CC BY
23
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.21.09.012.45.042.8:629.4.016.5
__А
О. Г. МАРИН1ЧЕНКО
* Кафедра «Мости i тунелЬ>, Днiпропетровський нацюнальний ушверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Дшпропетровськ, Укра!на, 49010, тел. +38 (063) 183 96 31, ел. пошта [email protected]
ДИНАМ1ЧНИЙ ВПЛИВ ШВИДК1СНОГО ЗАЛ1ЗНИЧНОГО РУХУ НА РОЗР1ЗН1 ЗАЛ1ЗОБЕТОНН1 ПРОГОНОВ1 БУДОВИ
Мета. Порiвняння дина]шчного впливу пасажирського швидк1сного потягу на розрiзнi залiзобетоннi прогоновi будови рiзних прольотiв шд впливом залiзничного руху. Методика. Моделювання процесiв взае-модп рухомого навантаження i пружно! стержнево! системи за допомогою моделi, яка описуе динамiчну роботу стержнево! системи, яка володiе iнерцiею, при взаемоди з групою силових факторiв. Для динамiчно-го розрахунку прогонових будов моспв на ВСМ застосовуеться метод прямого штегрування, який дозволяе визначити не тшьки основнi параметри напружено-деформованого стану споруди в даний момент часу, але i встановити «критичш» швидкостi руху навантаження. Цей метод називаеться розрахунком у часовiй область Результата. Швидкiсть руху пасажирського потягу в межах дослщжуваних швидкостей (до 200 км/год) не мае значного впливу на величину прогину прогоново! будови. Збшьшення швидкостi призводить до зрос-тання величини прискорень перемщень прогоново! будови. Наукова новизна. Дослщжено вплив високош-видк1сних пасажирських потягiв за сучасними европейськими нормами на типовi залiзобетоннi прогоновi будови. Практична значимкть. Визначено можливiсть i перспективи впровадження швидк1сного руху на юнуючих штучних спорудах.
Ключовi слова: динашка мостiв; залiзобетоннi мости; розрiзнi прогоновi будови; високошвидк1сний рух
Вступ
На даний час в Укра!ш швидюсть руху пасажирських потяпв не перевищуе 160 км/год (швидюсш по!зди «1нтерст+»: «Hyundai» i «Skoda»), а вантажних - 100 км/год [8]. З роз-витком i модернiзацieю транспортно! мережi, впровадженням нових технологш швидкiсть руху буде поступово збшьшуватись [3]. У зв'язку з цим постае питання допустимо! швид-костi руху по iнженерним спорудах, яка не буде викликати негативних наслщюв (резонанс, ви-хiд за допустимi межi прискорення мостового настилу та iншi динамiчнi впливи).
Мережа УЗ складаеться з лшш, що побудо-ванi та експлуатуються вщповщно до нормати-вiв СНД i мае за основу режим експлуатаци залiзниць колишнього Радянського Союзу. Майже всi основнi магiстралi мереж електри-фiкованi, як правило, повiтряними лшями змiнного струму 25кВ, хоча мережi на Сходi на Донецькiй та Ивденнш залiзницях електриф> кованi контактною мережею постшного струму 3000В, щоб вiдповiдати стандартам електриф> кацi! Роси, якi використовуються для сусiднiх
залiзниць. Така ж система 3000 В постшного струму застосовуеться на Львiвськiй залiзницi на маршрутах вiд Львова до Польщi та Словач-чини вщповщно до мереж сусщшх залiзниць.
Майже всi залiзничнi коли в Укра!ш про-кладенi широкою колiею СНД (1520 мм), а не стандартною европейською шириною коли 1435 мм (хоча 120 км коли стандартно! ширини е на заходi Укра!ни). Кiлька сусiднiх лiнiй в Польщ^ до Катовiце, та Словаччиш до Кошице, також прокладенi широкою колiею, але усi iншi лши у цих кра!нах прокладенi з дотриманням розмiрiв стандартно! колi!.
Максимально допустиме навантаження на вюь основних лiнiй УЗ становить 22 тонни, що майже дорiвнюе найважчому допустимому на-вантаженню на вюь - 22,5 тонни на бшьшосп залiзниць СС. Максимальна швидкiсть лши на основних магютральних коридорах становить до 120 км/год для пасажирських по!здiв та 90 км/год для вантажних перевезень. За захщ-ноевропейськими стандартами ця максимальна швидкють пасажирських потяпв е порiвнянною iз другорядними магiстралями, а не з класич-
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
ними основними мапстралями, де максимальна швидкiсть лши зазвичай становить близько 160 км/год.
