Научная статья на тему 'Динамическая интерпретация системы нагрузки «Вагон-колея-земполотно» в расчетах транспортных откосов методом конечных элементов'

Динамическая интерпретация системы нагрузки «Вагон-колея-земполотно» в расчетах транспортных откосов методом конечных элементов Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
153
16
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИНАМіЧНА іНТЕРПРЕТАЦіЯ / РОЗШИРЕНИЙ АНАЛіЗ / DYNAMICAL INTERPRETATION / EXTENSIVE ANALYSIS / ДИНАМИЧЕСКАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ / РАСШИРЕННЫЙ АНАЛИЗ

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Пшинько А.Н., Мямлин С.В., Петренко В.Д., Цепак С.В.

Предложена динамическая интерпретация и расширенный анализ компьютерной презентационной графики расчета земляного железнодорожного полотна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Пшинько А.Н., Мямлин С.В., Петренко В.Д., Цепак С.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DYNAMIC INTERPRETATION SYSTEM LOAD «CAR-TRACK-SUBGRADE» IN THE CALCULATION OF THE TRANSPORT OF SLOPES BY THE FINITE ELEMENT METHOD

The work proposes dynamical interpretation and extensive analysis of display graphics for computations of railway earth permanent way.

Текст научной работы на тему «Динамическая интерпретация системы нагрузки «Вагон-колея-земполотно» в расчетах транспортных откосов методом конечных элементов»

УДК 624.131:625.1

О. М. ПШШЬКО, С. В. МЯМЛ1Н, В. Д. ПЕТРЕНКО, С. В. ЦЕПАК (ДПТ) ДИНАМ1ЧНА 1НТЕРПРЕТАЦ1Я

СИСТЕМИ НАВАНТАЖЕННЯ «ВАГОН-КОЛ1Я-ЗЕМПОЛОТНО» В РОЗРАХУНКАХ ТРАНСПОРТНИХ В1ДКОС1В МЕТОДОМ СК1НЧЕННИХ ЕЛЕМЕНТ1В

Запропоновано динамiчну iнтерпретацiю та розширений аналiз комп'ютерно! презентацшно! графiки розрахунку земляного залiзничного полотна.

Предложена динамическая интерпретация и расширенный анализ компьютерной презентационной графики расчета земляного железнодорожного полотна.

The work proposes dynamical interpretation and extensive analysis of display graphics for computations of railway earth permanent way.

Задачею використання наукових досль джень е впровадження останшх у виробни-чий процес будiвництва та експлуатаци земляного полотна при переходi на швидкiсний рух. Особливо важливим е розробка методик розрахунку земполотна, яю б включали мож-ливють навчити спецiалiстiв колiйних частин робити аналiз розрахункiв, оскiльки обмежи-ти iнженернi висновки вiд маси юнуючих наукових напрацювань, рiзних теоретичних та практичних рекомендацiй неможливо. Тим бшьше, що деякi науковi працi не завжди вiдповiдають реальним умовам, а корегувати розрахунки та виконати аналiз роб^ по вщ-новленню земляного полотна на кожнш ко-лiйнiй частинi науковцi не зможуть. Це важ-ливо при розробщ нормативно! документацп, яка виключае рекомендацiй до аналiзу i ви-значае тiльки кiнцевий результат - прямi вка-зiвки, якi необхщш для проектування або для вщновлення та обслуговування земляного полотна.

Запропонована методолопя аналiзу розра-хункiв земляного полотна, проведених методом сюнченних елементiв (МСЕ), найперше, вклю-чае iнтерпретацiю експериментальних досл> джень, важливою частиною яких е попередня оцiнка iснуючих напрацювань, оскшьки на д> ючих колшних частинах проведення експериментальних дослщжень пiд час руху неможли-ве. Для цього необхщно проводити дублюючi експерименти при вiдомих навантаженнях мо-делi земполотна пiд штампом iз змiнами почат-кових умов експерименту. Це потрiбно для бiльш точного вираження впливу навантаження на формування тiла сповзання вiдкосу (рис. 1).

