- экранирующие конструкции в грунте;
- амортизирующие элементы в конструкции зданий.
Выбор средств защиты от вибрации производится с учетом их эффективности и экономической целесообразности.
3.1.6 Прогнозирование величин виброскорости в жилых зданиях и подбор виброзащитных мероприятий проводится в следующей последовательности:
а) оцениваются величины вибрации обделок тоннелей и лотковой части пути метрополитена в соответствии с положениями разделов 3.2, 3.3;
б) задается или определяется в соответствии с разделом 4 исходное для расчета геологическое строение верхней части грунта: число и толщины слагающих слоев верхней части грунта общей толщиной м, где h - расстояние от поверхности грунта до лотка;
в) определяются массовые, динамические упругие и диссипативные параметры слагающих грунтов: плотность, скорости продольных и поперечных волн и коэффициент затухания в каждом слое;
г) определяются ожидаемые значения виброскорости поверхности грунта в соответствии с разделом 3.4;
д) проверяются условия (3.1) и, в случае их невыполнения, подбираются виброзащитные мероприятия в соответствии с 3.1.5.
3.1.7 Динамические характеристики грунтов, необходимые для расчета величин вибрации в зданиях (перечисление в 3.1.6в), определяются в процессе геологических изысканий или в соответствии с разделом 4 на основе прямых акустических измерений на месте. Приближенные значения параметров различных типов грунтов приводятся в Приложении А.
3.2 Расчет величин вибрации обделок тоннелей
3.2.1 Исходными расчетными параметрами колебаний обделок тоннелей метрополитена являются величины вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости ее лотковой части ( и ), определяемые в октавных полосах частот 16, 31,5 и 63 Гц для принятой в качестве типовой конструкции обделки кругового сечения, выполненной из сборного железобетона, а также типовой конструкции верхнего строения пути и заданной структуры окружающего грунта. Конкретные значения параметров приводятся в таблице 3.2. Представленные значения получены в ходе прямых измерений на действующих линиях метрополитена.
Таблица 3.2
Исходные данные для расчета. Величины вибрации на типовой обделке
| Скорость продольных волн в грунте | 600 м/с | |||
| Скорость поперечных волн в грунте | 200 м/с | |||
| Плотность грунта | 1800 кг/м3 | |||
| Толщина обделки | 0.2 м | |||
| Радиус обделки | 2.6 м | |||
| Частота (Гц) | 16 | 31,5 | 63 | |
| Максимальная величина горизонтальной компоненты виброскорости (м/с) | 0,00011 | 0,00096 | 0,00083 | |
| Максимальная величина вертикальной компоненты виброскорости (м/с) | 0,00011 | 0,00096 | 0,00083 | |
| Эквивалентная величина горизонтальной компоненты виброскорости (м/с) | 0,00006 | 0,00055 | 0,00048 | |
| Эквивалентная величина вертикальной компоненты виброскорости (м/с) | 0,00006 | 0,00055 | 0,00048 | |
3.2.2 В ходе процедуры вычислений производится перерасчет величин виброскорости на типовой обделке (кругового сечения) в значения виброскорости на реально рассматриваемой обделке произвольного сечения с заданными грунтовыми условиями. Величина виброскорости лотковой части тоннеля определяется по формуле:
, (3.2)
где - ширина тоннеля,
Е - модуль Юнга стен тоннеля,
m - погонная масса обделки тоннеля,
, , , - плотность и коэффициенты Ляме прилегающего грунта,
с - скорость распространения продольных упругих волн в грунте,
f - частота колебаний,
,
,
,
J - момент инерции поперечного сечения тоннеля.
Величина р вычисляется по формуле
, (3.3)
все параметры в выражении - те же, что и в (3.2), но принятые для стандартизованного тоннеля, величины виброскорости для которого приведены в таблице 2, R = 2,75 м - радиус обделки тоннеля.
3.2.3. На стадии разработки технико-экономического обоснования или проекта перегонных тоннелей линии метрополитена величины виброскорости на лотковой части обделки допускается оценивать на основе результатов натурных измерений, проведенных на эксплуатируемых участках линий метрополитена, имеющих аналогичную конструкцию обделки и верхнего строения пути, а также находящихся в аналогичных, как и проектируемый участок инженерно-геологических условиях. При этом различие свойств грунта и скорости движения поездов не должно превышать 10 - 15%.