На високошвидюсних лшях максимальний розмiр по!здiв - 400 метрiв завдовжки, вагою 1,000 тонн брутто (вщповщно до ТСЕС (шфра-структура - 2008/217/ЕС), якi набрали чинностi з 1 липня 2008 року) [9].
Штучш споруди е невiд'eмною i важливою складовою транспортно! мереж кра!ни. На да-ний час в Укра!ш вiдсутнi чiткi рекомендаци по визначенню швидкiсних режимiв руху потягiв. Бшьше 12 % залiзничних мостiв Укра!ни через наявнiсть дефектiв i невщповщшсть вимогам ДБН е «бар'ерними» об'ектами, що змушуе експлуатацiйнi служби вводити вщповщш об-меження швидкостi, що суттево зменшуе об'еми вантажних i пасажирських перевезень.
Динамiка прогонових будов залiзничних мостiв визначаеться як динамiчними характеристиками самих прогонових будов, конструк-цiею i станом верхньо! будови коли на мостах, так i швидкiстю руху i параметрами рухомого складу.
В плат динамши, нерозрiзнi прогоновi будови мають певнi переваги перед розрiзними: ^м бшьшо! вертикально! i горизонтально! жо-рсткостi, нерозрiзними прогоновими будовами створюеться бiльш плавний обрис криво! про-гину пiд тимчасовими навантаженнями [2].
Нерозрiзнi прогоновi будови мостiв, особливо великих прольоив, займають окреме мюце серед стержневих будiвельних конструкцш. Яв-ляючи собою статично невизначеш системи, не-розрiзнi прогоновi будови досить чутливi до не-рiвномiрного вертикального перемiщення опор, особливо рiзко це проявляеться в мостах з вщ-носно невеликими прольотами. Але для таких конструкцш вiдмiчаеться плавнють епюр згина-льних моментiв в мюцях переломiв на промiж-них опорах, що пiдвищуе комфорт !зди в порiв-няннi зi звичайними розрiзними балками.
Динамiчна робота нерозрiзних прогонових будов мостiв вивчена ще не в повному обсязi. Поява локальних трiщин в елементах стальних ферм, виникнення ексцентриситетiв мостового полотна, зниження загально! вантажошдйомно-стi прогоново! будови з високою вiрогiднiстю можна вважати наслiдком динамiчних наван-тажень [4].
Для вивчення динамiчного впливу наванта-ження на мости необхщне вивчення параметрiв
вiльних коливань прогонових будов. Випробу-вання рухомим навантаженням для дослщжен-ня просторових коливань i амплiтуд горизонта-льних коливань металевих мостiв з нерозрiзни-ми прогоновими будовами описаш в [5, 6].
Основними формами поперечних коливань нерозрiзних прогонових будов е вертикальш, горизонтальнi i крутильнi коливання, аналопч-нi коливанням розрiзних прогонових будов. Вертикальш коливання в бшьшосп дослав супроводжувались незначними горизонтальни-ми перемiщеннями або закручуванням прогоново! будови [5]. Основними факторами, ви-значаючими величину горизонтальних перемь щень, е конструктивнi i яюсш характеристики рухомого складу. Величини горизонтальних перемщень прогонових будов залежать вщ швидкостi руху навантаження по мосту. При певних швидкостях спостерiгаються резонансш явища, коли амплiтуди вимушених горизонта-льних коливань досягають максимального зна-чення [6].
Важливий вплив на роботу конструкцп мае кiлькiсть прольо^в нерозрiзно! прогоново! будови. Дослщження власних коливань несимет-ричних нерозрiзних прогонових будов наведено в [7]. У робоп на прикладi нерозрiзних прогонових будов мостiв дослщжено вплив несимет-ричностi схеми на частоти i форми власних коливань. Показано, що за певних довжин прого-нiв регулярних схем можливе !х використання для визначення частот прогонових будов.
Динамiчнi характеристики прогонових будов потрiбно назначати так, щоб виключити вiрогiднi резонансш коливання прогонових будов при високих швидкостях руху потяпв.
