CC BY
11
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
УДК 624.21.09.014:625.1
К. I. СОЛДАТОВ1, В. А. М1РОШНИК2*
1 Кафедра «Мости», Дншропетровський нацюнальний утверситет залiзничного транспорту iменi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010 Дтпропетровськ, Укра!на, тел. +38 096 527 26 01, ел. пошта Ыт-кт@гиа 2* ГНДЛ штучних споруд, Дншропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010 Дтпропетровськ, Укра!на, тел. +38 097 828 64 87, ел. пошта [email protected], ОЯСГО 0000-0002-8115-0128
ВИЗНАЧЕННЯ ВАНТАЖОП1ДЙОМНОСТ1 МЕТАЛЕВИХ ПРОГОНОВИХ БУДОВ 13 СУЦ1ЛЬНОЮ СТ1НКОЮ З 13ДОЮ ПОВЕРХУ ЗА ВЕЛИЧИНОЮ ПРУЖНИХ ПРОГИН1В В1Д 3АЛ13НИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
Мета. Метою дано! роботи е розробка методики визначення вантажопiдйомностi металево! прогоново! будови iз суцiльною стiнкою з !здою верхом щд залiзничну колш, за результатами статичних випробувань прогонових будов даного типу. Методика. Для прогоново! будови, що пвдлягае класифшацп, проводиться обстеження та виконуються вимiрювання прогинiв при статичному навантаженнi з застосуванням простих вимiрювальних приладiв (прогиномiрiв). Отримання даних по прогину не е складним, але дае реальну картину стану прогоново! будови враховуючи i скритi дефекти, (стан опорних частин, наявшсть послаблення корозiею, тощо, що дуже суттево). Результати. Для можливосп застосування дано! методики для визначення вантажошдйомносп (класу) прогонових будов даного типу перш за все з численних звтв було зроблено вибiрку основних параметрiв прогонових будов, результати вимiрювань статичного прогину та тип наван-таження. На основi даних випробувань був побудований графш залежностi експериментального прогину прогоново! будови ввд розрахунково! довжини прогону. Наукова новизна. Спираючись на лггературш дже-рела, робота у даному напрямку е новою i у подальшому пропонуеться впровадити дану методику для зага-льного користування, шляхом розробки доповнення до юнуючих настанов [6]. Практична значимiсть. Аналiз отриманих результатiв сввдчить про те, що застосування дано! методики на вах залiзницях Укра!ни при класифжащ! металевих прогонових будов, дасть змогу тiльки за рахунок перерахунку тдвищити реальну несучу здатнiсть прогонових будов на 10...35 %.
Ключовi слова: вантажошдйомшсть; металева прогонова будова; пружний прогин; залiзничне наванта-ження; дефект; жорстк1сть прогоново! будови
Вступ
З 2014 року авторами статп ведуться досль дження по визначенню фактично! вантажошд-йомносп зал1зобетонних прогонових будов за-л1зничних моспв методом класифшацп з ура-хуванням пружних прогишв та частоти власних коливань. На основ! цих дослщжень розроблена методика [1, 2], яка дала хорош! результати з тих позицш, що у розрахунков1 формули поставлялись експериментальн даш, як вщобра-жали реальний стан прогоново! будови, а не теоретичш, бшьшють з яких приймалась не зо-вс1м обгрунтовано. Виходячи з цього дана робота присвячена розширенню кола застосування дано! методики на металев1 балков! прогоно-
в1 будови з суцшьною стшкою зал1зничних моспв. Вважаемо, що безпечш режими пропуску навантажень, що обертаються по зал1зничних мостах взагал! та по металевих прогонових будов ¿з суцшьною стшкою з !здою верхом зок-рема, повинш базуються на шдстав! достов1р-них даних про !х фактичну вантажошдйомшсть.
Мета
Метою дано! роботи е розробка методики визначення вантажошдйомносп металево! прогоново! будови ¿з суцшьною спнкою з !здою верхом тд затзничну колда, за результатами статичних випробувань прогишв прогонових будов даного типу.
