Научная статья на тему 'Оптимизация монтажа пролётных строений под магнитолевитационный транспорт'

Оптимизация монтажа пролётных строений под магнитолевитационный транспорт Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
165
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МАГЛЕВ-ЭСТАКАДА / МОНТАЖ / КОНСОЛЬНО-ШЛЮЗОВОЙ АГРЕГАТ / РЕНТАБЕЛЬНОСТЬ / MAGNETIC LEVITATION OVERPASS / INSTALLATION / CONSOLE-LOCK CRANE / PROFITABILITY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Иголкин Г.В., Непряхин Е.В., Мальщукова Н.С., Смирнов В.Н.

Цель: Определить основные факторы оптимизации стоимости монтажа пролётных строений маглев, сформировать алгоритм оптимизации, провести расчет временных и материальных затрат по каждому методу строительства. Обозначить вектор дальнейших исследований перспективных методов. Методы: Проводятся анализ и сравнение технологических решений строительства эстакад под магнитолевитационный транспорт по трудоемкости работ, срокам строительства и приведенным затратам, а также интерполяция средней величины параметра тонны грузоподъемности по консольно-шлюзовым агрегатам-аналогам. Результаты: Выполнен анализ основных методов строительства протяженных маглев-эстакад. Получены основные зависимости, влияющие на стоимость монтажа и сферу применения того или иного метода. Сформулированы рекомендации и направления для дальнейших исследований и решений конкретных практических задач. Выявлена необходимость разработки технического решения консольно-шлюзового агрегата для монтажа балочных пролётных строений под маглев. Установлены пути существенного увеличения инвестиционной привлекательности проектов строительства трасс маглев за счет внедрения метода с использованием консольно-шлюзового крана. Практическая значимость: Предложен оптимальный способ строительства протяженных эстакад под магнитолевитационный транспорт, позволяющий существенно сократить материальные затраты по сравнению с ранее использовавшимися методами (стреловые краны, бетонирование на стационарных подмостях). Доказана возможность существенной оптимизации сроков и материальных затрат при строительстве глобальных проектов маглев-трасс для значительного уменьшения параметра стоимости строительства 1 км трассы при увеличении ее общей протяженности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Иголкин Г.В., Непряхин Е.В., Мальщукова Н.С., Смирнов В.Н.

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

Optimization of bridge erection for magnetic levitation transport

Objective: To determine the main factors of cost optimization for Maglev bridge erection, as well as to form an optimization algorithm and to calculate the time and material costs for each method of construction. To identify the line of further research of promising methods. Methods: Analysis and comparison of technological solutions for the construction of racks designed for magnetic levitation transport according to the labor intensity of work, construction time and reduced costs was conducted. Interpolation of the average value of the ton capacity parameter for console-lock crane analogs was carried out. Results: The analysis of the basic construction methods of extended maglev overpasses was performed. The main dependences affecting installation cost and the scope of application of this or that method were determined. Recommendations and directions for further research as well as solutions of specific practical problems were formulated. The need to develop a technical solution of a console-lock crane for the erection of beam spans under the maglev was identified. Methods for significant increase of the investment attractiveness of projects for the construction of maglev lines were established through the use of the method with a console-lock crane. Practical importance: An optimal method for the construction of long overpasses under magnetic levitation transport was determined, making it possible to significantly reduce material costs in comparison with the previously used methods (jib cranes, concreting on stationary scaffolding). The possibility of significant optimization of terms and material costs in the construction of global projects for maglev lines, in order to significantly reduce the cost parameter for the construction of a kilometer line while increasing the total length of the line, was proved.

