Простое и быстрое прогнозирование сил, воздействующих на путь, а также вибраций грунта и зданий, вызываемых поездами

Представлена простая и быстрая схема прогнозирования вибраций грунта и зданий, вызываемых движением поездов. Для моделирования взаимодействия транспортное средство–путь–грунт и здания с грунтом используются простые модели, такие как одномерные передаточные матрицы. Распространение волн в слоистых грунтах аппроксимируется частотно-зависимым однородным полупространством. Прогнозирование разделено на этапы «излучение» (возбуждение железнодорожным движением), «передача» (распространение волн в грунте) и «иммиссия» (передача колебаний в здание). Связь между модулями обеспечивается силой возбуждения между этапами излучения и передачи, а также колебаниями в свободном поле между этапами передачи и иммиссии. В статье приведены все формулы для простых моделей транспортного средства–пути, грунта и здания. Поведение моделей продемонстрировано на типичных примерах, включая снижение вибраций от поездов с помощью упругих элементов пути, характерные для слоистых грунтов срезы на низких и высоких частотах, а также взаимодействующие резонансы грунта, стен и перекрытий многоэтажных зданий. Показано, что результаты простых моделей прогнозирования адекватно воспроизводят поведение более трудоемких детальных моделей: конечно-элементных и гранично-элементных моделей пути, волновых числовых интегралов для грунта и трехмерных конечно-элементных моделей здания. Кроме того, для каждого этапа прогнозирования приведены примеры измерений, подтверждающие, что методы дают приемлемые результаты. Поскольку расчет с использованием моделей прогнозирования выполняется быстро, можно осуществлять большое число прогнозов, например для оценки воздействия на окружающую среду вдоль новой железнодорожной линии. Простые модели имеют и дополнительное преимущество: пользователю требуется знать лишь минимальное число параметров. Таким образом, прогнозирование является быстрым и удобным для пользователя, а также имеет надежное теоретическое и экспериментальное обоснование.