Методика
Методика визначення класу прогоново! бу-дови полягае в наступному. Для прогоново! бу-дови, що пiдлягае класифшаци, проводиться обстеження та виконуються вимiрювання про-гишв при статичному навантаженнi з застосу-ванням простих вимiрювальних приладiв (про-гиномiрiв). Отримання даних по прогину не е складним, але дае реальну картину стану прогоново! будови враховуючи i скритi дефекти, (стан опорних частин, наявшсть послаблення корозiею, тощо, що дуже суттево).
В свою чергу наявнiсть прогину прогоново! будови при статичних випробуваннях рiвномi-рно-розподiленим навантаженням дае надшну iнформацiю для обчислення реального класу прогоново! будови. З щею метою були оброб-ленi результати випробувань, проведених ГНДЛ динамiки мостiв (зараз ГНДЛ штучних споруд) ДНУЗТ, по даному типу прогонових
будов за перюд бшьше як 70 роюв. Наявнiсть велико! кiлькостi даних випробувань вщ рiзних типiв навантажень дае можливють застосувати для обробки даних статистичш методи i на !х основi запропонувати емпiричну залежнiсть прогину вщ довжини та жорсткостi прогоново! будови.
Результати
Для можливост застосування дано! методики для визначення вантажошдйомносп (класу) прогонових будов даного типу перш за все з численних звтв було зроблено вибiрку основ-них параметрiв прогонових будов, результати вимiрювань статичного прогину та тип наван-таження. Решта цих даних зведена у табл. 1.як вихщш данi для подальшого використання при розрахунках. Наявшсть даних по складу перерь зу балок дае можливють розрахунку площi (табл..1) та моменту шерци (табл..2).
Таблиця 1
Даш по прогонових будовах (вихвдш)
№ з/п Площа перер1зу балки в 1/2 прогоново! будови, А, см2 Повна довжина прогоново! будови, 1п ,см Розрахункова довжина прогоново! будови, ¿р,СМ Випробувальне наван-таження), на 1 балку, hBm, кН/м
1 2 3 4 5
1 284,12 980 910 33,65
2 315,10 955 921 33,60
3 281,80 960 922 33,40
4 425,40 1018 946 57,05
5 358,92 1186 1130 42,69
6 288,13 1231 1148 41,50
7 315,92 1188 1150 28,90
8 464,20 1375 1341 33,27
9 334,00 1440 1361 30,58
10 408,45 1835 1780 28,64
11 479,60 1870 1820 45,25
12 517,80 1902 1850 37,52
13 517,80 1902 1850 37,52
14 729,60 2360 2300 28,70
15 573,60 2360 2300 28,70
16 596,40 2360 2300 28,70
17 1092,80 3424 3360 38,15
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 8
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛ1ДЖЕННЯ, ПРАКТИКА
Таблиця 2
Параметри прогонових будов (розрахунковi та експериментальш)
№ з/п Розрахунковий момент шерцп в 1/2 прогоново! будови, з ураху-ванням корози, т 4 1ср, см Розрахунковий момент опору поперечного перер1зу балки, см3 Реальний момент опору поперечного перер1зу балки, Ш0р, см3 Експериментальне значення прогину, ^експ,,см Теоретичне значення прогину, £теор, см
1 2 3 4 5 6
1 626127,6 10795,3 7396,3 0,34 0,23
2 623817,4 11240,0 8604,1 0,32 0,24
3 587052,4 10436,5 8749,0 0,31 0,26
4 1730000,0 21305,4 32332,8 0,11 0,17
5 590218,0 12296,2 10657,9 0,86 0,75
6 793823,7 12511,0 13297,2 0,54 0,57
7 1031457,8 14630,6 11329,5 0,40 0,31
8 2221209,6 27157,5 16629,1 0,50 0,31
9 1342761,9 17083,5 13832,1 0,61 0,49
10 3099605,2 28345,7 25180,4 0,66 0,59
11 3509088,0 32193,5 28505,4 1,01 0,89
12 4805180,2 40930,0 42253,7 0,56 0,58
13 4805180,2 40930,0 38790,3 0,61 0,58
14 6345171,2 58212,6 47523,9 0,98 0,80
15 4204223,2 40817,7 37912,7 1,30 1,21
16 7011452,2 66903,2 62102,5 0,78 0,72
17 16040445,4 156035,5 142367,5 2,10 1,92
Якщо тепер якомога точшше встановити послабления короз1ею (встановлюеться при об-стеженш), то будемо мати реальш моменти ше-
рци.