Текст научной работы на тему «Оптимизация монтажа пролётных строений под магнитолевитационный транспорт»

УДК 625.7

Оптимизация монтажа пролётных строений под магнитолевитационный транспорт

Г. В. Иголкин, Е. В. Непряхин, Н. С. Мальщукова, В. Н. Смирнов

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, Российская Федерация, 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9

Для цитирования: Иголкин Г. В., Непряхин Е. В., Мальщукова Н. С., Смирнов В. Н. Оптимизация монтажа пролётных строений под магнитолевитационный транспорт // Бюллетень результатов научных исследований. - 2019. - Вып. 2. - С. 45-57. 001: 10.20295/22239987-2019-2-45-57

Аннотация

Цель: Определить основные факторы оптимизации стоимости монтажа пролётных строений маглев, сформировать алгоритм оптимизации, провести расчет временных и материальных затрат по каждому методу строительства. Обозначить вектор дальнейших исследований перспективных методов. Методы: Проводятся анализ и сравнение технологических решений строительства эстакад под магнитолевитационный транспорт по трудоемкости работ, срокам строительства и приведенным затратам, а также интерполяция средней величины параметра тонны грузоподъемности по консольно-шлюзовым агрегатам-аналогам. Результаты: Выполнен анализ основных методов строительства протяженных маглев-эстакад. Получены основные зависимости, влияющие на стоимость монтажа и сферу применения того или иного метода. Сформулированы рекомендации и направления для дальнейших исследований и решений конкретных практических задач. Выявлена необходимость разработки технического решения консольно-шлюзового агрегата для монтажа балочных пролётных строений под маглев. Установлены пути существенного увеличения инвестиционной привлекательности проектов строительства трасс маглев за счет внедрения метода с использованием консольно-шлюзового крана. Практическая значимость: Предложен оптимальный способ строительства протяженных эстакад под магнитолевитационный транспорт, позволяющий существенно сократить материальные затраты по сравнению с ранее использовавшимися методами (стреловые краны, бетонирование на стационарных подмостях). Доказана возможность существенной оптимизации сроков и материальных затрат при строительстве глобальных проектов маглев-трасс для значительного уменьшения параметра стоимости строительства 1 км трассы при увеличении ее общей протяженности.

Ключевые слова: Маглев-эстакада, монтаж, консольно-шлюзовой агрегат, рентабельность.

Введение

Выбор оптимального метода строительства сооружения служит основой для экономической рентабельности проекта.

Высокоскоростные магистрали (ВСМ) обладают существенным потенциалом для внедрения в транспортный комплекс [1, 2]. Однако в мас-

штабах России максимальные рентабельные эксплуатационные скорости ВСМ (350 км/ч) не позволят заменить авиатранспорт на ряде направлений перевозок и не решат задачу консолидации страны, как произошло в странах с меньшей территорией и значительной плотностью населения: Франция, Германия, Япония, КНР. Комфортной продолжительностью поездки на высокоскоростном поезде является показатель 2,5-3 ч, при достижении которого удается перераспределить пассажиропоток с авиатранспорта в пользу ВСМ [3].

Поэтому актуальны исследования транспортных «безрельсовых» технологий, которые будут способствовать увеличению рентабельных скоростей и объемов перевозок пассажиров и грузов. Особенность подобных технологий - отсутствие непосредственного контакта между поездом и направляющим треком, за счет чего удастся избежать энергопотерь и износа инфраструктуры и достигать больших рентабельных скоростей, исходя из уравнений Дэвиса, описывающих силы, действующие на поезд во время движения [4].

Магнитолевитационная транспортная технология (МЛТТ) положительно зарекомендовала себя в данной области. МЛТТ обладает возможностью передачи на сооружения транспортной инфраструктуры равномерно распределенной нагрузки, что способствует большей материалоэффективности сооружений и снижает резонансные факторы при движении на высоких скоростях (коэффициент динамики магнитолевитационного поезда Transrapid составляет 1,07 [5, 6], в то время как в высокоскоростных поездах данная величина равна 3-4 [7, 8]). Это ведет к конкурентным преимуществам технологии, уменьшению материалоемкости сооружений транспортной инфраструктуры под МЛТТ - пролётных строений и опор. Такие пролётные строения являются базисом для оптимизации процессов их транспортировки к месту строительства, монтажа - к снижению издержек на всех этапах жизненного цикла.

Строительный рынок предлагает разнообразное количество решений по сооружению маглев-эстакад, эффективность которых зависит от следующих факторов:

• длина сооружаемого участка;

• сроки реализации проекта;

• особенности земельного законодательства;

• наличие развитой технической базы в области строительства линейных сооружений в регионе;

• климатические особенности.