Резонанс може призводити до трщиноутво-рення в бетонi; стирання, зношення баласту внаслiдок високим прискоренням; нерiвностям верхньо! будови коли.
Найголовшшими чинниками, що впливають на динамiчну поведiнку, е таю [1]:
1) швидюсть руху по мосту;
2) довжина прогону Ь елемента i вплив до-вжини на прогин розглядуваного елемента;
3) маса конструкцш;
4) власш частоти конструкци в цшому i визначальних елементiв моста, а також вщпов> днi форми коливань (власш форми) по довжиш моста;
5) кшьюсть осей, осьовi навантаження i вщсташ мiж осями;
6) демпфування конструкцiй;
7) вертикальш нерегулярносп рейково! коли;
8) характеристики ресор i конструкцiя шд-вюок транспортних засобiв;
9) наявшсть регулярно розташованих опор плити i коли ( поперечш балки, шпали та iн.);
10) недосконалостi рухомого складу (плосю дiлянки, вiдхилення в1д круговоï форми, дефек-ти шдвюки i т. iн.);
11) динамiчнi характеристики колiï (балас-ту, шпал. компонента рейковоï колiï i т. ш.).
Мета
Метою дано1' статп е порiвняння динамiчноï поведiнки розрiзних прогонових будов рiзних прольотiв тд впливом залiзничного навантаження, що рухаеться i3 рiзною швидкiстю.
Методика
Основою для розвитку динамши моспв е науковi дослiдження, пов'язанi з моделюван-ням процесiв взаемодiï рухомого навантаження i пружно1' стержнево1' системи. Узагальнюючи результати цих дослiджень, умовно можна ви-дiлити чотири групи динамiчних моделей. В моделях першо1' групи стержнева система i навантаження приймаються безiнерцiйними, тоб-то враховуються тiльки пружнi властивостi ос-нови. В моделях друго1' групи стержнева система не володiе шерщею, але iнерцiйнi властиво-сп мае об'ект, моделюючий зовнiшнiй вплив (в простому випадку маса рухаеться по балщ). Моделi третьо1' групи описують динамiчну роботу стержнево1' системи, яка володiе iнерцiею, при взаемоди з групою силових факторiв. В моделях четверто1' групи вс1 взаемодiючi еле-менти володiють шерщею. В загальному випадку, питання вибору динамiчноï моделi зале-жить вiд спiввiдношення мас ïï елеменпв, а та-кож цiлей випробування. Динамiчнi моделi вза-емодiï залiзничного потягу з прогоновими будовами, прийнят в цiй роботi, вiдповiдають моделям третьо1' групи.
Для вибору параметрiв прогоново1' будови для дослiдження було проаналiзовано нижче наведенi рекомендацiï по проектуванню нероз-рiзних залiзобетонних прогонових будов.
У залiзобетонних залiзничних мостах влаш-товують дво-, три- i багатопрогоновi нерозрiзнi балки. Два прольоти переважно роблять одна-
ковими. При бшьшш кiлькостi прогонiв, крайнi доцшьно виконувати дещо коротшими вiд се-реднiх. Зазвичай крайнi прогони беруть у межах 0,7...0,8 довжини середшх. Нерозрiзною системою перекривають прогони довжиною 50.60 м, в окремих випадках до 100 м i бшь-ше. Поперечний перерiз великих прогонiв часто виконують коробчастим. Висота головних балок складае 1/16.1/20 вщ довжини прогону. На середшх опорах висота балок традицшно збшьшуеться на 20.40 % проти висоти посе-рединi прольоту за допомогою влаштування вутiв з нахилом не бiльше 1:3, а для великих прогошв нижнiй гранi балок надають кривол> нiйного обрису. Над промiжними опорами ни-жня грань балки повинна мати горизонтальш площини довжиною 0,6. 1,0 м для розмщення опорних частин.
Розрахунок виконуеться для моделi потягу ШЬМ-Л (рис.1) згiдно з Сврокодом [1].
Рис. 1. Модель HSLM-A для динашчного розрахунку
Характеристики моделi наведенi в табл. 1.
Таблиця 1 Характеристики моделi HSLM-A1
Ушверса- Кiлькiсть Довжина Вщстань Зосере-
льнии промш- вагона D м1ж осями джена
потяг них [м] вгзка d [m] сила
вагошв N P [kN]
А1 18 18 2,0 170
Складання динамгчноХ розрахунковоХ моделг прогоновог будови.