Зпдно [6] клас леменпв (в даному випадку балка) визначаеться за формулою (1):
K =
к
Kt (1 + ц)'
(1)
де к - допустиме тимчасове навантаження, яке безпечно витримуе елемент, кН./м; к^ - ета-лонне тимчасове вертикальне навантаження Н1 за схемою по!зда зразка 1931 року, (визначаеться за додатком А ГСТУ 32.6.03.111-2002), кН/м; (1 + - динамiчний коефiцiент до еталонного
тимчасового вертикального навантаження Н1 за схемою по!зда 1931 року.
При розрахунках балок на мщнють, загаль-ну стiйкiсть та витривалiсть основною величиною, що пiдлягае обчисленню, е момент опору поперечного перерiзу балки, який ф^уруе у всiх трьох наступних формулах вiдповiдних розрахункiв [6].
Допустимi вертикальнi тимчасовi навантаження вщ залiзничного рухомого складу, кН/м колi!, для головних балок визначаються за вщ-повiдними формулами:
• на мщнють за нормальними напружен-нями за формулою (2):
км = м
1
sv nv Qv
(0,001тВД- еpP^p). (2)
• на загальну стшкютъ стшки балки за формулою (3):
k -
ст
i— (0,001шФЯЖбр - в ppQp ).(3)
• на витривалють за формулою (4): ¿в =-^-^-(0,0014врг'Пр). (4)
У даних формулах введет наступт позна-чення: ву - частка вертикального навантажен-
ня вщ рухомого складу на одну балку з ураху-ванням ексцентриситету коли вщносно ос про-гоново! будови; пх - коефщент надшност для вертикального навантаження вщ рухомого складу; Оу, О - площ1 лшш впливу згиналь-
ного моменту, як завантажуються вщповщно рухомим складом та постшним навантаженням, м2; т - коефщент умов роботи; Я - основний розрахунковий отр матер1алу балки, МПа; % - поправочний коефщент до розрахункового
моменту опору; Ж0 - розрахунковий момент опору поперечного перер1зу балки, см3; в - частка постшного навантаження, яка при-
падае на одну балку; р = ^пргрг - сумарна
розрахункова штенсившсть постшних наван-тажень, кН/м коли, де пргрг - штенсившсть
кожного ¿з постшних навантажень pi з вщпо-
вщним коефщентом надшносп прг; ф - кое-
фщ1ент поздовжнього згину, зпдно з додатком Ж [6]; Жбр - момент опору брутто всього попе-
речного перер1зу балки для !! стиснутого волокна вщносно горизонтально! ос!, см3; 9 - перехщний коеф!ц!ент, який визначаеться за додатком Б [6]; У- коеф!ц!ент зниження розрахункового опору в розрахунках на витривалють.
Для подальших розрахунк!в було обрано дв! прогонов! будови довжиною 9,22 м та 11,48 м можна сказати протилежних тип!в. У першому випадку теоретичний прогин менший експери-ментального, а в другому - теоретичний прогин б!льше експериментального. Дан! для розраху-нк!в зведен! в табл. 3, а результати у табл. 4.