Исходные данные

Рассмотрим маглев-эстакаду под электромагнитный подвес EMS, пролётные строения выполнены из железобетона, длина - 25 м, масса с учетом

оборудования - 160,3 т [9], расстояние между осями соседних пролётных строений - 7 м [10].

Варианты метода сооружения

Основными вариантами технологии производства работ по сооружению эстакады под магнитолевитационный транспорт являются монтаж пролётных строений консольно-шлюзовым агрегатом (КША), стреловыми кранами и бетонирование пролётных строений на перемещающихся подмостях. Выбор оптимальной технологии производства работ будет зависеть от сравнения вариантов по трем критериям: приведенным затратам, трудоемкости работ и срокам строительства [11].

Бетонирование на перемещающихся подмостях

Бетонирование пролётных строений на перемещающихся подмостях требует сравнительно малые трудозатраты на подготовительные работы и всего один комплект подмостей. Ускорение темпов производства работ данным методом возможно за счет увеличения количества техники, что даст возможность вести работы по бетонированию сразу нескольких пролётов. Однако резко возрастает стоимость изготовления дополнительных комплектов опалубки и перемещающихся подмостей. Но вместе с тем бетонирование пролётных строений в полевых условиях снижает качество железобетонных конструкций, приводит к возрастанию нагрузки на транспортную сеть по доставке бетона к месту строительства, и потому требуются дополнительные работы по устройству магнитного оборудования.

Монтаж стреловыми кранами

Достижение более высокого качества балок пролётных строений возможно при их изготовлении в заводских условиях, что позволяет избежать влияния погодных условий на процесс бетонирования. В этом случае возведение бетонного завода (МЖБК) осуществляется на территории строительной площадки в непосредственной близости от места строительства объекта. Доставка балок пролётных строений к месту монтажа производится модульными транспортерами с их последующей установкой в проектное положение стреловыми кранами большой грузоподъемности. При этом устраивается технологический проезд вдоль оси трассы возводимого объекта. Монтаж балок пролётных строений кранами осуществляется с технологических площадок. Ускорение темпов строительства возможно за счет увеличения единиц строительной техники. Ключевым недостатком данной технологии является необходимость устройства усиленной конструкции дорожной одежды временных технологи-

ческих проездов для доставки балок пролётных строений к месту монтажа. При этом следует избегать передвижения неделимого груза промышленного производства по дорогам общего пользования ввиду больших компенсационных затрат на восстановление причиненного ущерба. По мере продвижения строительства возрастает дальность доставки пролётных строений к месту монтажа. Это приводит к необходимости устройства технологических площадок при каждой смене места стоянки крана, что экономически нецелесообразно при строительстве протяженных участков искусственного сооружения.

Технология КША

Затраты, связанные с устройством технологических площадок и технологических проездов, можно решить, используя технологию производства работ КША. При ведении работ таким методом доставка пролётных строений к месту строительства осуществляется по уже смонтированной части эстакады модульными транспортерами, с последующим монтажом балки в проектное положение КША, т. е. происходит механизация строительства с циклично повторяющимся набором работ с минимальными затратами человеческих ресурсов, единиц техники и отсутствия необходимости перевозки негабаритных пролётных строений по улично-дорожной сети. При этом предполагаются индивидуальное проектирование и изготовление монтажного агрегата. Работы по установке пролётных строений ведутся в строго установленном порядке без возможности пропуска определенных этапов строительства. Таким образом, до начала строительства должны быть решены все юридические вопросы с земельным отводом.

Варианты производства работ по срокам строительства и трудозатратам (табл. 1)

ТАБЛИЦА 1. Сравнение вариантов производства работ по срокам строительства и трудозатратам

Наименование работ Бетонирование на перемещающихся подмостях Монтаж стреловыми кранами Технология КША

Сооружение безростверковых опор на буронабив-ных сваях Количество рабочих - 15 Число смен - 3 Срок монтажа - 40 дней

Монтаж пролётного строения (2 балки) Количество рабочих - 25 Число смен -3 Срок монтажа -35 дней Количество рабочих - 30 Число смен - 3 Срок монтажа -1 день Количество рабочих - 10 Срок монтажа -4-8 ч (без учета доставки)

Монтаж стреловыми кранами и КША имеют равные сроки строительства и определяются сроком строительства опор. Однако монтаж стреловыми кранами требует значительно больших трудозатрат, что отражается на стоимости работ и продолжительности аренды техники. Балки пролётных строений изготавливаются на приобъектном заводе параллельно со строительством опор. Начало монтажа пролётных строений определяется календарным планированием.

