Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Транспорт является одной из ведущих отраслей в системе народного хозяйства нашей стран». При этом доля железнодорожного и промышленного транспорта составляет болыауо часть всех грузопотоков.
Характерній явлением, сопровождающих движение рельсового транспорта, является вибрация, воздействующая на верхнее и нижнее строения пути и окружающие сооружения. При это' нагрузка на ось ч скорость движения, являющиеся основными факторами, характеризующими уровень вибрации, не уменьшаются, а имеют тенденцию к росту, В первуя очередь это объясняется неудовлетворительным состоянием пути и подвижного состава. Отмечаемое сегодня некоторое уменьшение грузопотока снижает лишь продолжительность вибрационного воздействия. Кроме того, уровень вибрации значительно возрастет в связи с внедрением аосьииосных вагонов, от которых в основной площадке увеличивается уровень вибрации н радиус распространения их по поверхности и глубине.
Взаимодействие пути и подвижного состава является постоянной темой многих научных исследований. Значительный вклад в развитие науки и взаимодействии пути и подвижного состава внесли И.Ф.Вериго, В.Ф.Яковлев, В.А.Лаэарян, М.А.Фришман и др. Болывуо роль в исследовании распространения волн в массиве земляного полотна сыграли работы отечественных ученых Н.НЛ'ольдвтейна, Г.И.Иинкина, К.П.Смирнова, И.В.Прокудина, Т.Г.Яковлевой,, Г.М.Іахунякца и др. В настоящее время имеется ряд публикаций, посвященных опыту эксплуатации земляного полотна и специальна! наблюдениям эа его работой, в которых показано, что с возрастанием скоростей движения и весовых норм поездов увеличивается число "больных" мест, особенна, если земляное полотно сложено глинистыми грунтами. В трудах ряда ученых это объясняется снижением удельного сцепления и угла внутреннего трения. Однако имеется и другая точка зрения, основанная на тем, что при наличии волновых процессов в грунте меняется вся картина напряжен-
но-деформированного состояния массива.
Изучении влияния дннамичгских воздействий на грунты от стационарных источников вибрации посвящены работы В.А.Ильичева, П.Л.Иванова, И.В.Прокудйна, О.А.Савинова , Н.В.Ставницера, а также зарубежных авторов.
В НИИОСПе - В.А.Ильичева, во ВНЙИЖГе под руководством В.Ф. Барабошина, ДНИИСе - И.Я.Дориана выполнен большой комплекс работ по оценке влияния подвижного состава метрополитена на обделку тоннелей и близрасположенных сооружений. Вместе с тем до сих пор не получили должного внимания вопросы, связанные с влиянием подвижных источников вибрации на надежность работы элементов зданий и сооружений нкксяго строения железнодорожного пути. При этом практически отсутствует работы, посвященные влиянии подвижных источников вибрации на сооружения путевого хозяйства: водопропускные трубы, плат -формы, здания стационарного типа и сооружения, находящиеся в не -посредственной близости от путей. Актуальность этой проблемы с течением времени будет возрастать, как из-за ограниченности средств на постоянный ремонт путевого хозяйства, так из-за острой нехватки площадей застройки в городской черте для вновь возводимых зданий и сооружений, что приводит к строительству на участках, непосредственно примыкающих к линиям рельсового транспорта.
Современные тенденции проектирования сооружений, расположенных в зоне непосредственного влияния подвижных источников вибрации практически не учитывают при расчетах вибродинамическое воздействие и не дапт поэтому достовернув информация о надежности того или к жо сооружения. Попытки производить учёт влияния вибрации путем введения поправочных коэффициентов не дает желаемого результата ис-оа малого объема достоверной информации. Поэтому, учитывая реальную ситуация на рельсовом транспорте и высокий уровень воздействия вибрации на здания и сооружения, пря определении приоритетных направлений научных исследований требуетгя кардинальный поворот к отмечен-
ной выше проблеме. Разумеется, нельзя рассматривать все виды деформаций объектов, расположенных в зоне действия вибраций, только как результат вибродинамических воздействий, В каждом конкретном случае деформации объектов, вплоть до раэруления могут происходить под влиянием и других факторов, которые достаточно хорошо изучены отечественными и зарубежными учеными и отражены в их фундаментальных работах.