Враховуючи, що в окремих випадках вщсу-тш дан! по прогину прогоново! будови, на основ! даних випробувань був побудований гра-ф!к залежност! експериментального прогину прогоново! будови вщ розрахунково! довжини прогону який наведений на рис. 1 та була побрана функщя залежност! прогину вщ розрахун-ково! довжини (5).
Рис. 1. Графж залежностi експериментального прогину прогоново! будови вщ розрахунково! довжини прогону
Таблиця 3
Bii\i.ini. lUMi
Чергове число Розрахункова довжина прогоново! будови, ¿р,,см Площ1 ль нш впливу згинально- го моменту, Q Q V ' p ' м2 Розрахун-ковий отр матер1алу балки, R, МПа Сумарна розрахункова штенсившсть постшних навантажень, p, кН/м Коефщь ент надшносп, Hv Коефщент поздовжнього зги-нУ, Ф Динам1ч-ний коефь щент, (1 + Ц) Еталонне тимчасове вертикаль-не навантаження, ket, кН/м
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 922 10,65 160 21,56 1,141 0,900 1,69 22,15
2 1148 16,47 185 20,7 1,139 0,896 1,65 20,25
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 8
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
Таблиця 4
Результати розрахуншв клас1в
№ з/п Розрахункова довжина прогоново! будови, 1 р, см Методика Вид розрахунку Допустиме тимчасове навантаження, к , кН/м Клас балки, К
1. 922 Загальна Мщшсть 223,00 5,96
Стшшсть 228,51 6,10
Витривал1сть 204,08 5,45
Пропонована Мщшсть 234,61 6,27
Стшшсть 240,38 6,45
Витривал1сть 214,63 5,73
2. 1148 Загальна Мщшсть 198,95 5,95
Стшшсть 202,90 6,07
Витривал1сть 181,58 5,43
Пропонована Мщшсть 270,29 8,09
Стшшсть 342,40 10,3
Витривал1сть 244,06 7,30
f = 0,3449 - 0,0162/ + 0,002/2
(5)
Але даний графш може бути використаний тшьки у тих випадках якщо вiдсутнi данi по експериментальним прогинам прогонових бу-дов i необхiдно отримати не зовсiм достовiрнi данi по вантажопiдйомностi (розбiжнiсть не бшьше 5...7 %). Це продиктовано тим, що вщ-сутня пряма залежнють довжини прогону вiд моменту шерци (для одше! i пе! довжини як правило при проектуванш маемо моменти шерци яю значно вiдрiзняються). Крiм того для прогонових будов даного типу слщ враховува-ти рiк проектування (виготовлення або початку експлуатаци) з наступних мiркувань.
На даний момент на залiзницях Укра1ни та кра1н СНД експлуатуеться ще багато металевих моспв, що були побудованi до революци, пiсля революци та у военш та пiслявоеннi роки.
Якщо провести аналiз якостi металу металевих моспв, то такi свiдчення доволi обгрун-тованi е починаючи з 1883 року, оскшьки саме у цей час (1884 рш) в Роси з'явилися першi ро-зрахунковi норми. Метал, що використовувався для виготовлення металевих мос^в, розподшя-вся на зварне та лите залiзо. У цей час Рошя в основному орiентувалась на норми Шмеччини
та Сполучених Штатiв i саме дослщження вче-них цих кра1н приймались до уваги.
Можна вважати, що тшьки починаючи з 1924 року, коли вийшов наказ НКПС № 1427 вщ 09.07.1924 року «Нормы перерасчета старых железных мостов» це питання почало на-бувати широкого втшення у практику. Рошя встановлювала сво! норми перерахунку металевих моспв у перюд 1884-1925 року орiентую-чись на Шмеччину та Сполученi Штати. Саме у 1924 рощ офщшно встановлюються нормативнi значення тимчасового опору розриву та допус-тимих напружень для зварного та литого залiза. Цi значення вiдображенi у наступнiй табл. 5.