3.3 Расчет величин вибрации лотковой части станций, тупиков и камер съезда
3.3.1 Исходным расчетным параметром колебаний элементов конструкции станций, тупиков, камер съезда метрополитена является значение динамической силы, действующей на лотковую часть тоннеля. Величина последней определяется в октавных полосах частот 16, 31,5 и 63 Гц, для типовой конструкции обделки, имеющей прямоугольное сечение и выполненной из сборного железобетона, типовой конструкции верхнего строения пути и заданной структуры непосредственно прилегающего к лотковой части грунта. Конкретные значения параметров приводятся таблице 3.3.
Таблица 3.3
Исходные параметры для расчета. Значение динамической силы, действующей на лотковую часть тоннеля
| Модуль деформации грунта | 18 МПа | ||
| Коэффициент Пуассона грунта | 0.3 | ||
| Плотность грунта | 1700 кг/м3 | ||
| Толщина лотковой части тоннеля | 0.5 м | ||
| Ширина лотковой части тоннеля | 19 м | ||
| Модуль деформации лотковой части конструкции | 30000 МПа | ||
| Коэффициент Пуассона лотковой части конструкции | 0.2 | ||
| Плотность лотковой части конструкции | 2300 кг/м3 | ||
| Частота (Гц) | 16 | 31,5 | 63 |
| Приведенная динамическая сила (Н/м) | 1 | 0,25 | 2 |
3.3.2. В ходе процедуры вычислений производится перерасчет величин виброскорости на лотковой части типовой обделки тоннеля (прямоугольного сечения) в значения виброскорости на лотковой части рассматриваемого сооружения (станции, тупика, камеры съезда) с заданными грунтовыми условиями. В качестве исходных стандартизованных величин вертикальной и горизонтальной составляющих виброскорости используются вычисленные величины, полученные в вычислительной части подпрограммы из заданных параметров лотковой части конструкции и непосредственно прилегающего грунта.
 | |
| 2018 × 1187 пикс. Открыть в новом окне | |
3.3.3 Для расчета величин виброскорости элементов конструкции станций, тупиков, камер съезда метрополитена применяется следующая модель.
В декартовой системе координат, рассмотрим лежащую на полуплоскости (z < 0) площадку толщины h в виде бесконечной в направлении у полосы, и ширины X в направлении х (рисунок 3.1). Далее разобьем площадку на систему балок, каждая из которых имеет высоту h, бесконечна в направлении у, и ширину . Величина виброскорости каждой балки определяется по формуле:
, (3.4)
где , , , - момент инерции балки, m, , h - соответственно погонная масса, ширина и высота балки, Е - модуль Юнга материала балки. Величины и - коэффициенты Лямэ, - плотность грунта, с - скорость продольных волн в грунте, - внешняя сила действующая со стороны поезда на балку, остальные обозначения приводятся в п. 3.3.2 настоящих Правил.
Таким образом, для известных сил найдем виброскорости балок с точностью до констант из общего решения, определяемых условиями на границе балки. Общее решение для виброскорости лотковой части тоннеля находится из решения линейной системы уравнений на вышеупомянутые константы, составленной из уравнений на граничные условия для балок, - а именно на условия равенства смещений и виброскоростей примыкающих друг к другу краев балок. Величины сил - для каждой балки определяются пересчетом экспериментальных данных выполненных по формуле (3.3).
3.3.4. На стадии разработки технико-экономического обоснования или проекта подземных сооружений метрополитена (станций, тупиков и камер съезда) величины виброскорости лотковой части допускается оценивать на основе результатов натурных измерений, проведенных на действующих сооружениях метрополитена, имеющих аналогичную конструкцию помещения и верхнего строения пути, а также находящихся в аналогичных, как и проектируемый объект инженерно-геологических условиях. При этом различие свойств грунта и скорости движения поездов не должно превышать 10 - 15%.
3.4 Расчет ожидаемых значений вибрации поверхности грунта вблизи перегонных тоннелей, станций, тупиков и камер съезда
3.4.1 Вертикальные и горизонтальные составляющие виброскорости на поверхности грунта определяются по формуле:
. (3.5)
Здесь - виброскорость вызванная волной Релея, вычисляемая по формуле:
, (3.6)