Расчетно-сметная стоимость вариантов производства работ

Адаптация консольно-шлюзовых систем для монтажа балок под магни-толевитационный транспорт является перспективным подходом строительства линейно протяженных трасс. Это достигается с помощью независимости от внешних факторов, типизации пролётных строений и упрощения повторяющихся технологических процессов.

Для сравнения расчетно-сметной стоимости различных вариантов производства работ было рассмотрено на основании ФЕР-2001-30 «Мосты и трубы» [12, 13] строительство трех эстакад различной протяженности (табл. 2). Расчет учитывает случай при аренде оборудования. Цены указаны с перерасчетом на III квартал 2018 г.

ТАБЛИЦА 2. Значения расценок монтажа пролётных строений эстакады с учетом стоимости пролётных строений

Стоимость, млн руб. Протяженность участка, м

25x25 (625) 100x25 (2500) 480x25 (12 000) 840x25 (24 000)

Бетонирование на перемещающихся подмостях 154,6 618,4 3053 5852

Монтаж стреловыми кранами 174,7 699,5 3259 6508

Монтаж КША 75,6 302,4 1586 3217

Итоговая стоимость работ будет также включать работы подготовительного периода, устройство приобъектного завода и технологических проездов вдоль оси сооружаемой эстакады.

Выбор КША для монтажа пролётных строений из железобетона длиной 25 м под МЛТС

КША - это агрегат, состоящий из двухрешетчатой или сплошностенча-той главной балки, которая опирается на заднюю и переднюю передвижные опоры, а также на две шарнирные промежуточные опоры-стойки, необходимые на некоторых этапах работы крана. С помощью самоходной транспорт-

ной платформы пролётные строения подаются под кран, крепятся анкерами к главной балке агрегата, после чего перемещаются в проектное положение (рис. 1).

Рис. 1. Схема монтажа балки в проектное положение

Агрегат проектируется индивидуально по заданным параметрам и представляет собой две объединенные связями главные решетчатые балки с закрепленной между ними самоходной модульной тележкой, предназначенной для перемещения балок пролётного строения. Передняя часть главных балок агрегата закреплена на складных стойках, опирающихся на ригель безро-стверковой опоры, промежуточная и задняя части главных балок опираются на складные стойки и двигаются на колесных парах или по рельсовому основанию, проложенному на уже смонтированных пролётах в зависимости от возможности восприятия вертикальной нагрузки пролётным строением. Агрегат имеет возможность перемещения только вдоль оси проектируемой трассы, поперечное смещение для монтажа балок в проектное положение осуществляется модульной тележкой.

Выбор КША зависит от возможности восприятия монтажной нагрузки основных конструкций эстакады. Общая нагрузка от агрегата в рабочем состоянии составляет 320 т.

Пролётные строения доставляются к месту монтажа на модульных транспортерах по уже построенной эстакаде. Конструкция транспортеров определяется индивидуально в зависимости от конструктивных особенностей балок пролётных строений. Для рассматриваемого примера рекомендуемым вариантом является десятиосный транспортер с монтажной нагрузкой на балки пролётного строения, не превышающей 10 т на ось.

Формирование зависимости единичной стоимости 1 км трассы от протяженности строительного участка для основных вариантов строительства

Для монтажа балочных пролётных строений под магнитолевитационный транспорт требуется создание индивидуального КША. При этом рентабельный

диапазон доставки балочных пролётных строений - 12 км в каждую сторону от приобъектного завода МЖБК (полигон строительства - 24 км) [14, 15].

В табл. 3 приведен расчет среднего показателя стоимости 1 т грузоподъемности (ГП) известных КША.