Дискушя, що тривала протягом 4 роюв, за-кiнчилась у 1928 рощ прийняттям нових норм, яю затверджували в основному iснуючi з 1924 року нормативи, та були введет додатковь Крiм того даш норми офiцiйно вводили формулу для розрахунку динамiчного коефiцiенту у такому виглядi (6):
1 + ц = 1 + 0,625 •
1
1 + 0,02 -А'
(6)
де А - довжина лши впливу, що завантажуеть-ся, м.
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 8
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
Таблиця 5
^M4acoBi опори розриву та допустимих напружень 3^i3a металевих мостiв
Тип залт Зварне Лите
Час спорудження мосту, рж До 1883 1883 1890 1890 1894 1894 1928 1885 1888 1888 1898 1898 1905 1905 1915 1915 1924 1924 1928
Тимчасовий оп!р розриву Я, кг/см2 3100 3100 3400 3400 4000 4700 3400 4000 3500 4500 3700 4500 3700 4500 3700 4400
Допустим! напруження Я0, кг/см2 800 1000 1150 1200 1300 1300 1400 1450 1500 1500
Таким чином максимальне значення дина-Mi4Horo коефiцieнта дорiвнювало 1,625 i незна-чно залежало вщ довжини лшн впливу.
Наявнiсть даних по реальному прогину та випробувальному навантаженню дае змогу отримати його з формули для визначення прогину. Пружний прогин статично визначно! балки при li завантаженш рiвномiрно-розподiленим по довжинi прогоново! будови навантаженням визначаеться за вщомою формулою будiвельно! механiки [10] (7).
f=. qll
384 EI '
(7)
де /- статичний прогин балки, м; q - р!вном!р-но розподшене (погонне) навантаження, кН/м; I - розрахунковий прогш балки, м; Е - модуль пружностi матерiалу балки, кН/м2; I - момент шерцп поперечного перетину балки, м4.
У наведенiй формулi (8) Ж0 - е момент опору перерiзу прогоново! будови, м3, який е не розрахунковим, а реальним, оскшьки реальним е прогин.
Wo =■
ql
4
384 E. feKcn - ym W = W = I / У
" o " nt nt /max
(8)
Таким чином для отримання бiльш достовь рних даних по жорсткост ми маемо вс фшсо-ванi величини, де основну роль тепер складае точне визначення штенсивносп навантаження розрахунково! довжини прогону. Розрахункову довжину необхiдно брати не з довщниюв, а ви-мiрювати при обстеженнi. Наприклад, з довщ-ника [11] прогонова будова мае розрахункову довжину 9,50 в той час як при обстеженш мае-
мо 9,10м. Рiзниця в розрахунковш довжинi складае 40см. Це дае помилку (якщо користу-ватись довщником) у сторону зменшення 18,77 %.
Наукова новизна та практична значимiсть
У публiкацiях з визначення вантажотдйом-ностi прогонових будов залiзничних моспв дана методика не застосовувалась. Отриманi ре-зультати по розрахунках для залiзобетонних прогонових будовах свщчать про те, що спира-ючись тiльки на теоретичнi вихiднi даш ми отримуемо занижений клас прогоново! будови. Аналопчну картину отримано i у даному випа-дку. Практично це означае, що для велико! кь лькост мостiв з металевими прогоновими бу-довами з суцшьною стiнкою, ми можемо по аналоги з залiзобетонними прогоновими будо-вами очшувати пiдвищення (в окремих випад-ках зниження) класу до 30 %.
Висновки
Результати наведених двох прикладiв розра-хунку вантажопiдйомностi прогонових будов залiзничних мостiв з суцiльною стшкою свщ-чать про наступне. По-перше, дана методика нiскiльки не ускладнюе розрахунки. Значно (до 30 %) шдвищено клас прогоново! будови яка мае практично однаковi величини експеримен-тального та теоретичного прогинiв. Але бшьш значущий результат отримано для прогоново! будови у яко! прогин при випробуванш на 19,2 % бшьше теоретичного. Класи, визначенi за загальною методикою та запропонованою, мають рiзницю до 5 % (причому на мiцнiсть менший, а на витривалють та стiйкiсть - бшь-ший).
