Экспериментально-теоретическое исследование колебаний поверхности грунта при движении поездов метрополитена в тоннелях неглубокого заложения

• Автор: Антонов, Никита Александрович
• Шифр специальности: 05.23.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗА КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА, ВЫЗВАННЫХ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА

1.1 Состояние вопроса

1.2 Обзор существующих теоретических методов прогноза колебаний поверхности грунта, вызванных движением поездов метрополитена
1.3 Обзор существующих эмпирических методов прогноза колебаний поверхности грунта, вызванных движением поездов метрополитена

1.4 Заключение по главе

ГЛАВА 2. РАСЧЕТ КОЛЕБАНИЙ ОБДЕЛОК ПЕРЕГОННЫХ ТОННЕЛЕЙ МЕТРОПОЛИТЕНА

2.1 Постановка задачи и основные уравнения теории тонких упругих

оболочек.

2.2 Определение частот собственных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки.

2.2.1 Определение частот собственных колебаний замкнутой

цилиндрической оболочки по моментной теории без учета упругого основания
2.2.2 Определение частот собственных колебаний замкнутой
цилиндрической оболочки по моментной теории с учетом упругого основания
2.2.3 Определение частот собственных колебаний замкнутой
цилиндрической оболочки по полумоментной теории без учета упругого основания
2.2.4 Определение частот собственных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки по полумоментной теории с учетом упругого
основания
2.3 Определение вынужденных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки.
2.3.1 Определение динамической нагрузки от подвижного состава метрополитена
2.3.2 Расчет вынужденных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки по моментной теории без учета упругого основания
2.3.3 Расчет вынужденных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки по моментной теории с учетом упругого основания.
2.3.4 Расчет вынужденных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки по полумоментной теории без учета упругого основания
2.3.5 Расчет вынужденных колебаний замкнутой цилиндрической оболочки по полумоментной теории с учетом упругого основания.
2.4 Заключение по Главе
ГЛАВА 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА ПРИ ДВИЖЕНИИ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА
3.1 Постановка задачи и основные уравнения.
3.2 Определение волнового поля в упругом пространстве
3.2.1 Определение волнового поля в упругом пространстве с использованием теории тонких упругих оболочек
3.2.2 Определение волнового поля в упругом пространстве с использованием динамической теории упругости.
3.3 Определение колебаний точек свободной поверхности упругого полупространства при колебаниях бесконечной замкнутой цилиндрической оболочки
3.4 Заключение по главе 3.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА, ВЫЗВАННЫХ ДВИЖЕНИЕМ
ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА.
4Л Цель исследований
4.2 Описание эксперимента.
4.3 Заключение по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Как показано в , в спектре колебаний тоннельных обделок присутствуют колебания с частотами 5 0 Гц, причем наиболее интенсивные колебания сосредоточены в более узком частотном диапазоне Гц. Амплитуды колебаний тоннельных обделок обычно не превышают нескольких микрон. Кроме того, как показано в , колебания тоннельных обделок имеют выраженные максимумы в различных диапазонах частот, которые зависят от конструкции тоннельных обделок 5, 6. Колебания фунта имеют тот же спектральный состав, что и колебания тоннельных обделок. При этом максимальные амплитуды колебаний поверхности фунта вблизи тоннелей метрополитена обычно составляют доли микрон. Основными направлениями колебания фунта являются вертикальное и горизонтальное поперек оси тоннеля. Таким образом, полная задача о распространении вибрации, вызванной движением поездов метрополитена, является многопараметрической задачей о колебаниях в системе подвижной состав тоннель фунт здание, в которой необходимо учитывать одновременное взаимодействие подвижного состава, тоннельной обделки, окружающего тоннель фунта и здания с учетом всех влияющих на систему параметров состояние поверхностей колес вагонов и головок рельсов скорость движения поезда мефополитена конструкции верхнего строения пути и тоннельных обделок динамические характеристики фунта, окружающего тоннель конструктивная схема здания. Решение задачи в такой постановке является крайне затруднительным в силу необходимости учета всех влияющих на систему параметров и многочисленных особенностей конструкций тоннельных обделок, зданий, а также различных фунтовых условий. Кроме того, необходимо отметить, что в последнее время, особенно за рубежом, широкое распространение получили численные методы исследования системы подвижной состав тоннель грунт здание . Это связано как с постоянным развитием программных комплексов, использующих метод конечных или граничных элементов, так и с увеличением быстродействия и мощности компьютеров. В нашей стране среди специалистов, занимавшихся численным анализом системы подвижной состав тоннель грунт здание, необходимо отметить Шапошникова , Золотова А. Б., Белостоцкого А. М., Белого М. В. и др. В соответствии с целью настоящей диссертационной работы основное внимание будет уделено теоретическим методам решения задач первых двух групп, т. Так, в работах Ильичева В. А. и Шехтер О . Я. , , рассматривается задача об определении перемещений поверхности фунта от внутреннего источника, моделирующего прямоугольный тоннель мелкого заложения. Таким образом, решается плоская задача динамической теории упругости. Решением задачи в такой постановке будет являться функция влияния функция Грина, интегрируя которую по площади, занимаемой тоннелем, можно найти перемещения и напряжения в упругой полуплоскости. Решение представляется в виде суммы решений двух задач о действии следующих нагрузок двух сил, приложенных к безграничной плоскости, симметричных или кососимметричных относительно границы полуплоскости, и распределенной нагрузки, действующей на поверхности полуплоскости и равной по величине нормальным или касательным напряжениям, возникающим при действии двух сил в безграничной плоскости. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными показывает качественное совпадение результатов расчета с экспериментом. Однако введенные в задаче допущения не позволяют учитывать реальную конструкцию тоннельной обделки и взаимодействие между тоннелем и грунтом. Кроме того, в работе не учитывается разность фаз колебаний по длине тоннеля. В работах Дашевского М. А. , для определения колебаний поверхности грунта также решается плоская задача динамической теории упругости. В отличие от работ Ильичева В. А. тоннель рассматривается как жесткая круглая шайба, находящаяся в упругой полуплоскости и совершающая гармонические колебания. Кроме того, в работах не рассматривается действие свободной поверхности фунта. Таким образом, решение задачи можно применять для относительно заглубленных тоннелей и для зданий, весьма близко расположенных к тоннелям, когда влиянием свободной поверхности можно пренебречь.