Методи динамiчного розрахунку можна ро-здшити на два класи: методи, засноваш на прямому штегруванш рiвнянь руху (методи центральних рiзниць, Хаболта, 0-метод Вшсо-на, Ньюмарка та ш.) i методи розкладання за власними формами (гармошчний аналiз) [10]. Методи другого класу мають велику перевагу по кiлькостi обчислювальних операцiй, швид-костi розрахунку, об'емах займаемо1' оперативно!' пам'ятi комп'ютера i простой алгоритму. Крiм того, на бшьшють будiвельних конструкцш, будiвель i споруд мають вплив постшш i
© О. Г. Маришченко, 2016
27
довготривал! навантаження, яю можуть бути враховаш в модел1 у вигляд! приеднаних мас. Це пояснюе причину переважно! реал!заци ме-тод1в розкладання за власними формами у бага-тьох сучасних програмних комплексах.
Але для нерозр1зних прогонових будов, що працюють в умовах складного динам1чного навантаження, особливо тд д1ею рухомих наван-тажень, застосування гармошчного анал1зу ви-кликае суттев! складност!, а в деяких випадках й узагал! е неможливим. Для динам1чного роз-рахунку прогонових будов мост1в на ВСМ бшьш ефективними е методи прямого штегру-вання, яю дозволяють визначити не тшьки основы параметри напружено-деформованого стану споруди в даний момент часу, але 1 вста-новити «критичш» швидкосп руху навантаження. Цей метод називаеться розрахунком у часовш област [10].
В дискретнш стержневш систем! ус розпо-дшеш силов1 фактори зводяться до характерних вузлових точок, а силов1 { кшематичш параметри передаються вщ одного вузла до шшого за допомогою зв'язуючих елемент1в - стрижшв. Для виконання розрахунку тако! системи спо-чатку визначають зусилля { деформаци в кшце-вих перер1зах окремих стрижшв (перший етап), шсля чого виршують систему р1внянь руху шерцшних елемент1в (другий етап). При цьому перший етап е статичним розрахунком, а дина-м1чна система - миттево нерухомою.
Для розрахунку були обрат розр!зш прогонов! будови з прогоном 23,6, 32,3 { 50 м. Геоме-тричш характеристики перер1з1в вказаних прогонових будов наведен! в табл. 2.
Таблиця 2 Характеристики перерiзiв прогонових будов
Схема прогоново! будови, м Приведена площа, м2 Приведений момент шерци т 4 Iy, м
23,6 2,34 2,98
32,3 2,51 3,12
50 5,127 4,47
Розглянемо конструкшю 36ipHo! балочно! прогоново! будови залiзничного мосту з попе-редньо напруженого залiзобетону розрахунко-вою довжиною 22,9 м за проектом Ленгшрот-рансмосту, 1975 р. (рис. 2.).
Рис. 2. Конструкщя зал!зобетонно! прогоново! будови розрахунковою довжиною 22,9 м:
а - загальш розм1ри; б - перер1з (1 - нижнш пояс;
2 - головна балка; 3, 4 - плита баластного корита;
5, 6 - бортики; 7-10 - вути)
Прогонова будова мае повну довжину 23,6 м i в поперечному перерiзi складаеться з двох си-метричних блоюв висотою 1,85 м. Ширина блоку на дшянках бiля центрiв обпирання -82 см, в середиш прогоново! будови - 26 см, вщстань мiж блоками - 1,8 м. Плита баластного корита мае товщину 21 см i з'еднуеться з головною балкою радiальними вутами радiусом 30 см. Прогонова будова армована звичайною арматурою клашв AI, A-II i пучками високомь цного дроту класу B-II. Об'ем бетону констру-кцi! - 64,3 м3. Кiлькiсть попередньо напружено! арматури в середиш прогоново! будови становить 21 пучок. При моделюванш залiзобетоннi вути, розташоваш у верхньому i нижньому поясах прогоново! будови, замшюються трикутни-ми елементами, а зовшшнш i внутрiшнiй бортики плити - прямокутними.
Результати
Проведемо розрахунок за наведеною у вщ-повщному роздiлi методикою з кшьюстю мас n=5, як iнтегруються з кроком 10-3 с. Результата розрахунку вшьних коливань прогоново! будови представлен на рис. 3. Далi шляхом динамiчного розрахунку отримаш максимальнi перемiщення и прискорення середини прогоново! будови для рiзних довжин прогошв. Резуль-тати наведеш на рис. 4 i рис. 5.