ТАБЛИЦА 3. Средняя стоимость КША

Название КША ГП, т Цена, млн руб. Цена, тыс. руб./1 т

Modenaviaduct (Spain) 750 66 88,0

HZQ950 (China) 950 115 121,0

HZQ550 (China) 550 75 136,3

Однобалочная ISO9001 280 45 160,7

ШэнХуаЮань Gongtie 140 16 114,2

Среднее значение 124,0

Оценка стоимости КША под балочные пролётные строения весом 160,3 т, принятые в данном исследовании, - 19,9 млн руб.

На рис. 2 приведена зависимость стоимости 1 км трассы от протяженности строительного участка для основных вариантов строительства.

5000 10000 15000 20000

Протяженность строительного участка, м

Рис. 2. Стоимость 1 км трассы при различных вариантах строительства

Заключение

Основные выводы, полученные в ходе исследования, приведены в табл. 4.

ТАБЛИЦА 4. Сравнение методов строительства протяженных линейных транспортных объектов

Критерий сравнения Бетонирование на перемещающихся подмостях Монтаж стреловыми кранами Монтаж КША

Необходимая техника и оборудование Перемещающиеся подмости индивидуального изготовления. Устройства рельсовых путей и обстройки путей для передвижки подмостей. Стреловые краны 25 т (1 шт.). Автобетононасос (1 шт.). Автобетоносмеситель (4 шт.) Стреловые краны 200 т (2 шт.). Козловой кран 250 т (1 шт.). Модульный транспортер (2 шт.). Стреловой кран 25 т (2 шт.) Консольно-шлюзовой агрегат 240 т (1 шт.). Козловой кран 250 т (1 шт.). Модульный транспортер (1 шт.)

Способ изготовления пролётных строений Бетонирование в полевых условиях Производство на приобъектном заводе МЖБК Производство на приобъектном заводе МЖБК

Способ доставки балок пролётных строений к месту монтажа Временный технологический проезд вдоль оси трассы искусственного сооружения По построенной части эстакады

Преимущества Ускорение сроков строительства. Возможность ведения параллельных работ Ускорение сроков строительства. Повышение качества пролётных строений, производимых на заводе Повышение качества пролётных строений, производимых на МЖБК. Механизация строительства. Минимальные затраты человеческих ресурсов и единиц техники. Отсутствие необходимости перевозки негабаритных пролётных строений по улично-дорожной сети. Отсутствие необходимости устройства проезда для крупногабаритной техники.

Критерий сравнения Бетонирование на перемещающихся подмостях Монтаж стреловыми кранами Монтаж КША

Уменьшение количества работ, производимых по месту строительства

Недостатки Сложный технологический процесс. Бетонирование в полевых условиях. Дополнительные затраты на бетонирование в зимний период Высокая стоимость аренды комплекта техники. Необходимость устройства технологических площадок при смене места стоянки крана. Компенсационные расходы при транспортировке балок по дорогам общего пользования Строго последовательное сооружение пролётных строений. Необходимость изготовления большого количества КША индивидуальной проектировки

Экономическая целесообразность Для искусственных сооружений малой протяженности (до 250 м). При сложных инженерно- геологических условиях. Для возведения эстакады по кривой При несложных инженерно-геологических условиях. Для возведения эстакады по кривой Для искусственных сооружений большой протяженности

Монтаж с помощью КША представляет собой наиболее предпочтительный метод в рамках исходных данных, рассматриваемых в статье.

При разработке проектов следует определить стоимость научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ для разработки КША под конкретное балочное пролётное строение.

Полученная система оценки выбора оптимального метода может быть положена в основу общей экономической оценки проекта маглев-эстакад.

Таким образом, анализ приведенных методов строительства позволяет установить границы рентабельности применения КША в зависимости от протяженности трассы, стоимости строительства завода МЖБК, при принятии решений на конкретных маршрутах строительства трассы маглев. Выявленные параметры методов строительства с учетом особенностей конфигурации эстакад под такие трассы позволяют провести дальнейшие исследования по анализу стоимости по приведенным затратам с учетом сроков, трудозатрат, производственных фондов.