Рис. 1. Експериментальне п1дтвердження закономiрностей накопичення деформацiй руйнування за результатами ГНДЛ механiки Iрунтiв Д11Ту: поетапне руйнування модел1 iз ослабленим шаром меотично! глини (по М. Н. Гольдштейну)

Експериментальна задача

На вiдмiну вiд звично прийнятих [1], даний експеримент провадиться з нахилом штампу до 5°, чим моделюеться дiлянка криво! земполотна, наприклад 1021 км перегону Сватове-Попасна Донецько! залiзницi, де накопичення енергп навантаження призвело до створення поверхнево!

трщини та початку процесу сповзання. Звичай-но, що розрахунки стiйкостi експлуатацшниками не провадились, а аварiйне збереження було здш-снено вiдсипкою та додатковим привантаженням вiдкосу баластним гравieм.

Розглянемо поверхню навантаження штер-претащйно! моделi (рис. 2), яка в^^зняеться вiд двоколшно! реально! поверхнi. Як можна поба-чити в перехщнш зонi (по Горбунову-Посадову) явно виражеш деформацп [2], в яких переважае горизонтальна складова (третiй рiвень вщ повер-хнi на рис. 2, по стршщ). Це достатньо змшюе погляд на ранiше зробленi висновки, яю вщзна-чають тiльки форму та кривизну поверхш сповзання i пщтверджуе формування областi зминан-ня в схемi розташування елеменпв руйнування вiдкосу, а також показуе, що вертикальш деформацп поверхнево! частини реалiзуються в перехь днш зонi в горизонгальнi, де i проходить накопи-чення енергп руйнування. Тобто, опiр бiльш мщ-них rрунтiв нижче перехщно! зони створюе умо-ви для накопичення енергп деформування (по стрiлцi на рис. 2).

реднш шар грунту зафарбовано бiлим кольором, що робить картину руйнування бшьш наглядною.

На рис. 1 у поверхневш пасивнiй зон початок руйнування проходить блоками iз явно вираже-ним випором грунпв у перехiднiй зонi. А на рис. 2 вщображено змiни всього тша руйнування та сповзання поверхнево! частини, при практично вщсу-тньому руйнуваннi пасивно! нижньо! зони.

Це пщтверджуе дослiдження Г. М. Шахунян-ца [3] про розподш енергi! навантаження у земляному полотт, за якими найбiльш навантаже-ним приймаеться баластний шар, де реалiзуеться до 50 % енергп руйнування, 70... 80 % яко! роз-повсюджуються i впливають до глибини у 3 м.

Динамiчна задача

Враховуючи, що по!зне навантаження проходить у динамiчному режимi, то найбшьш впливо-вими i можливими до розгляду е маси вагона, навантаження та !х спiввiдношення з масою грунту, який вступае iз ними у взаемодiю. Таким чином, слщ розглянути динамiчну схему взаемодi! елементiв, основний розподш мас та особливосп методу, який передбачае пошук характеру пщ-твердження виявлено! закономiрностi [4] появи сегментних зон розтягнень.

Тому для щентифшаци у динамiчнiй постано-вцi задачi розглянемо коливальну систему рис. 3.

Рис. 2. Експериментальш випробування модел1 грунтово!' основи шд штампом 1з ф1зичними параметрами суглинку твердого, прийнятого для розрахунк1в МСЕ (за М. Н. Гольдштейном)

Розглядаючи у цьому аспектi закономiрнiсть формування напружень можемо вщзначити, що тiло сповзання е адитивною системою, термоди-намiчнi властивосп поглинання енергi! руйнування у якш рiзко вiдрiзняються вiд явно вираже -них дисипативних систем, оскшьтки температура змiн реального земляного полотна вщ про!зду потяга практично не змшюеться або змiнюегься дуже незначно. Це дозволяе зробити висновок, що змша форми тша сповзання проходить на рiв-ш пластичних деформацш, а в зонi накопичення останшх проходять найбiльшi змiни внутршньо-го стану. Останне також пiдтверджуегься юную-чими експериментальними дослiдженнями, про-веденими пщ керiвництвом проф. М. Н. Гольдш-тейна (см. рис. 1) в ГНДЛ механiки грунгiв. Се-

Рис. 3. Динашчна схема системи:

т в - маса вагона або потяга; твг - маса вантажу; ткоп -маса коливально! системи колгсних пар та рейкошпально! решетки; тгр -приеднана маса грунту; ¿шп - ширина

приеднано! маси грунту, що доршнюе довжиш шпали; Н - висота приеднано! маси грунту; С1 - жорстюсть

пружних зв'язкв вагона; С2 - жорстшсть рейкошпально!

