля (2).
2. За 50-и метровой зоной от вестибюля станции (1) (в зоне достаточного заглубления обделки) надземные конструкции МКК опираются на монолитную железобетонную плиту на естественном основании (5).
36
Современные технологии - транспорту
В соответствии с предварительно принятыми проектными решениями была разработана объемная модель (рис. 4) для оценки влияния принятых проектных решений на НДС обделки эскалаторного тоннеля.
Рис. 4. Объемная конечно-элементная модель обделки эскалаторного тоннеля и окружающего грунтового массива
Была смоделирована обделка эскалаторного тоннеля, состоящая из чугунных тюбингов. Наружный горизонтальный диаметр обделки 7,5 м, вертикальный 8.1, высота борта тюбинга - 0,35 м. Кольцо собрано из 15 тюбингов с болтовыми связями по продольным и поперечным стыкам и с перевязкой продольных стыков.
Эскалаторный тоннель расположен в грунтовом массиве, представленном грунтами четвертичных отложений и протерозойскими глинами, под углом 30° к горизонтальной плоскости.
Размеры выделенной области грунтового массива определялись с учетом зоны влияния тоннеля. Поскольку задача симметрична относительно плоскости "YZ", рассматривалась половина конструкции обделки и окружающего ее грунтового массива.
36
Современные технологии - транспорту
37
Грунтовый массив по глубине разбит на 5 слоев, соответствующих инженерно-геологическим условиям:
1- й слой - грунты четвертичных отложений мощностью 12.7 м (включает - насыпные грунты, суглинки легкие пылеватые) модуль де-
-5
формации Егр = 11,0 МПа, \гр = 0,3 , ргр = 22 кН/м ;
2- й слой - грунты четвертичных отложений мощностью 10 м (включает - супеси пылеватые, и пески пылеватые) модуль деформации Егр =
10.0 МПа, угр = 0,3 , ргр = 23 кН/м3;
3- й слой - грунты четвертичных отложений мощностью 12.7 м (включает - супеси пылеватые, и пески пылеватые) модуль деформации Егр =
10.0 МПа, угр = 0,3 , ргр = 23 кН/м3;
4- й переходный слой - перемятые протерозойских глины, модуль деформации Егр = 50,0 МПа, коэффициент Пуассона угр = 0,3;
5- й и 6-й слой - протерозойские глины, модуль деформации Егр =
100.0 МПа, коэффициент Пуассона угр = 0,3.
В качестве граничных условий заданы запреты всех перемещений по нижней поверхности массива, запрет перемещений по осям "Х" и "Z" по соответствующим боковым поверхностям. Кроме этого, заданы запреты углов поворота вокруг осей "X" и "Y" и перемещений по оси "Х" - для узлов обделки, расположенных на плоскости симметрии задачи "YZ".
Тюбинговая чугунная обделка эскалаторного тоннеля протяженностью 85,75 м расположена в грунтовом массиве под углом 300 к горизонтальной плоскости. Конструкция обделки состоит из 117 колец, которые в расчетной схеме представлены оболочечными элементами. Каждое полукольцо из тюбингов, разбито на 242 элемента. Элементы спинки и бортов тюбинга отличаются по толщине, размеры соответствуют реальным геометрическим параметрам чугунного тюбинга. Болтовые связи в поперечных стыках между кольцами моделировались стержневыми элементами. Такое сочетание элементов позволило получить достаточную точность при определении деформаций в обделке. Сборность кольца обделки с учетом перевязки продольных стыков в расчетной схеме не рассматривалась.
В нижней части обделки, в качестве граничных условий принят запрет всех перемещений, моделирующий сопряжение обделки и нижнего оголовка натяжной камеры станции.
Для материала обделки эскалаторного тоннеля были приняты следующие физико-механические характеристики: модуль упругости чугуна СЧ 20 Ezf= 210000 МПа, коэффициент Пуассона v4 = 0,3, плотность уч = 78,5
-5
кН/м , расчетное сопротивление сжатию -Rsc =200 МПа, расчетное сопротивление растяжению Rs = 60 МПа.
Вес грунтов, расположенных ниже и выше уровня горизонтального диаметра, в статических расчётах не учитывался, поскольку начальное деформированное состояние обделки установить невозможно.
Расчет производился на два варианта загружений:
38
Современные технологии - транспорту
1) На нагрузки от собственного веса конструкций МКК и временной нагрузки передающихся через монолитную плиту основания.