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
t, с
^н СМ ГО ^i" LO
о о" сГ сГ о *=Г
0,005
-0,015
Рис. 3. Граф1к коливання прогоново1 6удови
Рис. 1. Максимальне перемlщення середини прогону в залежност! в1д швидкост1 руху потягу для прогошв 22,9; 32,3 1 5G м
Швидк1сть, клл/год 5 10 25 50 100 150 200
0
-40
-22,9 -32,3 -50
Рис. 2. Максимальне прискорення середини прогону в залежносп в1д швидкосп руху потягу для прогошв 22,9; 32,3 1 50 м
Наукова новизна i практична значимкть
Дослщжено вплив високошвидюсних паса-жирських потягiв за сучасними европейськими нормами на типовi залiзобетоннi прогоновi будови. Визначено можливють i перспективи впровадження швидюсного руху на iснуючих штучних спорудах
Висновки
В результат аналiзу динамiчного впливу швидюсного руху на рiзнi схеми прогошв мосту встановлено наступне:
1. Швидюсть руху пасажирського потягу в межах дослщжуваних швидкостей (до 200 км/год) не мае значного впливу на величину прогину прогоново! будови.
2. Збшьшення швидкостi призводить до зростання величини прискорень перемiщень прогоново! будови.
3. Po3pi3Hi прогонов1 будови pi3HOÏ довжини мають достатню жорсткiсть для пропуску
високошвидюсних пасажирських потягiв в межах дослщжених швидкостей (до 200 км/год).
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. ДСТУ-Н Б EN 1991-2:2010. бврокод 1. Дц на конструкций Частина 2. Рухомi навантаження на мости (EN 1991-2:2003, IDT) [Текст]. - Надано чинностi 2010-27-12. - Кив : Мiнрегiонбуд, 2010. - 207 с.
2. Костюк, М. Д. Будiвництво та реконструкцiя залiзничноï• мереж1 Украни для збiльшення пропускно1 спроможностi та запровадження швидк1сного руху поï•здiв [Текст] / М. Д. Костюк, В. В. Козак, В. О. Яковлев та ш. - Кшв : 1ЕЗ iм. £. О. Патона. - 2010. - 216 с.
3. Бреслер, М. М. Взаимодействие неразрезного пролетного строения с подвижным составом [Текст] / М. М. Бреслер, Ю. А. Радзиховский, З. Г. Ройтбурд, Э. М. Тененбаум // Вопросы динамики мостов и теории колебаний. - Днепропетровск, 1982. - Вып. 222/26. - С. 90-104
4. Артемов, В. Е. Гармонический анализ изгибных колебаний неразрезных пролетных строений мостов [Текст] / В. Е. Артемов, И. Г. Мудрая // Вюник Дншропетровського нацюнального уш-верситету залiзничного транспорту iм. акад. В. Лазаряна. - Вип. 31. - 2010. - С. 157-160.
5. Запорожец, Д. К. Исследования пространственных колебаний металлических мостов с неразрезными пролетными строениями [Текст] / Д. К. Запорожец // Теория колебаний и динамика мостов. - Днепропетровск, 1969. - Вып. 89. -С. 101-112.
6. Запорожец, Д. К. Амплитуды горизонтальных колебаний мостов с неразрезными пролетными строениями [Текст] / Д. К. Запорожец // Теория колебаний и динамика мостов. - Днепропетровск, 1969. - Вып. 89. - С. 112-119
7. Солдатов, К. I. Дослщження динашки нерегуля-рних по довжинах прогошв мостових конструкцш [Текст] /К. I. Солдатов, Г. С. Железняк, К. В. Гуржий // Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпропетровськ, 2004. - Вип.4. - С. 221-226
8. Наказ № 436/Н вщ 06.08.2013. Про встановлен-ня допустимих швидкостей руху поï•здiв на Придшпровськш залiзницi [Текст].
9. Шдтримка штеграци Украши до Транс-европейсько1 транспортно! мереж1 Т£М-Т: РК.2 Швидшсний залiзничний транспорт. Заключний звiт 2.1, 2010 рш [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.ten-t.org.ua/ua/
© О. Г. Маришченко, 2G16
29
10. Бате, К. Численные методы анализа и метод 13. конечных элементов [Текст] / К. Бате, Е. Вил-
сон. - Москва : Стройиздат. - 1982. - 448 с.