Мости та тунелк теорiя, дослщження, практика, 2015, № 8
МОСТИ ТА ТУНЕЛ1: ТЕОР1Я, ДОСЛЩЖЕННЯ, ПРАКТИКА
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Солдатов, К. I. Визначення клаав зал1зничних зал1зобетонних прогонових будов моспв за величиною пружних прогишв [Текст] / К. I. Сол-датов, М. К. Журбенко, С. В. Ключник,
B. А. М1рошник // Мости та тунел1 : теор1я, дослщження, практика. - 2012. - Вип. 3. -
C. 187-193.
2. Солдатов, К. I. Визначення класу зал1зобетонно! прогоново! будови зал1зничного моста за частотою (перюду) власних коливань [Текст] / К. I. Солдатов, М. К. Журбенко, В. А. М1рош-ник // Мости та тунел1 : теор1я, дослщження, практика. - 2015. - Вип. 7. - С. 57-64.
3. Тарасенко, В. П. Визначення фактично! ванта-жошдйомносл прогонових будов тд сумщену !зду металевих моспв, що експлуатуються, з урахуванням сучасних автомобшьних наванта-жень [Текст] / В. П. Тарасенко, В. I. Соломка, Б. В.Савчинський // Сб. научн. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. -вып. 43, - Днепропетровск: ПГАСА, 2007. -С. 532 - 536.
4. Шструкщя з визначення умов пропуску рухомо-го складу по металевих та зал1зобетонних зал1з-ничних мостах [Текст] / Г. О. Линник - Ки!в : «Алькор», 2002. - 301 с.
5. Солдатов, К. I. Пор1вняльний розрахунок класу зал1знично! зал1зобетонно! прогоново! будови моста [Текст] / К. I. Солдатов, М. К. Журбенко, С. В. Ключник, А. В. Гармаш // Мости та тунел1
: теор1я, дослщження, практика. - 2012. -Вип. 3. - С. 194-198.
6. ГСТУ 32.6.03.111-2002. Правила визначення вантажопщйомносп металевих прогонових будов зал1зничних моспв [Текст] / В. I. Борщов, М. М. Попович, К. I. Солдатов, В. П. Тарасенко i ш. - Дншропетровськ : Вид-во ДНУЗТ, 2003. -381 с.
7. ДБН В.2.3-14:2006. Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування [Текст]. - На-дано чинносп 2007-02-01. - Ки!в : Мш. буд., архгг. та житл.-комун. госп-ва, 2006. - 359 с.
8. Шульман, З. А. Испытания и мониторинг инженерных сооружений [Текст] / З. А. Шульман, И. З. Шульман. - Днепропетровск : «Лира», 2013. - 536 с.
9. Корнеев М. М. Стальные мосты [Текст] / М. М. Корнеев - Киев, 2003. - 546 с.
10. Ржаницын, А. Р. Строительная механика [Текст] / А. Р. Ржаницын. - Москва : Высш. школа, 1991. - 439с.
11. Аретинский, В. А. Справочник мостового и тоннельного мастера [Текст] / В. А. Аретин-ский, И. И. Меринов. - Москва : Всесоюзное издательско-полиграфическое объединение Министерства Путей Сообщения, 1963. - 520 с.
12. Ovchinnikov, P. Using of finite element modeling for determination of buckling possibility in lengthwise stiffeners of orthotopic plate for bridge spans under operational load [Текст] / P. Ovchin-nikov, S. Kliuchnik // Мости та тунелi : теорiя, дослщження, практика. - 2014. - Вип. 5. -C. 130-135.
