ВОЗДЕЙСТВИЕ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА НА ПОДЗЕМНЫЕ ПЕШЕХОДНЫЕ ПЕРЕХОДЫ Текст научной статьи по специальности «Техника и технологии»

Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497

2021 - 5.81 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК: 624.121

ВОЗДЕЙСТВИЕ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА НА ПОДЗЕМНЫЕ ПЕШЕХОДНЫЕ

ПЕРЕХОДЫ

АБДУЛЛОЕВ САФАРБЕК САЙДУЛЛОЕВИЧ

Доцент кафедры строительство Бохтарского государственного Университета имени

Носира Хусрава, Таджикистан

ЗУВАЙДОВ МАХМАДУЛЛО МАХМАСОЛИЕВИЧ

Преподаватель кафедры строительство Бохтарского государственного Университета имени Носира Хусрава, Таджикистан

РУЗИМУРОДОВ АБДУГАФОР АБДУСАТОРОВИЧ

Заведующий кафедрой строительство Бохтарского государственного Университета имени Носира Хусрава, Таджикистан

АБДУЛЛОЕВ САЙДУЛЛО САФАРБЕКОВИЧ

асистент кафедры строительство Бохтарского государственного Университета имени

Носира Хусрава, Таджикистан

Аннотация: Подвижной состав железных дорог и большегрузный наземный автотранспорт создают не только значительное дополнительное нагрузки на инженерные сооружения находящиеся под дорогами, но и создают систему колебательных процессов подобно сейсмическим воздействиям. Нетрудно понять, что это повлияет на состояние инженерных сооружений не в лучшую сторону и реально снизит срок нормальной эксплуатации, а может привести и к аварийному состоянию.

Ключевые слова: Демпфирирование, транспорт, боковые колебания, землетрясения, амплитуда, воздействием транспорта, частоты колебаний.

Анализ проведенных последствий Газлийского землетрясения [1] в Узбекистане явилось основой для проведения исследований влияния транспортных средств на сейсмоустойчивость подземных водопропускных труб и коммуникаций, т.к. разрушения были различной степени при одинаковых конструкциях и грунтовых условиях. Исследования проведенные И.Я. Дорманом [1] позволяют сделать выводы, что на участках различной интенсивности и грузоподъемности движения транспорта, которые создаются колебания близкие к сейсмическим, которые в некоторых участках дороги могли совпасть с сейсмическими воздействиями, что могло привести к различным повреждениям труб в теле дороги. Эти научные выводы были использованы профессорам Абдужабаровым А.Х. с определением частотных характеристик и степени ударных нагрузок от транспорта на водопропускные сооружения дорог [2].

Колебания бетонного покрытия на земляном полотне дороги рассматривались как балки бесконечной длины, лежащие на модифицированном упругом основании Фусса-Винклера, под действием неподвижной, изменяющейся во времени силы и описываются линейным дифференциальным уравнением в частных производных:

д41п д21п д21п dL

где: Е - модуль упругости бетонного покрытия;

1у - момент инерции покрытия относительной главной поперечной горизонтальной оси

У;

/р - вертикальный прогиб покрытия; х - абцисса сечения покрытия, от начала неподвижной системы координат; t - время; N - продольная сила в покрытии; -

распределенная по длине приведенная масса бетонного покрытия и основания при вертикальных колебаниях дороги; ^ - распределенное по длине демпфирирование дороги при вертикальных колебаниях; и0 - модуль упругости основания бетонного покрытия.

Уравнение (1) справедливо везде, кроме точки приложения силы Q(t), где терпит разрыв третья производная от вертикального прогиба покрытия по координате - х.

При нагрузке, движущейся с постоянной скоростью -д, необходимо перейти к новым переменным - и, ^ где и - абцисса сечения покрытия от подвижного начала координат, совмещенного с движущейся силой рис 1 . 1Р = 1р(и, 0; и = х — Ш;

« п » 4 11 »

Ой

Т1р

Рис 1. Система координат для расчета колебаний бетонного покрытия.

Метрополитен мелкого заложения построен в г. Ташкенте, г. Баку и г. Алматы. В скором времени, вероятно будет такой метрополитен строится в г. Душанбе, г. Бишкек, и в г. Ашхабад. Кроме того, что эти города находятся в сейсмической зоне, влиянием тяжёлого надземного транспорта как дополнительно и постоянного источника сейсмического воздействия пренебрегать нельзя.

Пространственные колебания транспорта в опорной части колёс дают вертикальные и боковые колебания, которые передаются в основание дорог и на подземные сооружения находящиеся под ними.

С возрастанием скорости движения транспорта меняются частотные характеристики, возникающие при этом. Необходимо определить диапазон изменения частот от скорости к веса транспорта.

Для определения взаимодействия транспорта и поверхности дороги при вертикальных колебаниях, рассмотрим двухмассовую систему (рис 1).

1

г' ^ и \

2

п

дорога

——--------|

Рис 2. Динамическая система колёса транспорта и дороги. 1- транспорт; 2- колёса; 3- дорога; 4-инженерное сооружение

Колебания такой системы действием динамической силы - Qg описывается системой дифференциальных уравнений.

й2г1 йг1 йг

+ Г1-ГГ + - г1-тг - с^ = 0 аЬ2 ш ш

й2г1 й2г йг

Преобразуя уравнения (2) по Лапласу и принимая начальные условия нулевыми, получим систему двух алгебраических уравнений первой степени.