Кроме метода с применением КША перспективным для строительства трасс маглев является метод навесного бетонирования с перемещающейся опалубкой, обладающий потенциалом для существенного снижения затрат, поскольку не требуется строительства МЖБК. Однако разработка технических решений для данного метода сопряжена с существенными трудностями, вызванными сложным поперечным сечением балок под маглев. Требуется разработка нового типа конструкций перемещающейся опалубки и решений при формировании и возведении арматурных каркасов. Установление конкретных временных и материальных параметров метода навесного бетонирования с перемещающейся опалубкой для трасс маглев будет предметом дальнейших исследований.

Библиографический список

1. Мишарин А. С. Аспекты создания интегрированной сети скоростного и высокоскоростного сообщения в Российской Федерации / А. С. Мишарин // Транспорт Российской Федерации. - 2014. - № 2 (51). - С. 9-13.

2. Киселев И. П. Для высокоскоростной магистрали Санкт-Петербург-Москва есть все условия, но нет политической воли / И. П. Киселев // Транспорт. - 2013. - № 1-2. -С. 48-51.

3. Миненко Д. О. Особенности формирования пассажиропотока на направлениях, включающих высокоскоростную железнодорожную магистраль / Д. О. Миненко, Н. С. Бу-шуев // Транспорт XXI века : исследования, инновации, инфраструктура : материалы науч.-технич. конференции, посвященной 55-летию УрГУПС. - Екатеринбург : УрГУПС, 2011. - Т. 2, вып. 97 (180). - С. 724-727.

4. Zhou J. Improving the energy efficiency of high speed rail and life cycle comparison with other modes of transport. Thesis submitted for the Diploma of Imperial College (DIC) PhD degree. - London : Imperial College London Department of Mechanical Engineering, September 2014. - 86 p.

5. Иголкин Г. В. Особенности динамического взаимодействия магнитолевитацион-ного высокоскоростного транспорта и мостовых сооружений / Г. В. Иголкин, Л. К. Дьяченко, В. Н. Смирнов, П. А. Пегин // Бюл. результатов науч. исследований. - 2018. - Вып. 1. -С. 111-118.

6. Shi J. Dynamic response analysis of single-span guideway caused by high speed mag-lev train / Jin Shi, Ying-Jie Wang // Latin American Journal of Solids and Structures. - 2011. -N 8. - P. 213-228.

7. Дьяченко Л. К. Динамические расчеты пролётных строений мостов ВСМ при движении пассажирских поездов со скоростью до 400 км/ч / Л. К. Дьяченко // Новые технологии в мостостроении (от прошлого к будущему) : сб. трудов Междунар. науч.-технич. конференции. - СПб. : ПГУПС, 2015. - C. 91-97.

8. Смирнов В. Н. Мосты на высокоскоростных железнодорожных магистралях / В. Н. Смирнов, А. А. Барановский, Г. И. Богданов, Д. Е. Воробьев, Л. К. Дьяченко, В. В. Кондратов. - СПб. : ПГУПС, 2015. - 274 с.

9. Walraven J. C. Dynamic simulation of the maglev guideway design / J. C. Walraven, A. Romeijn, C. J. Hoogenboom. - Delft : Delft University of Technology, 2008. - 127 p.

10. СТУ. Проектирование участка «Москва-Казань» высокоскоростной железнодорожной магистрали «Москва-Казань-Екатеринбург» со скоростями движения до 400 км/ч. - М., 2016. - 33 с.

11. Белый А. А. Способ оценки технического состояния железобетонных мостов и путепроводов Санкт-Петербурга / А. А. Белый // Транспортное строительство. - 2009. -№ 6. - С. 10-13.

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

12. Федеральные единичные расценки на строительные работы ФЕР-2001-30. Мосты и трубы. - М. : Госстрой России, 2003. - 72 с.

13. Изменения в государственные сметные нормативы. Федеральные сметные цены на материалы, изделия и конструкции, применяемые в строительстве. ФССЦ 81-01-2001-И1. - М. : Минстрой России, 2010. - 213 с.

14. Rosignoli M. Bridge construction equipment / M. Rosignoli. - London, United Kingdom : ICE Publishing, 2013. - 488 p.

15. Rosignoli M. Introduction to mechanized bridge construction / M. Rosignoli. -London, United Kingdom : ICE Publishing, 2016. - 59 p.