К. И. СОЛДАТОВ1, В. А. МИРОШНИК2*
1 Кафедра «Мосты», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 096 527 26 01, эл. почта [email protected] 2* ОНИЛ искусственных сооружений, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 097 828 64 87, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-8115-0128
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ СО СПЛОШНОЙ СТЕНКОЙ С ЕЗДОЙ ПОВЕРХУ ПО ВЕЛИЧИНЕ УПРУГОГО ПРОГИБУ ОТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ НАГРУЗКИ
Цель. Целью данной работы является разработка методики определения грузоподъемности металлического пролетного строения со сплошной стенкой с ездой поверху под железнодорожный путь, по результатам статических испытаний пролетных строений данного типа. Методика. Для пролетного строения, подлежащего классификации, проводится обследование и выполняются измерения прогибов при статической нагрузке с применением простых измерительных приборов (прогибомеров). Получение данных по прогибу не является сложным, но дает реальную картину состояния пролетного строения, учитывая и скрытые дефекты (состояние опорных частей, наличие ослабления коррозией и т.д., что очень существенно). Результаты. Для возможности применения данной методики для определения грузоподъемности (класса)
пролетных строений данного типа, прежде всего из многочисленных отчетов было сделано выборку основных параметров пролетных строений, результаты измерений статического прогиба и тип нагрузки. На основе данных испытаний был построен график зависимости экспериментального прогиба пролетного строения от расчетной длины пролета. Научная новизна. Опираясь на литературные источники, работа в данном направлении является новой и в дальнейшем предлагается внедрить данную методику для общего пользования, путем разработки дополнения к существующим нормам [6]. Практическая значимость. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что применение данной методики на всех железных дорогах Украины при классификации металлических пролетных строений, позволит только за счет пересчета повысить реальную несущую способность пролетных строений на 10 ... 35 %.
Ключевые слова: грузоподъемность; металлическое пролетное строение; упругий прогиб; железнодорожная нагрузка; дефект; жесткость пролетного строения
К1М SOLDATOV1, VITALIY MIROSHNIK2*
1 Bridges Department, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan,
2 Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, tel. +38 096 527 26 01, e-mail [email protected]
2* Industrial research laboratory of artificial structures, Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, 2 Lazaryana Str., Dnepropetrovsk, Ukraine, 49010, phone number: +38 097 828 64 87, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-8115-0128
DETERMINATION OF BEARING CAPACITY OF METAL SPANS WITH SOLID WALL WITH UPPER-LEVEL TRAFFIC BY THE MAGNITUDE OF THE ELASTIC DEFLECTION FROM RAILWAY LOAD
Purpose. The purpose of given work is the development of method for bearing capacity determination of metal spans with solid wall with upper-level traffic for the railway based on the results of static tests of given type of spans. Methodology. For the span that is being classificated the survey is being conducted and the deflection under the static load using simple measuring devises (deflectometers) are performed. Obtaining the deflection data is not complicated but gives the actual view of the span condition including hidden flaws (condition of bearing parts, corroded weakenings, that are very significant) Findings.. For the possibility of the given method of bearing capacity (class) determination for spans of given type application, first of all, from the numerous reports the selection was made of the main parameters of spans, results of static deflection measurements and load types. Based on the tests data the plot was drawn for the span experimental deflection dependence from the nominal span length. Originality. Based on the literature sources, this work is new in given direction and further such method is to be implemented for the common use by the development of the addition for the current standards [6]. Practical value. The analysis of obtained results shows that the application of given method on all the railways of Ukraine during the classification of metal spans will allow only by the recalculation to increase the actual bearing capacity of spans by 10..35 %. Keywords: bearing capacity; metal span; elastic deflection; railway load; flaw; span rigidity
REFERENCES
1. Soldatov К. I., Zhurbenko M. K., Kliuchnyk S. V., Miroshnyk V. A. Vyznachennia klasiv zaliznychnykh zalizobetonnykh prohonovykh budov mostiv za velychynoiu pruzhnykh prohyniv [Determining the class of the railway reinforced concrete spans of the bridges by considering the magnitude of the elastic sags]. Mosty ta tuneli : teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels : theory, research, practice, 2012, issue 3, pp. 187-193.