11. Fryba, L. Dynamics of Railway Bridges [Text] / 14. L. Fryba. - Prague : Academia Prague. - 1996. -
330 p.
12. Fryba, L. Vibration of Solids and Structures Under Moving Loads [Text] / L. Fryba. - Prague : Aca- 15. demia Prague. -1972. - 484 p.
O'Connor, C. Bridge Loads [Text] / C. O'Connor, P. A. Show. - London: Spon Press, 11 New Fetter Lane, EC4P 4EE. - 2000. - 350 p. Paoluzzi, A. Geometric Programming for Computer-Aided Design [Text] / A. Paoluzzi. - England, West Sussex: PO19 8SQ, Wiley & Sons Ltd, 2003. - 799 p.
Garg, V. K. Dynamics of railway vehicle systems [Text] / V. K. Garg, R. V. Dukkipati. - Toronto : Academic Press, 1984. - 390 p.
А. Г. МАРИНИЧЕНКО
* Кафедра «Мосты и тоннели», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепр, Украина, 49010, тел. +38 (063) 183 96 31,
эл. почта [email protected]
ДИНАМИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ СКОРОСТНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ДВИЖЕНИЯ НА РАЗРЕЗНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПРОЛЕТНЫЕ СТРОЕНИЯ
Цель. Сравнение динамического воздействия пассажирского скоростного поезда на разрезные железобетонные пролетные строения различных пролетов под влиянием железнодорожного движения. Методика. Моделирование процессов взаимодействия подвижной нагрузки и упругой стержневой системы с помощью модели, описывающей динамическую работу стержневой системы, которая обладает инерцией, при взаимодействии с группой силовых факторов. Для динамического расчета пролетных строений мостов на ВСМ применяется метод прямого интегрирования, который позволяет определить не только основные параметры напряженно-деформированного состояния сооружения в данный момент времени, но и установить «критические» скорости движения нагрузки. Этот метод называется расчетом во временной области. Результаты. Скорость движения пассажирского поезда в пределах исследуемых скоростей (до 200 км / ч) не имеет значительного влияния на величину прогиба пролетного строения. Увеличение скорости приводит к росту величины ускорений перемещений пролетного строения. Научная новизна. Исследовано влияние высокоскоростных пассажирских поездов по современным европейским нормам на типовые железобетонные пролетные строения. Практическая значимость. Определена возможность и перспективы внедрения скоростного движения на существующих искусственных сооружениях
Ключевые слова: динамика мостов; железобетонные мосты; разрезные пролетные строения; высокоскоростное движение
_ *
O. G. MARINICHENKO
* Department «Bridges and tunnels», of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 2 Lazaryana Str., 49010, Dnepropetrovsk, Ukraine, tel. +38 (063) 183 96 31,
e-mail [email protected]
DYNAMIC EFFORTS OF HIGH SPEED TRAINS ON SIMPLE SPAN CONCRETE BRIDGES
Purpose. Comparison of the dynamic effects of high-speed passenger train on the cutting reinforced concrete spans different length under the influence of railway traffic. Methodology. Modeling of processes of interaction of the moving load and the elastic rod system with the help of the model describing the dynamic performance of the system core, which has inertia, when interacting with a group of power factors. For dynamic analysis of bridge spans on the high-speed railway applies the method of direct integration, which allows to determine not only the basic parameters of the stress-strain state of the structure at this point in time, but also to establish "critical" load speed. This method is called time-domain calculation. Findings. Speed passenger train in motion within the test speeds (up to 200 km/h) has no significant impact on the value of the span deflection. The increase in speed leads to
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2016, № 9
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА_
an increase in the value of the acceleration displacement of the superstructure. Originality. The effect of high-speed
passenger trains on modern European standards on typical reinforced concrete spans. Practical value. The possibility and prospects of implementation of high-speed traffic on the existing artificial structures/
Keywords: dynamics of bridges; Reinforced concrete bridges; Split span structures; High-growth movement
REFERENCES
1. DSTU-N B EN 1991-2:2010. Jevrokod 1. Diji na konstrukciji. Chastyna 2. Rukhomi navantazhennja na mosty (EN 1991-2:2003, IDT)[EN 1991-2:2003 Eurocode 1: Actions on structures - Part 2: Traffic loads on bridges]. Kyiv, Minrehionbud Ukrayiny Publ., 2010, 207.
