При воздействии подвижного состава насыпь работает в режиме многократного циклического упругого силового нагружения. Поэтому для оценки рабочей зоны насыпи важное значение имеет не только величина действующих напряжений, но и частота и продолжительность их воздействий, а также общее количество таких циклов. Характер изменения напряжений вдоль пути представлен в виде эпюр на рис. 3.15. Расчеты частот l, выполненные для пассажирского вагона электропоезда ЭР-200 и четырехосного грузового вагона при различных значениях j, показали, что в наиболее сложных динамических условиях работает основная площадка и верхняя часть насыпи (&z\ = 0-0,5 м), где проявляется влияние отдельных осей вагонов. При любой скорости движения от воздействия каждого четырехосного вагона возникают три группы частот, величина которых зависит от расстояний /0, /сц и /мв. Так, частоты силовых воздействий для пассажирского поезда при скорости 200 км/ч составляют: Л = 3,4 Гц, н=15 Гц, fin = 22,2 Гц, а грузового поезда из четырехосных вагонов при скорости 100 км/ч соответственно: j = 3,3 Гц, п=11,7 Гц, in = 15,4 Гц. Для глубин Дгг = 0,5-1,5 м наблюдаются две группы частот: при скорости пассажирского поезда 200 км/ч i = 9 Гц, /и = 3 Гц; при скорости грузового поезда 100 км/ч fi = 6,7 Гц и lii = 2,8 Гц. Для глубин Дгз= 1,5-2,5 м наибольшие частоты для скоростного пассажирского поезда (при v = 200 км/ч) и грузового (при и = 100 км/ч) практически одинаковы и равны 2 Гц. На глубинах Дг >2,5 м цикличность приложения силовой поездной нагрузки практически не обнаружена. Общее количество нагружении N верхней части насыпи Д2 = 0-0,5 м может быть принято равным числу осей подвижного состава п" то есть JV)=Ew,. Для интервала глубин Дг2 = 0,5-1,5 м, где максимум нагружении возникает только под тележками вагонов, число динамических воздействий на насыпь Л/2 = 2я,/2. В пределах глубин Дгз = 1,5-2,5 м максимумы напряжений возникают в средней части двух тележек соседних вагонов, а общее количество нагружении составляет ЛГз = Ея,/4, то есть равно числу вагонов в поезде. На глубинах г, > 2,5-3,0 м при проходе поезда появляется незначительная дополнительная нагрузка, близкая по своему воздействию к статической, которая практически равномерно распределена вдоль пути под всем поездом. Таким образом, рабочая зона по глубине насыпи неоднородна по своей реакции на воздействие подвижного состава.
Динамической активностью слоев грунта насыпи D называют произведение количества циклов нагружения N, в интервале глубин Дг, на среднее значение действующих в этом же интервале динамических напряжений тд, то есть D, = ЛГ,-сТд. Результаты расчетов динамической активности рабочей зоны на скоростных участках пути со смешанным движением поездов показали, что динамическая активность грунта насыпи от воздействия грузового поезда из 60 вагонов выше, чем от воздействия пассажирских поездов ЭР-200, в 6-7 раз (поезд из 15 вагонов) и в 3,5-4,1 раза (поезд из 25 вагонов). По глубине насыпи динамическая активность рабочей зоны резко уменьшается для пассажирских и грузовых поездов и составляет: при A2 = 0,5-l,5 м −25-29 %, при Дгз =1,5-2,5 м — 6-7 % от аналогичных величин D\ в верхней части насыпи вблизи основной площадки (Дг = 0-0,5 м).
Циклическое силовое нагружение насыпи продолжается в течение времени следования поезда Т (в с), которое при длине поезда L (в м) и скорости движения v (в км/ч) определяется по формуле: Г = 3,6 L/v. Продолжительность динамического силового воздействия на насыпь составляет: для пассажирских поездов при скорости 200 км/ч порядка 7-11 с; для грузового поезда при скорости 100 км/ч — 31 с. Следовательно, насыпь находится в динамическом состоянии от воздействия грузового поезда в 3-4 раза дольше, чем от воздействия скоростных пассажирских поездов. При этом динамическая активность насыпи при проходе грузового поезда значительно выше.