2. Soldatov K. I., Zhurbenko M. K., Miroshnyk V. A. Vyznachennia klasu zalizobetonnoi prohonovoi budovy zaliznychnoho mosta za chastotoiu (periodu) vlasnykh kolyvan [The class definition for railroad reinforced concrete bridge span by its frequency (period) of characteristic oscillations]. Mosty ta tuneli : teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels : theory, research, practice, 2015, issue 7, pp. 57-64.
3. Tarasenko V. P., Solomka V. I., Savchynskyi B. V. Vyznachennia faktychnoi vantazhopidiomnosti prohonovykh budov pid sumishchenu yizdu metalevykh mostiv, shcho ekspluatuyutsia, z urakhuvanniam suchasnykh avtomobilnykh navantazhen [Determining the actual capacity spans in combined driving metal bridges operated, with current car load]. Sbornik nauchnykh trudov: Stroitelstvo. Materialovedenie. Mashinostroenie [Collections of the scientific labor: Construction. Materials Science. Engineering]. Dnepropetrovsk: PHASA, 2007. issue 43, pp. 532 - 536.
4. Lynnyk H. O. Instruktsiia z vyznachennia umov propusku rukhomoho skladu po metalevykh ta zalizobetonnykh zaliznychnykh mostakh [Instructions to determine the conditions of admission of rolling stock on metal and concrete railway bridges]. Kyiv, Alkor Publ., 2002. 301 p.
5. Soldatov K. I., Zhurbenko M. K., Kliuchnyk S. V., Harmash A. V. Porivnialnyi rozrakhunok klasu zaliznychnoi zalizobetonnoi prohonovoi budovy mosta [The comparative calculation of the class of the reinforced concrete span of the railway bridge]. Mosty ta tuneli : teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels : theory, research, practice, 2012, issue 3, pp. 194-198.
6. HSTU 32.6.03.111-2002. Pravyla vyznachennia vantazhopidiomnosti metalevykh prohonovykh budov zaliznychnykh mostiv [Rules of duty metal spans railway bridges]. Dnipropetrovsk, DNUZT Publ., 2003. 381 p.
7. DBN V.2.3-14-2006. Sporudy transportu. Mosty ta truby. Pravyla proektuvannya [State Standard V.2.3-14-2006. Transport constructions. Bridges and pipes. Design rule]. Kyiv, Ministerstvo budivnytstva, arkhitektury i zhytlovo-komunalnoho hospodarstva Publ., 2006. 359 p.
8. Shulman Z. A. Ispytaniya i monitoring inzhenernykh sooruzheniy [Testing and monitoring of engineering structures]. Dnepropetrovsk, Lira Publ., 2013. 536 p.
9. Korneev M. M. Stalnye mosty [Steel Mosty]. Kiev, 2003. 546 p.
10. Rzhanitsyn А^. Stroitelnaya mekhanika[Mechanics cladding]. Moskva, Vysshaya shkola Publ., 1991. 439p.
11. Ахсйш^ V. А., Merinov I. I. Spravochnik mostovogo i tonnelnogo mastera [Directory bridge and masters tonnelnoho]. Moskva, Vsesoyuznoe izdatelsko-poligraficheskoe obedinenie Ministerstva Putej Soobshheniya Publ., 1963. 520 p.
12. Ovchinnikov P., Kliuchnik S. Using of finite element modeling for determination of buckling possibility in lengthwise stiffeners of orthotropic plate for bridge spans under operational load. Mosty ta tuneli : teorija, doslidzhennja, praktyka - Bridges and tunnels : theory, research, practice, 2014, issue 5, pp. 130-135.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. В. Д. Петренко (Украгна), д.т.н.,
проф. Й. Й. Лучко (Украгна).
Надшшла до редколеги 12.10.2015.
Прийнята до друку 21.12.2015.