рештаки; Сгр - умовна жорстюсть грунту

Для визначення навантаження авторами ро-боти [5] запропонована модель Бусшеска-

Фламана, за яко! визначення дотичних напру-жень провадиться iз прив'язкою до радiуса мо-жливо! поверхнi ковзання. Обмеженiсть тако! науково! постановки у кшцевому результатi впливае на побудову епюр навантаження та розподiл напружень у баластному шарi, де мо-жемо мати тiльки проекцп дотичних напружень, оскшьки прив'язка до радiуса поверхнi ковзання виключае визначення дотично! як вектора, а епюри втрачають фiзичний характер вь дображення процесу на вiдмiну вщ МСЕ. Для пояснення динамiчно! схеми звернемося до ка-нонiчного рiвняння одномасно! системи з ви-мушеним збудженням коливань

m^ + ^CZ + CZ = Pro1 sin (cot + ф), (1)

де m1 - вага i-i одиницi системи; Р - сила при-мусового збудження коливань; r - плече при-кладання вимушено! сили Р; С - жорстюсть пружних зв'язкiв iз дисипативною характеристикою ц; a - частота вимушених коливань; ф -кут початкового розташування плеча прикла-дання вимушено! сили, який визначае пускову характеристику системи; Z - вертикальна вюь перемщень (см. рис. 3).

Звернення до рiвняння Лагранжа зроблено, тому що «лагранжiани» найбiльш зрозумiло описують стан системи: друга похщна - закон збереження енергн; перша похiдна вщображуе момент iмпульсу системи; пряме звернення по-казуе момент сили, який розвивае система з ви-мушеним приводом залежно вщ кута зупинки приводу, що впливае на пусковий момент.

Оскiльки реальна динамiчна система е само-балансною i навантаження вiд не! через колюну пару приводимо до довжини сюнченного еле-мента у 1 м, то самобалансшсть можемо прийн-яти за основу. При цьому можемо вважати, що швидюсть по!зного руху не впливае на схему, яка стае саморезонансною без приводу виму-шених коливань, тому що для швидкосп, на-приклад, у 140 км/год, термш проходження умовного скiнченного елемента, складае лише 0,26 с. У такому випадку динамiчну модель можемо описати системою рiвнянь:

mZ + C1Z1 = 0;

(m1 + m2)) + Ц2С2 ¿2 + C2Z2 = 0;

(m1 + m2 + m3 ) Z3 + ПгрОр..3 + Cip Z3 = 0,

; (2)

У наведенiй ^dmi m1 - сумарна маса вагона та вантажу, причому вважаемо, що маса ван-тажу приеднана i процес коливань безвiдривний. Друга маса m2 становить сумарну вагу колюно! пари та колiйно! шпально! решiтки iз сумарною жорсткiстю системи C2 та дисипативною характеристикою Ц2 гумових пiдкладок пiд рейками, а iндекси системи вiдповiдають !х порядковому визначенню за масами.

Оскiльки в реальних умовах 1рунти не мають явно виражених структурних зв'язкiв i змiну !х нагрiвання практично не можна визначити, то у ^dmi (2) для !руш1в приймаемо переважаючи-ми в'язкопластичш властивостi (пгр ).

Особливютю динамiчно! системи е те, що приеднану масу Iрунтiв визначити практично не можна, тодi ширину останньо! Ьша приймаемо по довжиш шпали, а глибину на першому етат розрахункiв Итр визначаемо за досл>

дженнями Г. М. Шахунянца [3], в яких наведено максимальний розсiв енергi! навантаження на глибиш у 5 м, що складае 99 % i визначае рiвень взаемопiдтвердження за даними науко-во-технiчно! лiтератури. Це пiдтверджуе розпо-дiл перемiщень, якi проведенi МСЕ для земляного полотна перегону Сватове-Попасна Доне-цько! залiзницi [4].