Цель настоящей работы - изучение закономерностей влияния подвижных источников вибрации на срок службы элементов нижнего строения пути, расположенных вблизи зданий и сооружений, и прогнозирование их дополнительных осадок.
Общая методика исследований. Надежность и долговечность рассматриваемых в работе сооружений определяется, как правило, предельной величиной допустимых осадок и физическим износом. Разнообразие факторов, влияющих на сооружения, и, в некоторых случаях, полное отсутствие связи между ними, потребовали выполнения детальных комплексных исследований в нескольких областях. В работе проведено:
изучение влияния на здания и сооружения колебательного процесса, вызываемого подвижным составом;
определение расчетных параметров колебательного процесса, возникающего вследствие движения рельсового транспорта;
анализ связанных с подвкжнш составом исследований в области динамики грунтов, на основании которых сформулированы основные проблемы исследования грунтов при действии вибродинамических нагрузок;
натурные наблюдения за физическим износом и осадками элементов нижнего строения пути, в том числе объектов железнодорожного транспорта и транспорта предприятий;
разработка методик расчета величин износа и дополнительных осадок.
- б -
Комплекс проведенных исследований позволяет дополнить сложившуюся систему обеспечения надежности в области строительства, основанную да трех основных направлениях:
3.,) проектирование выполняется на основе существующей нормативной литературы;
-
строительство объектов производится со строгим выполнением требований ТУ и СНиПов;
-
эксплуатация их осуществляется в соответствии с указаниями по эксплуатации зданий и сооружений.
Научная новизна. Впервые на основе учета влияния вибраций предложена теория аналитического прогнозирования как деформации оснований объектов нижнего строения пути и объектов, примыкающих к подвижным источникам вибрации, так и физического износа их с учетом выявленных закономерностей. Разработанный метод определения дополнительных осадок и физического износа применим для ряда других объектов с учетом воздействия на них вибрационного режима. В работе выявлены некоторые. закономерности влияния подвижных источников вибрации на грунты и сооружения.
Практическая ценность работы заключается в разработке методов аналитического определения физического износа и осадок зданий и сооружений. Разработанный метод приемлем при проектировании водопропускных труб, лотков, а также зданий и сооружений, находящихся на ..екотором удалении от подвижных источников вибрации, и позволяет внести коррективы при проведении планово-предупредительных ремонтов существующих строений.
Практическую ценность представляют юезультаты, оценивающие влияние вкбрации на различные виды-существующих объектов.
Реализация работы нашла отражение в федеральной научно-технической программе 3k IS Российской Федерации "Безопасность населения и народно-хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и технических катастроф". Направление 2 "Ущерб от природных
- ? -
и природао-технических катастроф", государственной программе Республики Беларусь "Разработка методов расчета изменения интенсивности износа и дополнительных осадок сооружений, подверженных действию вибраций" ряде нормативных республиканских документах и пособиях.
Публикация и апробация работа. Основные положения работы и отдельные вопросы докладывались и были одобрены на Всесоюзном совещании "Обеспечение эксплуатационной надежности пстатна железных дорог" /Москва, 1989/; ХП научно-технической конференции ИРИИТа /Иркутск, 1987/; научно-технической конференция БелЙККГа "Пути технического перевооружения и модернизации железнодорожного транспорта" /Гомель, 1989/; Международной конференции "Колебания и волны в экологии, технологических процессах в диапюстика" Дїгаїек, 1993/; межвузовской научно-технической конференции "За технический прогресс на железных дорогах" /Самара, 1S93/; У1, УП .Всесоюзных конференциях по динамике оснований, фундаментов и подвомных сооружягий /Нарва, 1985, Днепропетровск, 1990/; Международном- симпозиуме "Фундаменты с динамическими нагрузками" /Ленинград, 1989/; Прибалтийско-белорусской конференции по инженерной геологии, механике грунтов и фундаментостроениго /Рига, 1991/; Всесоюзном совещании "Повышение надежности энергетических сооружений при динамическом воздействии" /ДЭС-87, Москва/, на кафедрах Промгрансстроя ЛГУТ /СсЛкт-Петербург/ и "Путь и путевое хозяйство" МГУПС /Москва/.
Структура и объем -работы. Диссертация состоит из введения, 268 страниц машинописного текста, 96 иллюстраций, . 120 таблиц и 28 приложений, вклхчаших экспериментальные результаты и пакет программ и библиографии из 186 названий.
