m0955

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Так что развивать контейнерные терминалы и грузовые станции, примыкающие к ним, необходимо. В частности, планируется дальнейшее развитие территории «Евросиб-терминал», а как следствие, необходимо будет развивать и станцию Иня-Востачная.

Научный руководитель канд. техн. наук, доц. А.А. Карасева

Д.Н. Гречко

(факультет «Строительство железных дорог»)

ВИБРОЗАЩИТНАЯ МАЛООБСЛУЖИВАЕМАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПУТИ ДЛЯ СКОРОСТНОГО ТРАМВАЯ В Г. НОВОСИБИРСКЕ

1. Общие положения

Для города Новосибирска и Новосибирской агломерации, имеющей значительную территорию и население около2,0 млн. человек, большое значение имеет скоростной пассажирский транспорт, способный за короткое время перемещать большие массы населения на протяженные расстояния.

Поскольку существующие виды городского транспорта не могут перевезти возросшие пассажиропотоки, а строительство метрополитена экономически не оправдано и занимает длительный отрезок времени, создание скоростных трамвайных линий позволит значительно улучшить транспортное обслуживание населения. В то же время, при удачных конструктивных решениях трамвайного пути, обустройства трассы и конструкций трамвайных вагонов скорость доставки пассажиров может быть сравнима с метрополитеном.

В г. Новосибирске планируется проложить несколько направлений трасс скоростного трамвая. Так например, Северный радиус будет проходить от пл. Калинина до микрорайона Родники по улицам Дуси Ковальчук, Богдана Хмельницкого, Учительской, Макаренко, Курчатова, Свечникова. Время сообщения – 23 мин. Южный радиус – от пл. Маркса до поселка Краснообска по улицам Сибиряков – Гвардейцев, пл. Кирова, ул. Громова, Весенняя, поселок Чемской, Красный Восток, Краснообск – время сообщения 30 мин.

Пересечения скоростного трамвая с транспортными магистралями должны находиться в разных уровнях. Однако при условии

31

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

сравнительно небольшой интенсивности движения транспорта на первую очередь строительства могут быть сохранены и пересечения в одном уровне. В отдельных случаях трамвайное полотно приходится выносить в другой уровень – в туннель или эстакаду.

Уже на начальной фазе проектирования должны быть запланированы защитные мероприятия от шума и вибраций, так как дооборудование уже готовых конструкций намного повышает расходы.

2. Требования нормативных документов к конструкции пути скоростного трамвая

При проектировании и реконструкции трамвайных линий с шириной рельсовой колеи на прямых участках1524 мм с расчетными скоростями сообщения менее 24 км/ч (обычный трамвай) и 24 км/ч и более (скоростной трамвай) должны соблюдаться требования СП 98.13330.2012 Свода правил «Трамвайные и троллейбусные линии» [1].

В соответствии со Сводом правил [1]:

–Допускается проектировать скоростные участки путей с шириной рельсовой колеи на прямых участках1521 мм при соблюдении условий, изложенных в примечании 1 к таблице 10.

–При проектировании путей обычного трамвая, которые в перспективе (в ближайшие 10–15 лет) могут быть использованы для скоростного трамвая, трудно переустраиваемые элементы пути следует предусматривать по нормам проектирования скоростных участков.

–За расчетную скорость сообщения принимается скорость движения трамваев или троллейбусов между конечными пунктами посадки (высадки) пассажиров, включая время стоянок на промежуточных остановках.

Движение по линиям скоростных участков, должно быть организовано автономно от трамвая, работающего в обычном режиме, с обеспечением удобных пересадочных узлов. Допускается проектирование линии обычного трамвая с организацией -ско ростного движения на вылетных направлениях или при подземном прохождении трассы в зоне центра города.

Пассажирские трамвайные линии следует проектировать двухпутными. Однопутные участки допускается предусматривать в ме-

32

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

стах, где исключается одновременное встречное движение поездов (вагонов).

Устройство трамвайных путей должно предусматривать мероприятия по ограничению шума, вибрации и утечки тока по ГОСТ Р ИСО 14 837-1-2007 «Вибрация. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта» [2]. Шумовые характеристики постоянного шума и непостоянного шума приняты в соответствии со Сводом Правил СП51.133330.2011 «Защита от шума» (актуализированная редакция СНиП 23-03-2013) [3].

3. Варианты виброзащитных конструкции пути скоростного трамвая

Проанализировав отечественный и зарубежный опыт создания и эксплуатации эффективных конструкций пути для городского транспорта, выполнив необходимые расчеты, предлагаем конструкции верхнего строения пути скоростного трамвая, представленные на рис. 1–4.