Задача мехашки rpyHTiB

Повноцшним аналiзом та пiдтвердженням надiйностi розрахунюв МСЕ можемо вважати використання прогресивного доказу, який ви-користовуеться в геолопчних дослiдженнях. Для цього переводимо штерпретащю на новий рiвень, проводячи пружносилову iнтерпретацiю презентацiйно! графiки МСЕ.

де пгр - в язкопластична характеристика 1рун-

гр

тово! маси.

Рис. 4. Схема до анал1зу силових фактор1в у земполотн1 за появи вступаючо!' хвил1 в1д руху потяга або одиничного 1мпульсу при проходженш стику колИ' (позначення за текстом дал1)

Вивчаючи швидкiсть деформацш при зсувах А. Г. Протосеня прийшов до оцiнки iнтенсив-

ност деформацш зсуву, i опираючись на досл> дження Релея про довговiчнiсть i повзучiсть широкого кругу матерiалiв, започаткував кше-тичну теорiю процешв руйнування твердих тiл. Деякi вщмшност запропоновано Г. М. Барте-невим [2] при використанш термоентропiйного шдходу, але в загальному виглядi вс теорi! по-ведiнки грунтiв не можуть бути використаш для розрахунюв !х стiйкостi та несучо! здатнос-тi - визначення мiжремонтних термшв.

У цьому випадку звертаемось до теорп управлiння, де форма вектора управлшня в до-датку до методу вщсшв може бути виражена напруженням а (7) [6]. Це означае, що змши

напружень в чаш не проходять безслщно, а повинно проходити накопичення енергп за раху-нок змiни внутршнього стану, тобто пiсля кожного навантаження баланс внутршньо! енергi!

змiнюегься на величину, яка визначаеться з тако! залежностi:

аЛ = и - и2 . (3)

У цьому випадку виникае питання, де най-бшьш активно проходить накопичення енергп руйнування i взагал^ як воно проходить i по яких законах? Така зона може характеризувати-ся активним переходом нормальних напружень в дотичш, розширенням внутрiшньо! структури окремого участку, змшою порового тиску та накопиченням вологост [4].

В активнш зонi за методом Горбунова-Посадова змiна структури грунпв повинна зм> нювати поровий тиск. Тодi за умови, доведено! М. Н. Гольдштейном, на межi вщсшу напру-ження в серединi масиву будуть (а + рю) . Але

якщо врахувати реакцiю масиву, вшьна енергiя стиску повинна змшити стан грунтiв у зонi ди-латацi! на деяку величину Аа i тодi рiвняння Кулона приймае вигляд

т-С = (а + Аа - рю)^ф + Ев, (4)

де рю - поровий тиск води; Ев - в'язка скла-дова зчеплення.

Така постановка наближае нас до пояснення циктчносп процесiв у земполотнi, оскiльки останне е самооргашзуючою системою iз влас-тивостями до самовiдновлення глинистих грун-тiв за вiдсутнiстю критично! сезонно! змiни во-логостi i визначае необхщнють локального об-стеження кожно! дiлянки земполотна.

Розглянемо рис. 4, де до земполотна при-кладено iмпульс вступаючо! хвилi вiд по!зного

руху навантаження Р1 () . Проаналiзуемо видi-

лений вiдсiк S, для якого складено рiвняння (4).

Якщо поверхня ковзання до вказаного вщ-сшу вiдсутня, то зчеплення С, як i поровий тиск рю не мають напрямку i не можуть бути

вектором., тим не менш дотична т виражена вектором поздовж лши ковзання - протирiччя постановки задачi Кулона. В'язка складова

Ев вiд динамiчно! ди миттево змiнюе на-

прямок, що зменшуе величину зчеплення С. Але оскшьки зсувш напруги т за вщсутшстю реально! поверхнi ковзання не можуть вихо-дити до вщкосу, тодi лiнiю умовного клину випирання грунту, на який впливае динамiчна 2

згасаюча складова Рр , також не можливо ви-

водити до вщкосу. Це дае можливють зробити припущення, що умовш лши ковзання з'еднуються в середиш масиву по якшсь кри-волiнiйнiй траекторп.

На додаток можемо припустити, що напру-ження стиску в середиш масиву можуть бути достатньо велию для розвитку поверхш ковзання, тодi остання буде повернена в сторону найменшого опору, тобто в сторону вщкосу, створюючи додаткову лшю ковзання. При цьому на мющ розвороту почнеться хаотичне руйнування масиву, яке буде виражено змшою напружень стиску на напруги розтягу, що i е, на наш погляд, тестом для визначення стану зем-полотна i мiжремонтного термшу.

