ГОСТ Р 51399-99
(ИСО 10815-96)

Группа Т34

     

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация

ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ ВНУТРИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТУННЕЛЕЙ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ПОЕЗДОВ

Mechanical vibration. Measurement of vibration generated internally in railway tunnels by the passage of trains

ОКС 17.160

ОКСТУ 0011

Дата введения 2000-07-01

     
Предисловие

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация и удар"

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 17 декабря 1999 г. N 533-ст

3 Разделы (подразделы, приложения) настоящего стандарта, за исключением 4.1.1, представляют собой аутентичный текст ИСО 10815-96 "Вибрация. Измерения вибрации, создаваемой внутри железнодорожных туннелей при прохождении поездов"

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Введение

Железнодорожные туннели подвергаются регулярному воздействию вибрации, источником которой служат разные объекты и события (поезда и служебные транспортные средства, работы по техническому обслуживанию и т.д.). В настоящем стандарте рассмотрена только вибрация от проходящих поездов.

По результатам измерения вибрации можно сделать заключение, насколько обоснованными будут предположения о возможных повреждениях конструкции железнодорожного туннеля.

Измерения вибрации обычно проводят в следующих случаях:

- когда установлен максимально допустимый уровень вибрации и необходимо осуществлять регулярный контроль на соответствие этому уровню (см. 9.2);

- когда необходимо проверить, насколько расчетные значения динамических характеристик только что построенного железнодорожного туннеля соответствуют реальным (см. 9.1);

- в специальных случаях, когда железнодорожный туннель был подвергнут аномальным внешним воздействиям (например огня, землетрясения, взрыва, работы сваезабивочного копра или сноса расположенного поблизости здания) и необходимо проверить целость конструкции (см. 9.1);

- когда были внесены изменения в конструкцию железнодорожного пути или конструкцию транспортного средства (например изменена нагрузка на ось).

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы измерений, обработки и оценки результатов измерений вибрации, появляющейся при прохождении по железнодорожным туннелям (далее - туннели) поездов.

Стандартизация указанных процедур позволяет сравнивать результаты измерений, полученные в разные моменты времени и в разных туннелях*.

________________

* Результаты измерений можно сравнивать только в тех случаях, когда характеристики источников вибрации, т.е. поездов, близки между собой.

Рассматриваемые в настоящем стандарте измерения относятся к отклику конструкции и вспомогательных элементов, установленных в туннеле. Они не относятся к воздействию вибрации на людей, находящихся в туннеле или поблизости от него, а также на пассажиров проходящих по туннелю поездов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12.1.012-90* Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования

______________

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ 12.1.012-2004, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 5348-99* Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

______________

* На территории Российской Федерации действует ГОСТ ИСО 5348-2002, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

     3 Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 24346.

Кроме того, в целях настоящего стандарта применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 туннель: Подземное сооружение, внутри которого проходят пассажирские и грузовые поезда, а также служебные транспортные средства.

3.2 фоновый шум: Сумма всех сигналов, за исключением того, что подлежит исследованию.

     4 Факторы, оказывающие влияние на вибрацию

4.1 Факторы, связанные с конструкцией туннеля

Динамические характеристики туннеля в значительной мере зависят от его геометрии, конструкции, глубины заложения и свойств грунта.

Туннель с внутренней облицовкой обычно представляет собой систему отдельных элементов (например бетонная конструкция, вентиляционные каналы и т.д.), каждый из которых находится в контакте с грунтом. Частотные характеристики этих элементов так же, как и их связь с грунтом или горной породой, могут быть различными.

4.1.1 Типы туннелей и их состояние

В настоящее время наблюдается большое разнообразие типов туннелей - как уже устаревших, так и самых современных конструкций. Тип и состояние туннеля оказывают влияние на отклик конструкции на входное вибрационное воздействие.

4.1.2 Собственные частоты и коэффициенты демпфирования

Частоты, которые представляют интерес с точки зрения отклика конструкции туннеля на вибрационное воздействие, связаны, в основном, с характеристиками элементов этой конструкции. Фундаментальную частоту колебаний объемного резонатора - полости в толще породы, где расположен туннель, - в расчет можно не принимать. Собственные частоты элементов конструкции могут быть определены посредством:

- измерений отклика элементов туннеля в тот момент, когда они подвержены воздействию значительных переходных процессов, вызываемых, например, забивкой свай или взрывом;

- возбуждения синусоидальной вибрации вибровозбудителем с одновременным измерением амплитуды отклика.

Точное определение коэффициента демпфирования представляет собой сложную задачу, особенно для туннелей, которые имеют как элементы с малым демпфированием (например балки), так и элементы, находящиеся в жестком непосредственном контакте с поверхностью туннеля, излучающие в него энергию и, как следствие, обладающие большим демпфированием.