11(М152 + с-^) — г(г15 + с-^) = 0 2

5

М^2 + г^ + с1

[—г-^ + с-) + г(М052 + г^ + с—) = —дд (3)

(4)

М1М054 + Г1(М1 + М0)53 + С1(М1 + М$)52

Теперь передаточная функция, связывающая вертикальное смещение колёса с динамической силой в точке контакта колёса и дорожного покрытия или рельса, если железная дорога, может быть выражена:

М^2 + г1б + с1

=__1_1_1_. (5)

^ ) М1М054 + Г1(М1 + М0)з3 + С1(М1 + М0)52 ' ( )

Импульсная переходная функция системы - Ь°(1) можно определить обратным преобразованием Лапласа передаточной функции - Ж0 (5).

А В

(з + Г1У/2)2 + сху — (-2-)

Щ+м0 1 м-где: у =-' А =--; В= 1

^ 1 Л/Г — Л/Г ' Л/Г '

М1—М0 М1+М0 М0(М1-М0)

Отсюда получим:

И0 (0 =М + в1 ехр (— sm(pt) (7)

где: 0 = с!у + г!у/2)2 '

Импульсная переходная функция - Ь°(1) даёт возможность получить значение для перемещения колёса в вертикальной плоскости - г(1):

г

г(1)= | ^(г — т^дШи (8)

Движение одной необрессоренной массы - М0 , а импульсная переходная функция -Ь.0(1) равна:

— ж

Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497

2021 - 5.81 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

При М1 = 0 из (7) перемещение колёса получим:

z( t-T)Qg(r)d t; (9)

X

Если (9) дважды продифференцировать по - t получим:

d2z

-M0— = Q1(t); (10)

Для определения динамических параметров влияния движущегося транспорта на надземные сооружения лучше использовать частотную характеристику - W0(ite), которая может быть получена из (5) заменой - s на i ш:

, М1ш2 — ir-^ш — с1

W (шШ> = М1М0ш4 - ir1(M1 + М0)ш3 - с1(М1 + М0)ш2 ; (11

Определим вертикальные силы возникающие при совместных колебаниях транспорта движущегося со скоростью - д и покрытия дороги или пути в железных дорогах.

z( t)-z°( О-ч0(О=(0(дО (12)

Преобразуя (12) по Фурье и учитывая равенство

л

z( о = W0(iu)Qg; z° = Wz0(Q,iu)Qg, V0(t) = -0Qg;

С ь

Получим:

■t

Wo(iu)-Wz°(O,iu)—-0

Qa = f

Теперь: Qg = 1№р(ш)?; (13)

где:

1

№Р( ш)=-1-т (14)

ск

частотная характеристика.

В области преобразований Фурье дифференцирование эквивалентно умножению на ш, получим значение частотной характеристики:

-п; (15)

ш2 Wz (0,iш)—W0(iш)+—

Из формулы (11) и (15) получим:

,„ Г М1Мош'-1П(М1 + Мо)ш3-С1(М1 + Мо)ш2 ^ = --=М1+М0

График (рис 1) и (рис 2) вычислены при следующих весах транспорта М1=10 000 кг, колес М0 =1000 кг; С1 = 2106 Н/м; п =9000 Нс/м; жёсткость в точке контакта колёса и покрытия С°= 5 108 Н/м.

Impact Factor: SJIF 2020 - 5.497

2021 - 5.81 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

3

2,5 ? 2

•1-Н

о 1 5 £ 1,5

сг 1 1-1 1 СЙ

0,5 0

Рис. 3

50

100

150

ы, с

200

1

250

300

0

3 2,5 2

'з

I 1

t-l <Й

0,5

1000

2000

3000

Рис. 4. Аргументы частнойх&рактеристики wq^q) при частотах ю=0^3000 с-1

0

0

г, с

Рис.5

г,

Рис. 6. Импульсная переходная) функция силы в контакте колёса и покрытия дороги

Определяя частотные характеристики возникающие воздействием транспорта на подземные инженерные сооружения, что возможно по формулам (10,14,15), можно определить, что максимальные нагрузки по вертикали при скорости до 50 км/час. С возрастанием скорости частоты колебаний резко увеличиваются и возникают боковые колебания с максимальной амплитудой. При скорости резко возрастают частоты колебаний, что может вызвать резонансные колебания с подземными сооружениями, что приведёт к серьёзным повреждениям последних.

Анализируя колебательные процессы от воздействия движущегося транспорта на подземные сооружения нетрудно рассчитать, что их воздействия равноцены сейсмическим и это можно выразить в 3-4 баллов реального землетрясения. Из этих расчётов следует, что если инженерное сооружение находящиеся под внешним воздействием движущегося транспорта не имеет соответствующий сейсмоизоляционной защиты, то может разрушится при землетрясении в 4-5 баллов, т.к. суммарное воздействие проявится в 8-9 баллов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Абдужабаров А.Х. Сейсмостойкость автомобильного и железных дорог. // КАСИ, 1996, 226 с, Бишкек.

2.Коган А.Я. Комбания рельса при движении по нему переменной нагрузки. // Вестник. ВНИИЖТ. 1968, №1, С. 7-11.

3.Хасанов Н.М., Сайрахмонов Р.Х., Умаров С.С. Повышение физико- механических свойств щебеночно-мастичного асфальтобетона на основе поверхностно-активной и стабилизирующей добавки// Вестник ТТУ, №3(31).- Душанбе, 2015,.- С.184-187.

4.Сулейманова М.А., Саидов Ф.Ю. Количественная оценка НДС оснований сооружений при воздействии сейсмической нагрузки//// Вестник ТТУ, №4(40). - Душанбе, 2015,.- С.135-141.