Дата поступления: 25.01.2019 Решение о публикации: 05.03.2019

Контактная информация:

ИГОЛКИН Георгий Владимирович - аспирант, igolkin.georgii@gmail.com НЕПРЯХИН Евгений Викторович - аспирант, neprmost@gmail.com МАЛЬЩУКОВА Наталья Сергеевна - студент, bjntliya@gmail.com СМИРНОВ Владимир Николаевич - доктор техн. наук, профессор, svn193921@rambler.ru

Optimization of bridge erection for magnetic levitation transport

G. V. Igolkin, E. V. Nepryakhin, N. S. Malshchukova, V. N. Smirnov

Emperor Alexander I Petersburg State Transport University, 9, Moskovsky pr., Saint Petersburg, 190031, Russian Federation

For citation: Igolkin G. V., Nepryahin E. V., Malshukova N. S., Smirnov V. N. Optimization of bridge erection for magnetic levitation transport. Bulletin of scientific research results, 2019, iss. 2, pp. 45-57. (In Russian) DOI: 10.20295/2223-9987-2019-2-45-57

Summary

Objective: To determine the main factors of cost optimization for Maglev bridge erection, as well as to form an optimization algorithm and to calculate the time and material costs for each method of construction. To identify the line of further research of promising methods. Methods: Analysis and comparison of technological solutions for the construction of racks designed for magnetic levitation transport according to the labor intensity of work, construction time and reduced costs

was conducted. Interpolation of the average value of the ton capacity parameter for console-lock crane analogs was carried out. Results: The analysis of the basic construction methods of extended maglev overpasses was performed. The main dependences affecting installation cost and the scope of application of this or that method were determined. Recommendations and directions for further research as well as solutions of specific practical problems were formulated. The need to develop a technical solution of a console-lock crane for the erection of beam spans under the maglev was identified. Methods for significant increase of the investment attractiveness of projects for the construction of maglev lines were established through the use of the method with a console-lock crane. Practical importance: An optimal method for the construction of long overpasses under magnetic levitation transport was determined, making it possible to significantly reduce material costs in comparison with the previously used methods (jib cranes, concreting on stationary scaffolding). The possibility of significant optimization of terms and material costs in the construction of global projects for maglev lines, in order to significantly reduce the cost parameter for the construction of a kilometer line while increasing the total length of the line, was proved.

Keywords: Magnetic levitation overpass, installation, console-lock crane, profitability.

References

1. Misharin A. S. Aspekty sozdaniya integrirovannoy sety skorostnogo i vysokoskorost-nogo soobshcheniya v Rossiyskoy Federatsii [The aspects of designing an integrated network of rapid and high-speed railway transport in the Russian Federation]. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation], 2014, no. 2 (51), pp. 9-13. (In Russian)

2. Kiselev I. P. Dlya vysokoskorostnoy magistraly Sankt-Peterburg-Moskva yest vse usloviya, no net politicheskoy voly [All the necessary conditions for the construction of the high-speed network Saint Petersburg-Moscow are given, however there is a lack of willpower]. Transport, 2013, no. 1-2, pp. 48-51. (In Russian)

3. Minenko D. O. & Bushuyev N. S. Osobennosty formirovaniya passazhiropotoka na napravleniaykh, vklyuchayushchikh vysokoskorostnuyu zheleznodorozhnuyu magistral [The specificities of passenger traffic flow formation at directions, including the high-speed railway network]. TransportXXIveka: issledovaniya, innovatsii, infrastruktura. Materialy nauch.-tekhn. Konf., posvyashchennoy 55-letiyu UrGUPS [The 21st century Transport: research, innovation, infrastructure. Proceedings of research and engineering conference, dedicated to the 55th anniversary of UrGUPS]. Yekaterinburg, UrGUPS [Ural State Transport University] Publ., 2011, vol. 2, iss. 97 (180), pp. 724-727. (In Russian)

4. Zhou Jing. Improving the energy efficiency of high speed rail and life cycle comparison with other modes of transport. Thesis submitted for the Diploma of Imperial College (DIC) PhD degree. London, Imperial College London Department of Mechanical Engineering Publ., 2014, 86 p.