2. Kostyuk M. D., Kozak V. V., Yakovlev V. O. and others. Budivnyctvo ta reconstrukcya zaliznichnoyi merezhi Ukraini dlya zbilshennya propusknoyi spromozhnosti ta zaprovadzhennya shvidkisnogo ruhu poyizdiv [Construction and reconstruction of railway network of Ukraine for increasing of carrying capacity and implementation of high-speed movement]. Kyiv, Paton Electric Welding Institute of NAS of Ukraine Publ., 2010. 216 p.
3. Bresler M. M., Radzykhovskiy Y. A., Roytburd Z. G., Tenenbaum E. M. Vzaimodejstvie nerazreznogo proletnogo stroenija s podvizhnym sostavom [The interaction of continuous span with moving stock]. Voprosy dinamiki mostov i teorii kolebanij - Problems of bridge dynamics and vibration theory, 1982, vol. 222/26, pp. 90-104.
4. Artiomov V. E., Mudraya I. G. Garmonicheskij analiz izgibnyh kolebanij nerazreznyh proletnyh stroenij mostov [Harmonic analysis of bending vibrations of continuous bridge spans]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana. [Bulletin of Dnepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2010, vol. 31, - pp. 157-160.
5. Zaporozhec D. K. Issledovanija prostranstvennyh kolebanij metallicheskih mostov s nerazreznymi proletnymi stroenijami [Research of spatial vibrations of metal bridges with continuous beams]. Teorija kolebanij i dinamika mostov- Vibration theory and bridge dynamics, 1969, vol. 89, pp.101-112.
6. Zaporozhec D. K. Amplitudy gorizontal'nyh kolebanij mostov s nerazreznymi proletnymi stroenijami [Amplitudes of horizontal vibrations of bridges with continuous spans]. Teorija kolebanij i dinamika mostov -Vibration theory and bridge dynamics, 1969, vol. 89, pp. 112-119.
7. Soldatov K. I., Zhelezniak H. S., Hurzhiy K.V. Doslidzhennja dinamiki nereguljarnih po dovzhinah progoniv mostovih konstrukcij [Research of dynamics of lengthwise irregular spans of bridge structures]. Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universitetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana. [Bulletin of Dniepropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan], 2004, vol. 4, pp. 221-226.
8. Nakaz № 436/N ot 06.08.2013. Pro vstanovlennja dopustimih shvidkostej ruhu poizdiv na Pridniprovs'kij zaliznici [Order № 436/Н form 06.08.2013. About establishing of allowed movement speeds for trains of Pryndiprovska railway].
9. Pidtrimka integracii Ukraini do Trans-Cvropejs'koi transportnoi merezhi TCM-T. RK 2. Shvidkis-nij zaliznichnij transport. Zakljuchnij zvit 2.1. Gruden' 2010 roku [Support of Ukrainian integration into trans-European transport network TETN. PK2. High-speed railway transport. Final report 2.1. December 2010] Available at: http://www.ten-t.org.ua/ua/
10. Bate K., Wilson E. Chislennye metody analiza i metod konechnyh elementov [numerical methods of analysis and finite-element method], Moskow, Stroyizdat Publ., 1982. 448 p.
11. Fryba, L. Dynamics of Railway Bridges. Prague, Academia Prague Publ., 1996. 330 p.
12. Fryba, L. Vibration of Solids and Structures Under Moving Loads. Prague, Academia Prague Publ., 1972. 484 p.
13. O'Connor C., Show P. A. Bridge Loads. London, Spon Press, 11 New Fetter Lane, EC4P 4EE. 2000. 350 p.
14. Paoluzzi A. Geometric Programming for Computer-Aided Design, England. West Sussex: PO19 8SQ, Wiley & Sons Ltd, 2003. 799 p.
15. Garg V. K., Dukkipati R. V. Dynamics of railway vehicle systems. Toronto, Academic Press Publ., 1984. 390 p.
Стаття рекомендована до публiкацii д.т.н, проф. В. Д. Петренко (Украгна), д.т.н.,
проф. А. А. Плугтим (Украта).
Надшшла до редколеги 29.08.2016.
Прийнята до друку 26.09.2016.