Свод правил [1] предлагает использовать пути обычного трамвая на отдельных участках для движения скоростного трамвая. Во многих местах трасса скоростного трамвая в .г Новосибирске пройдет по существующим трамвайным путям. Так как пути эти изношены, не везде соблюдаются габаритные расстояния до жилых и общественных зданий, требуется их модернизация.

На рис. 1 представлен поперечный профиль пути скоростного трамвая с элементами гашения вибраций после модернизации участка существующей линии обычного трамвая.

Рис. 1. Поперечный профиль пути скоростного трамвая с элементами гашения вибраций

33

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

В представленном варианте предполагается укладка бесстыкового пути с рельсами типа Р65, сваренными в плети неограниченной длины. Рельсы укладываются на типовые железобетонные шпалы Ш-3 с упругими скреплениями ЖБР-65 Д. Толщина щебеночного балласта увеличена до30 см, против требуемых 25 см, кроме того, у торцов шпал на расстоянии 30 см установлены плиты из пенобетона с заглублениями их в грунт на130 см. Гашение вибраций произойдет вследствие увеличения колеблющейся массы пути и поглощения колебаний слоем щебеночного балласта и пенобетона.

Второй вариант виброгасящей конструкции пути представлен на рис. 2. Эта конструкция в общих чертах повторяет первую, но имеет подбалластный демпферный мат и помещена в железобетонное корыто шириной 3,6 м и длиной секции 5 м. Использовать эту конструкцию предполагается при прохождении линии скоростного трамвая вблизи (на расстоянии менее 5 м) больниц, учебных заведений, отелей, офисов крупных компаний. Эффективность таких конструкций по опыту зарубежных стран высока.

Рис. 2. Конструкция верхнего строения пути скоростного трамвая с железобетонными шпалами, щебеночным балластом, подщебеночным матом в бетонных корытах

Вместах пересечения трассы скоростного трамвая с магистральными улицами или нагруженными автодорогами приходится устраивать пересечения в разных уровнях размещения верхнего строения пути, на эстакаде или в тоннеле (рис. 3).

Вслучае необходимости понижения верхнего габарита при прохождении трамвайной нити под существующими путепроводами или другими коммуникациями, можно использовать конструкцию пути, представленную на рис. 4. Это безбалластная конструкция с подшпальным упругим матом.

34

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 3. Конструкция верхнего строения пути скоростного трамвая в двухпутном тоннеле

Рис. 4. Поперечное сечение верхнего строения пути на монолитном основании с демпферным матом

Представленные здесь конструкции пути скоростного трамвая необходимо проверить расчетом на эффективность гашения вибраций и шума.

4. Оценка эффективности виброзащитных свойств конструкций

Для оценки эффективности виброзащитных свойств различных конструкций верхнего строения пути определим коэффициент передачи вибраций с рельса на путевой бетон, воспользовавшись моделями с конечным числом степеней свободы.

Для модели с одной степенью свободы коэффициент передачи вибраций определяется выражением

35

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

где – собственная частота колебаний не подрессорен ной массы на подрельсовых прокладках повышенной упругости; – безразмерный коэффициент демпфирования; – частота вынуждающей силы.

Коэффициент передачи силы определяется с помощью этого же выражения.

Для системы с двумя степенями свободы коэффициент передачи силы можно найти, используя уравнения

36

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

сильнее сжаты прокладки, тем меньше коэффициенты демпфирования и, следовательно, тем больше коэффициенты динамики в области резонансных частот. Резонансная частота исследуемой конструкции с учетом неподрессоренных масс подвижного состава как следует из анализа результатов проведенных испытаний, лежит в области 65–75 Гц, что свидетельствует об очень высокой жесткости конструкции.

Как видно из графиков, коэффициенты передачи силы с рельсов на бетон в такой конструкции в широком диапазоне частот существенно превышают единицу. В области резонансной частоты коэффициенты динамики при зажатых прокладках могут превысить значение, равное 10. Область частот, в кото-

37

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

нения вибраций в окружающую среду.

Во всех зданиях без упруго-опорной системы расчетные значения превышены на 17 дБ в сравнении с допустимыми значениями для современных зданий. С упруго – опорной системой результаты иные – воздействия вибраций во всех зданиях распределяются значительно ниже требований заказчика. Упруго – опорная система уменьшает вибрации для зданий 1 – го типа на 26 дБ, что соответствует снижению скорости колебаний на 95 %.