4.1.3 Грунт

Грунт, окружающий туннель, оказывает значительное влияние на жесткость туннеля и его отклик на возбуждение. Поэтому влияние характеристик грунта следует принимать во внимание при расчетах прогнозируемой вибрации. Динамическое поведение грунта зависит от размеров его частиц, плотности, уровня подземных вод и уровня заложения туннеля, а также от амплитуды, частоты и продолжительности возбуждения.

4.2 Факторы, связанные с источником вибрации

Вибрация, создаваемая при прохождении поездов, может быть отнесена к одному из классов в зависимости от вида сигнала, его продолжительности и частотного диапазона (см. [1]).

Вид сигнала вибрации зависит от механических характеристик поезда, железнодорожного пути (далее - путь), контакта между колесами и рельсами, от массы и скорости движения поезда.

Частотный диапазон анализа зависит от распределения вдоль спектра вынуждающих сил и передаточной функции между источником вибрации и стенами или отделкой туннеля.

Частотные характеристики различных элементов туннеля укладываются в диапазон частот от 1 до 100 Гц.

     5 Измеряемые параметры вибрации

Измеряемым параметром вибрации является ускорение или скорость.

В области низких частот предпочтительным является измерение скорости, в то время как для более высоких частот особенности измерительной аппаратуры могут потребовать использования в качестве измеряемого параметра вибрации ускорения.

     6 Методы измерений

6.1 Расположение датчиков относительно железнодорожного пути

Рекомендуется выбирать для измерений прямой участок туннеля длиной по крайней мере 200 м. Датчики должны быть размещены в удалении от мест видимых нарушений сплошности конструкции (больших трещин, участков просачивания воды, перевода стрелок и пересечения путей), если только целью исследований не является рассмотрение влияния этих факторов на вибрацию туннеля. Для измерений отклика конструкции туннеля датчики должны быть предпочтительно ориентированы в направлениях трех основных осей туннеля (одном вертикальном и двух горизонтальных, как показано на рисунке 1).

Размеры в метрах

Рисунок 1 - Измерительные точки в плане поперечного сечения туннеля в зависимости от типа испытаний

Размещение измерительных точек на рисунке 1 дано в предположении, что поезд движется по левой колее.

Для проведения полных и сокращенных испытаний (см. 9.1 и 9.2) датчики должны быть установлены:

- на перевернутом своде в месте пересечения с вертикальной центральной линией в поперечной плоскости сечения (точка d на рисунке 1), между двумя шпалами, если рельсы положены на балластный слой, или между двумя последовательно идущими точками крепления (костылями) при других устройствах пути;

- на своде туннеля (точка с на рисунке 1) непосредственно над точкой d;

- на стене туннеля с той стороны, где движется поезд, на высоте 1,2 м над уровнем рельсов (точка b на рисунке 1).

Для того чтобы оценить соотношение между вибрацией поезда как источника возбуждения и вибрацией, передаваемой им на конструкцию туннеля, необходимо провести измерения на подошве рельса в плоскости, перпендикулярной к плоскости рельса (точка на рисунке 1).

Вибрация в точке подвержена влиянию локальных эффектов, поэтому, прежде чем выбрать эту точку в качестве контрольной при проведении сокращенных испытаний, необходимо убедиться в типичности и стабильности вибрации в этой точке.

При установке датчика следует принять во внимание наклон подошвы рельса (см. рисунок 2).

1 - датчик; 2 - переходник

Рисунок 2 - Точка измерения на подошве рельса

Если точка на перевернутом своде недоступна, датчик помещают в ближайшей подходящей точке с указанием всех элементов, расположенных между датчиком и точкой на перевернутом своде.

При проведении полных испытаний (см. 9.1) измерения проводят также в двух других сечениях, удаленных от среднего сечения обычно на 20 м, для того чтобы минимизировать влияние локальных эффектов. Однако в случаях, когда сигнал, полученный в двух соответствующих точках в двух сечениях, отстоящих друг от друга на 20 м, одинаков, допускается проводить измерения только для одного сечения.

Если же между результатами этих измерений существует систематическое расхождение, превышающее 25% (2 дБ), их отбрасывают и рассматривают вибрацию в третьем сечении.

В случае расхождения результатов, полученных во всех трех сечениях, следует проверить влияние, которое оказывают на эти результаты локальные условия измерений, и выбрать другие сечения для проведения измерений.

6.2 Крепление датчиков

Датчики должны быть установлены таким образом, чтобы влияние системы крепления на вибрацию элементов конструкции было минимальным (см. ГОСТ Р ИСО 5348). Для выполнения данного требования крепление датчиков должно быть максимально жестким и легким.

При креплении датчика на подошву рельса между ней и датчиком помещают стальной переходник, устанавливаемый на рельс так, чтобы обеспечить максимальную жесткость соединения (желательно, сваркой). Этот переходник обеспечивает перпендикулярность измерительной оси датчика к подошве рельса (см. рисунок 2).