Явище формування напружень розтягу в середиш земполотна проаналiзовано в робой [4] розрахунками МСЕ, мае анал^ичне пщ-твердження, але недостатньо перевiрено на практищ.

Розглядаючи МСЕ з точки зору геоакустич-но! постановки задач^ слщ вщзначити, що ш-терпретащя фiзичних процесiв повинна врахо-вувати вiдмiннiсть розрахункiв статичного мит-тевого навантаження МСЕ вщ реального хви-льового навантаження.

Геоакустична iнтерпретацiя хвильового процесу коливань приеднаноТ маси грунту

Характерними признаками з точки зору геоакустики [7], що виражають вплив рухомого навантаження на iзотропний глинистий вщкос-уступ, е хвит розповсюдження напружень, якi можуть бути трьох видiв:

- вертикальна хвиля гравггацшного приед-нання маси транспортного засобу;

- горизонтальна, поверхнева хвиля;

- стояча хвиля мшмального коливання ча-стинок грунту.

Розглядаючи систему рiвнянь (2) з геоаку-стично! точки зору можемо спростити !! до рiвняння, яке описуе стiйкий рух типу «удар-но-вiбрацiйна трамбiвка» за умови поеднання

m1 + m2 = Fa та замкть ' = мш2г/ра , x = at,

p = P/Fa , де точки над функщями означають

диференцiювання по т. Тодi маемо безрозмiрне диференщальне рiвняння, яке наближуе нас до пояснення сут геодинамiчного впливу

' = p + cos (т + ф) .

(5)

У цьому рiвняннi р представляе вiдношення динамiчно! змшно! до навантаження системи з вiдносною вертикальною хвилею постiйного приеднання, яку можемо вважати статичною складовою на довжит одного скiнченного еле-мента. Таким чином, на даному еташ вплив обертошв накладених коливань промiжних мас m2 та m3, як вiдповiдають масам колюно! пари та рейкошпально! решiтки, не враховуемо. Однак слщ вiдзначити, що основне навантаження у МСЕ повинно враховувати коефщент динамiчного збшьшення, який визначаеться змiною стану коли за результатами обстеження, тобто процес вщновлення земполотна е загаль-ною проблемою колiйникiв та спецiалiстiв по земполотну.

При швидкост розповсюдження вертикально! хвилi у 1800...2500 м/с кут зашзнення при-кладання по!зного навантаження до скшченно-го елемента складатиме 1/20 частину, за яко! можемо прийняти цю складову за вектор, а ви-сунуте припущення до розрахункiв навантаження допустимим.

Стосовно горизонтально! складово! повер-хнево! хвилi, швидкiсть яко! менше бiльш як на порядок вщ вертикально!, то iз рiвняння (4) можливо бачити, що вона в рiвняннi не враховуеться, е самостшною за характером формування i на динамiчну систему (2) не впливае, тому !! вплив розглядаеться окремо вщ МСЕ.

Стояча хвиля характеризуеться вщсуттстю переносу енергi!, тобто в грунтовому середо-вищi виникають витрати, обумовленi затухан-ням розповсюдження хвилi iз вiдстанню. При цикшчному навантаженнi амплiтуди прямо! та зворотно! хвиль не рiвнi мiж собою, а за нерiв-ностi характеристик мщност грунтiв по осях, зворотна хвиля може розташовуватися пiд ку-

том iз змiною напрямку. При цьому нормальш вертикальнi напруження переходять у дотичнi.

1нженерна iнтерпретацiя презентацшно1 графiки методу скiнченних елементiв

Оскшьки спецiальних методiв розшифровки презентацiйно! графши МСЕ не iснуе, то вище-проведений частковий аналiз доповнюемо ш-терпретацiею, за допомогою яко! проектантам та ремонтниками мають можливiсть визначати характеры мiсця реакцi! транспортного вщкосу на навантаження.