Оценки значений реализуемых собственных частоты колебаний для различных конструкций верхнего строения пути следующие:

–с упругими подрельсовыми и подшпальными прокладками–

ƒ0 > 35 Гц;

–с упругими подшпальными прокладками– ƒ0 > 25 Гц;

–с подбалластными матами– ƒ0 > 15 Гц;

–с массивной плитой на упругих опорахƒ0 > 6 Гц. Оценочные расчеты показывают, что с частоты 30 Гц и до

100 Гц виброизолирующие устройства способны существенно (на 15–40 дБ) снизить уровень колебаний, передаваемых от рельса на тоннельную обделку.

Самую простую возможность снижения вибраций можно использовать при модернизации существующих трамвайных путей, которые в будущем предполагается использовать для движения скоростного трамвая. Здесь рекомендовано использовать типовые элементы верхнего строения пути магистральных железных дорог: бесстыковой путь из рельсов типа Р65, сваренных в бесстыковые плети неограниченной длины, типовые железобетонные шпалы с упругими элементами скреплений, щебеночный балласт с толщиной слоя 30 см и заглубленные в грунт плиты из пенобетона высотой 3 м. Гашение вибраций произойдет вследствие уве-

38

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

личения колеблющейся массы пути и поглощения колебаний щебеночным балластом и плитным пенобетона.

Таким образом, в работе обоснованы возможность и целесообразность создания ВСП с подрельсовыми опорами низкой жесткости в соответствии с ранее сформулированными техническими требованиями, что является основанием для начала конструкторской разработки.

Библиографический список

1.Свод правил СП 98.13330.2012. – Трамвайные и троллейбусные ли-

нии (Tram and trolleybus lines). Дата введения: 2013–01–01.

2.ГОСТ Р ИСО 14 837-1-2007. Группа Д 50. Национальный Стандарт Российской Федерации – Вибрация. Шум и вибрация, создаваемые движением рельсового транспорта. Ч. 1. Общее руководство (Vibration. Groundborne noise and vibration arising from rail systems. Part 1. General guidance).

Дата введения 2008–10–01.

3.Свод правил – СП 51.13330.2011 – Защита от шума (Sound protection). Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. Дата введения 2011– 05–20.

4.Барабошин В.Ф. и др. Виброзащита верхнего строения пути // Мет-

рострой. 1980. № 3. С. 19–21.

5.Курбацкий Е.Н., Мелошенков Е.И., Емельянова Г.А. и др. Эффектив-

ность виброзащитной конструкции железнодорожного пути в тоннеле под площадью имени Ю.А. Гагарина // Вестн. МГУПС. М., 2005. № 11. С. 48–53.

6.Карпущенко Н.И., Величко Д.В. Обеспечение надежности железнодорожного пути и безопасности движения поездов. Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2008. 321 с.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. Н.И. Карпущенко

Н.П. Запащикова

(аспирант кафедры «Технология, организация и экономика строительства»)

Ю.В. Плехотко

(факультет «Промышленное и гражданское строительство»)

МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКЕ НАДЕЖНОСТИ

ИЭКОНОМИЧНОСТИ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ

Встроительной практике России в последние годы широкое распространение получили навесные фасадные системы. Вентили-

39

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

руемый фасад – это металлическая конструкция, удерживающая отделочный материал и утеплитель, проходящий вдоль стены. К их преимуществам перед традиционными материалами и конструкциями относят повышенную звуковую и тепловую изоляцию, невысокую стоимость монтажных работ. Они не требуют подготовки внешней поверхности стен. Монтаж вентилируемых фасадов производится в любое время года. Они дают возможность для реализации дизайнерских идей, благодаря большому ассортименту фактур и цветов. Навесные вентилируемые фасады считаются очень долговечными и относительно недорогими, срок службы навесных фасадов составляет 50, 100 и даже 150 лет. Однако, научно обоснованных данных по этой проблеме не имеется. Наличие разнородных крепежных элементов, облицовочных, теплоизоляционных и каркасных материалов заставляет усомниться в приводимой долговечности систем. Поэтому, актуальной является проблема оценки их надежности с последующим обоснованием долговечности.

Нами предлагается выполнять оценку надежности и долговечности фасадных систем по следующим показателям:

–время наработки на отказ системы;

–время наработки до отказа конструктивных элементов системы;

–межремонтный период;

–вероятность отказа системы в заданном периоде времени;

–вероятность безотказной работы до нормируемого момента времени;

–вероятность снижения сопротивления теплопередачи при износе или повреждении теплоизоляции.

В конструкциях фасадных систем можно выделить восстанавливаемые и невосстанавливаемые элементы. При этом часть элементов подлежит ремонту, другая относится к категории неремонтируемых.

Приведем основные расчетные соотношения по оценке показателей надежности [1, 2, 3] применительно к навесным вентилируемым фасадам.

Для невосстанавливаемых систем:

–вероятность безотказной работы элементов вентилируемого фасада (ЭВФ) tм

40