5. Igolkin G. V., Dyachenko L. K., Smirnov V. N. & Pegin P. A. Osobennosty dinami-cheskogo vzaimodeistviya magnitolevitatsionnogo vysokoskorostnogo transporta i mostovykh sooruzheniy [The specificities of dynamic interaction of magnetic levitation high-speed transport and bridgework]. Byulleten rezultatov nauchnykh issledovaniy [Bulletin of scientific research results], 2018, iss. 1, pp. 111-118. (In Russian)

6. Jin Shi & Ying-Jie Wang. Dynamic response analysis of single-span guideway caused by high speed maglev train. Latin American Journal of Solids and Structures, 2011, no. 8, pp.213-228.

7. Dyachenko L. K. Dinamicheskiye raschety proletnykh stroyeniy mostov VSM pry dvizhenii passazhirkykh poezdov so skorostyu do 400 km/ch [Dynamic calculations of bridge spans for the high-speed network with the speed of passenger trains up to 400 km/h]. Noviye tekhnologii v mostostroyenii (ot proshlogo k budushchemu). Sb. trudov Mezhdunar. nauch.-tekhnich. Konferentsii [New technologies in bridge construction (from past to future). Coll. Papers of the International research and engineering conference]. Saint Petersburg, PGUPS [Petersburg State Transport University] Publ., 2015, pp. 91-97. (In Russian)

8. Smirnov V. N., Baranovskiy A. A., Bogdanov G. I., Vorobyev D. E., Dyachenko L. K. & Kondratov V. V. Mosty na vysokoskorostnykh zheleznodorozhnykh magistralyakh [Bridges for high-speed railway network]. Saint Petersburg, PGUPS [Petersburg State Transport University] Publ., 2015, 274 p. (In Russian)

9. Walraven J. C., Romeijn A. & Hoogenboom C. J. Dynamic simulation of the maglev guideway design. Delft, Delft University of Technology Publ., 2008, 127 p.

10. STU. Proektirovaniye uchastka Moskva-Kazan-Yekaterinburg so skorostyamy dvi-zheniya do 400 km/ch [Project Specific Technical Regulations. The design of the Moscow-Kazan section for the Moscow-Kazan-Yekaterinburg high-speed railway network with speeds up to 400 km/h]. Moscow, 2016, 33 p. (In Russian)

11. Beliy A.A. Sposob otsenky tekhnicheskogo sostoyaniya zhelezobetonnykh mostov i puteprovodov Sankt-Peterburga [An estimation method of technical condition of reinforced-concrete bridges and through bridges of Saint Petersburg]. Transportnoye stroitelstvo [Transport construction], 2009, no. 6, pp. 10-13. (In Russian)

12. Federalniye yedinichniye rastsenky na stroitelniye raboty FER-2001-30. Mosty i truby [Federal unit costs for construction work FUC-2001-30. Bridges and pipes]. Moscow, Gosstroy of Russia Publ., 2003, 72 p. (In Russian)

13. Izmeneniya v gosudarstvenniye smetniye normativy. Federalniye smetniye tseny na materialy, izdeliya i konstruktsii, primenyayemiye v stroitelstve. FSSTs 81-01-2001-I1 [Amendments in Federal estimate prices on materials, items and constructions applied in building. FSSTs 81-01-2001-11]. Moscow, Minstroy of Russia Publ., 2010, 213 p. (In Russian)

14. Rosignoli M. Bridge construction equipment. London, United Kingdom, ICE Publishing, 2013,488 p.

15. Rosignoli M. Introduction to mechanized bridge construction. London, United Kingdom, ICE Publishing, 2016, 59 p.

Received: January 25th, 2019 Accepted: March 05th, 2019

Author's information:

Georgij V. IGOLKIN - Postgraduate Student, igolkin.georgii@gmail.com

Eugenij V. NEPRYAHIN - Postgraduate Student, neprmost@gmail.com

Natalia S. MALSHUKOVA - Student, bjntliya@gmail.com

Vladimir N. SMIRNOV - D. Sci. in Engineering, Professor, svn193921@rambler.ru

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.