Для цього сформулюемо послiдовнiсть, яка може бути першим варiантом загально! штер-претацi!: порiвняння схем полiв напружень силового розрахунку; епюр розташування голо-вних напружень вщ власно! ваги по осях на прикладi рис. 5; визначення межi присутностi вузлових перемiщень та приеднано! маси грунту, яка реагуе на навантаження.

Выкл.|

щ г й L 1: 1

4 к > г 1

f л V V

Р и ь |

т у ш V

fill А

ж К

Ш -15 ■1.01

щ-юз -0,04

-0,73

щ-ол -0,63

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

|-из м

Им -0.32

но« ■1.1/

Ода ■0,01

jg-0,01 0,14

щол 0,23

¡□ 0.23 0.45

СП»-« 0.3

KQO.t 0.76

0,76 0,31

а)

б)

Рис. 5. Перевiрочний розрахунок МСЕ

вщ власно! ваги грунту: а) - iзолiнi! та iзополя головних напружень по ос Х (горизонтальш); б) - збiльшене зображення поверхш вiдкосу, де iзополя головних напружень по ос Z (вертикальнi)

Найбтьш важливим для експлуатацiйникiв е реакщя земляного масиву на розташоване на меж поверхнi вiдкосу навантаження [4]. Реакщя земляного вдаосу виявляеться у розподiлi останньо-го на похилий пiдпiрний вiдкос, на вертикальнш межi якого спостерiгаеться хаотичне розташуван-ня полiв напружень iз виникненням зон розтяг-

нення, та основне тшо вщкосу, що формуетъся вертикальною геоакустичною складовою. Це означае, що при змщент шпально! решпгси до краю вщкосу виникають умови до найскоршого виникнення трщини на поверхнт

Таке явище пщтверджуетъся експеримента-льною штерпретащею (рис. 2), тому ïï висновки можливо вважати достов1рними, але це можуть бути особливосп МСЕ, яю вщмшш вщ реаль-них умов. Тому перев1рку характерних особли-востей МСЕ необхщно провести, пор1внюючи характеристики розподшу напружень вщ влас-ноï ваги грунту, та змщенням навантаження на декшька положень по горизонтально поверхш, одним i3 яких е нормативне [4].

Розташування напружень вщ власноï ваги для горизонталъноï складовоï пщтверджують-ся класичними розрахунками за М. Н. Гольд-штейном, що також дозволяе вважати розра-хунки достов1рними. Але все це тдтверджуе тшьки в1ршсть розрахунюв по напруженнях. МСЕ не вщображуе реального геоакустичного впливу, та ф1зично1' сут процесу. Враховую-чи, що на меж1 стоячо1' хвил1 реакщя земполо-тна повинна бути вщображена горизонтальною лш1ею, то маемо т1льки часткове тдтве-рдження геоакустичного вщображення в МСЕ, оскшьки на денних поверхнях вщкосу виходу напружень розтягу не маемо, але лшп розподшу напружень розташоват (на перший погляд) хаотично.

Вщсутшсть виходу напружень розтягу на поверхню вщкосу тдтверджуе стшкий стан без навантаження, але реакщя хаотичного розпод1-лу епюр вертикальних напружень на вщкос (рис. 5, б) вказуе на те, що на вщстат у 0,7... 1 м вщ поверхш МСЕ (в межах одного елемента) може давати недостатньо ясну картину. Тому в розрахунках виникае необхщшсть до зменшен-ня розм1р1в сюнченного елемента. Оскшьки ре-комендацш щодо вибору розм1р1в останшх не юнуе, то користуючись теор1ею управлшня пр-ничодобувними об'ектами [8], можемо визначити оптимальний розм1р сюнченного елемента у 0,3 ... 0,6 м, що необхщно при врахуванш реа-льних шаруватих наситв ¡з багаторазовою вщ-сипкою баластного шару при ремонтах.

Характерним для 1нженерно1' штерпретацп е необхщшсть приведення довжини сюнченного елемента до контактно1' вщсташ колюно1' пари, що дозволяе нам сшвставити навантаження до приеднано1' маси тз грунту земполотна, оскшь-ки тз необхщна нам для завершення динам1ч-но1' штерпретацп.