2) Уменьшение давления на обделку наклонного хода при разработке котлована для устройства подземных этажей
По результатам расчета получены картины деформированного состояния модели чугунной тюбинговой обделки и распределений напряжений в обделке эскалаторного тоннеля. Наиболее значимым фактором, влияющим на эксплуатационную надежность подземного сооружения, по результатам расчетов, является величина вертикальных деформаций обделки.
На рис. 5. приведено распределение смещений в обделке тоннеля при расчете на первый вариант загружения. Исходя из полученных величин вертикальных смещений, следует, что зона наибольших смещений протяженностью 15 м зафиксирована в нижней части обделки тоннеля. Смещения лотковой части обделки составили 9-10 мм. При этом деформации не превышают 3-4 мм.
Рис. 5. Распределение смещений обделки эскалаторного тоннеля при первом варианте
загружения
На рис. 6 приведено распределение смещений в обделке эскалаторного тоннеля при уменьшении вертикальной нагрузки в ходе разработки котлована при строительстве МКК (вариант 2). Исходя из полученных величин вертикальных смещений, следует, что деформации в сводовой части колец не превышают 3-4 мм.
38
Современные технологии - транспорту
39
Рис. 6. Распределение смещений в обделке эскалаторного тоннеля при уменьшении
вертикальной нагрузки
Таким образом, в ходе исследования было установлено, что возможные значения дополнительных нагрузок и связанное с этим увеличение деформаций находятся в допустимых и согласованных пределах.
Аналогичные расчетные проверки были произведены для оценки возможного влияния свай ростверков на обделку станции, перегонные тоннели и камеру съездов.
Следует отметить, что в соответствии с вышеприведенной схемой, до начала расчетно-теоретических исследований было проведено обследование подземных сооружений [3] и в расчетах учитывались их фактические параметры.
Заключение
Своевременная и объективная оценка влияния нового строительства на подземные сооружения метрополитена позволяет разработать проектные решения, препятствующие развитию негативных процессов, влияющих на эксплуатационную надежность действующих объектов метрополитена.
Приведенная в качестве примера методика успешно применялась кафедрой "Тоннели и метрополитены" при оценке влияния и корректировке конструктивных и технологических решений при строительстве уже реализованных наземных объектов в зоне станционных комплексов "Граж-
40
Современные технологии - транспорту
данский проспект", "Ленинский проспект", "Проспект Просвещения", "Сенная площадь".
В настоящее время на базе накопленного опыта производится дальнейшая работа по совершенствованию методов обследования, выявления технического состояния подземных объектов и оценки влияния наземного строительства на их напряженно-деформированное состояние.
Библиографический список
1. Метрополитен. Долговечность тоннельных конструкций в условиях эксплуатации и городского строительства / В. А. Гарбер. - М. : ВНИИТС, 1998. - 172 с.
2. Обследование технического состояния подземных сооружений метрополитена, попадающих в зону влияния здания МФКК у станции метро "Ломоносовская". Техническое решение разгрузочных мостов и ростверков над участком наклонного хода станции метро «Ломоносовская». Поверочные расчеты влияния на сооружения метрополитена. Анализ влияния фундаментной плиты МФКК на деформированное состояние наклонного хода: отчет НИР (заключ.): 16 / Петербургский гос. ун-т путей сообщения ; рук. Коньков А. Н. ; исполн.: Кавказский В. Н. [и др.]. - СПб., 2008. - 40 с. - Биб-лиогр. : с. 4-37. - Рег. № 5012-1.
3. Обследование технического состояния подземных сооружений метрополитена, попадающих в зону влияния зданий МКК у станции метро «Ломоносовская»: отчет НИР (заключ.): 16 / Петербургский гос. ун-т путей сообщения ; рук. Коньков А. Н. ; ис-полн.: Кавказский В. Н. [и др.]. - СПб., 2008. - 99 с. - Библиогр. : с. 10-29. - Рег. № 5012.
Статья поступила в редакцию 18.05.2009; представлена к публикации членом редколлегии Т. А. Белаш.
УДК 656.2:681
Н. Н. Лябах, А. С. Сарьян
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ АВТОМАТОВ-СОВЕТЧИКОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ ГОРКАХ
Дан анализ развития систем интеллектуального функционирования на сортировочных горках. Выявлены проблемы математического моделирования автоматов-советчиков. Определены основные направления и механизмы совершенствования алгоритмов машинного принятия решений.
управление сортировочными процессами; управление сложными объектами на железнодорожном транспорте; автоматизация; автоматическое управление; автомат-советчик; информационно-логические устройства; алгоритмы обучения принятию решений.
40