Оскшьки «на1'зд» кол1сно1' пари на сюнчен-ний елемент можливо подати у вигляд1 норма-

льного ергодичного випадкового процесу з приведеним усередненим термшом навантаження, то процес можемо вважати одноудар-ним, який носить резонансний характер. Тому сшвставлення частоти на1'зду колюних пар, тоб-то швидкост руху, з власною частотою коли-вання грунт1в земполотна дае експлуатацшнику уяву про режими навантаження.

Важливим також для 1нженерно1' штерпретацп е визначення приеднано1' маси тз . Розгля-даючи площину поперечного перетину земпо-лотна, на якш у МСЕ визначено присутнють перемщень [4], можемо прийняти умову, що сумарна площа таких елеменпв може бути прийнятою за мшмальну, яка реагуе на навантаження. Знаючи напруженш у кожному скш-ченному елемент та його перемщення, можемо визначити роботу реакцп тз .

a=1ч-=£°,

(6)

0

де а, - напруження ,-го елемента маси тз ; s, -перемщення ,-го елемента; s, - площа перетину ,-го елемента, кут нахилу як та реальну ïï величину визначаемо ¡з презентацiйноï граф1ки.

Але реально стан земляного полотна можливо визначити шсля визначення вологосп грунпв. У сучасних розробках ГНДЛ мехашки грунпв роз-робляються методики та прилади пенетрометри-чних випробувань, яю можливо довести до нормативного впровадження та забезпечити ддач1 колшш частини методолопею комп'ютерних розрахунюв земляного зал1зничного полотна ¡з частковим експериментальним пщтвердженням.

Особливютю таких випробувань е забезпе-чення пенетрометра камерами безконтактного визначення вологосп, яю монтуються безпосе-редньо за конусом. Пюля занурення пенетрометра в грунт, ¡з визначенням сил опору, останнш остаеться на деякий термш в земполотш, зале-жно вщ поглинаючих властивостей характерних для наповнювача камер. Таким чином, процес обстеження земполотна можемо вважа-ти завершеним.

Висновки

1. Використовуючи прогресивний метод обстеження земляного зал1зничного полотна виникае можливють визначення реальних умов експлуатацшного навантаження, залежно вщ кшькост проходу колюних пар, та визначення м1жремонтних термшв.

2. Пюля забезпечення пенетрометра камерами безконтактного визначення вологосп гру-

нпв, останнш може виконувати три функци: пенетрометр - репер - вологомiр.

3. Сумарна методика розрахунково - екс-периментальних дослiджень доводить можли-вiсть неруйнiвних методiв обстеження ддачих земляних вiдкосiв без зупинки руху.

Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК

1. Гольдштейн М. Н. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебник для вузов ж.-д транспорта / М. Н. Гольдштейн, А. А. Царьков, И. И. Черкасов. - М.: Транспорт, 1981. - 320 с.

2. Гольдштейн М. Н. Распределение напряжений в насыпи от действия сил собственного веса / М. Н. Гольдштейн, В. М. Тубольцев, А. Н. Шанина // Вопросы геотехники: Труды ДИИТа. -Д., 1976. - Вып. 179/25. - С. 39-49.

3. Шахунянц Г. М. Земляное полотно железных дорог. - М.: Трансжелдориздат, 1953.

4. Цепак С. В. Закономерности влияния динамической нагрузки на земляное транспортное со-

оружение // Мгжввд. зб. наук. праць / 1н-т геотехшчно! мехашки 1м. М.С. Полякова НАН Украши - Д., 2003. - Вип. 47. - С. 152-157.

5. Фришман М. А. Стабильность подшпального основания при железобетонных шпалах / М. А. Фришман, В. В. Говоруха // Весник Все-сюзн. научно исслед. ин-та ж.-д. транспорта,-М., 1968. - № 7. - С. 27-29.

6. Виноградов В. В. Гемеханика управления состоянием массива вблизи горных выработок / АН УССР. Ин-т геотехн. механики. - К.: Наук. дум., 1989. - 192 с.

7. Ямщиков В. С. Введение в геоакустику: Учебное пособие. - М.: МГИ, 1968. - 284 с.

8. Полищук С. З. Геомеханические задачи рационального природопользования на открытих горных работах // Мгж ввд. зб. наук. праць / 1н-т проблем природокористування та екологп НАН Украши. - К.: Наук. дум., 1998. - 178 с.

Надшшла до редколеги 15.06.2005.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.