Numerical Analysis of Reinforcement of Sections With Transitional Rigidity on Approaches to Railway Bridges
Loading...
Date
2020
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Dnipro
Abstract
EN: Purpose. To analyze the mechanism of work of embankments, to model three-dimensional models and to compare methods of their reinforcement on transitional areas on approaches to railway bridges using the Lira software based on finite element method (FEM). To do comprehensive analysis of results and comparison of constructive performance of different reinforcement methods. Methodology. Numerical finite element modeling (FEM) had been performed to study the work of embankments in transition sections on approaches to railway bridges. Four three-dimensional models of the construction of the transitional section, corresponding to the real bridge, had been constructed. These models had been tested for nominal load to evaluate their performance relative to each other. Findings. As a result of the calculations, the deformation characteristics for the basic model and each of the reinforcement types had been obtained, and their comparisons had been made by determining the maximum vertical deformations and vertical deformations at key points. The analyze of feasibility of using the tested reinforcement methods under different real initial conditions had been performed. Originality. The main aspects of the work of the transition sections over long periods of time had been revealed. Comparisons of fundamentally different methods and types of reinforcement of sections with transient stiffness had been made. The expediency of the methods of reinforcement of the embankment construction in the transitional sections that had been proposed in previous works had been tested. Practical value. The proposed reinforcement methods may be used depending on the specific design conditions, the budget, and other factors. Evaluating the work of different types of reinforcement during numerical analysis makes it possible to move away from large-scale field trials and focus on other methods, which significantly reduces time spent on solving current problems.
UK: Мета. Вивчення роботи насипів, моделювання об’ємних моделей та порівняння методів їх підсилення на перехідних ділянках на підходах до залізничних мостів за допомогою програмного комплексу Lira, що базується на методі скінчених елементів (МСЕ). Комплексний аналіз результатів та порівняння конструктивної ефективності роботи різних методів підсилення. Методика. Для вивчення роботи насипів на перехідних ділянках на підходах до залізничних мостів проведено числове моделювання методом скінчених елементів (МСЕ). Побудовано чотири тривимірні моделі конструкції перехідної ділянки, що відповідає реальному мосту. Виконане випробування цих моделей на номінальне навантаження для оцінки їх ефективності одна відносно одної. Результати. За результатом розрахунків було отримано деформативні характеристики для базової моделі та кожного з типів підсилення, проведено їх порівняння шляхом визначення максимальних вертикальних деформацій та вертикальних деформацій в ключових точках. Виконано аналіз доцільності використання випробуваних методів підсилення за різних реальних вихідних умов. Наукова новизна. Виявлено основні аспекти роботи перехідних ділянок протягом великих проміжків часу. Виконано порівняння принципово різних за методами влаштування та типами підсилень ділянок з перехідним показником жорсткості. Перевірена доцільність методів підсилення конструкції насипу в перехідних ділянках, запропонованих в попередніх роботах. Практична значимість. Запропоновані варіанти підсилення можуть використовуватися в залежності від специфічних умов конструкції, закладеного бюджету та інших факторів. Оцінка роботи різних типів підсилення в ході чисельного аналізу дає змогу відійти від масштабних натурних випробувань та зосередитися на інших методах, що дозволяє істотно знизити часові витрати на рішення актуальних проблем.
RU: Цель. Изучение работы насыпей, моделирование объемных моделей и сравнение методов их усиления на переходных участках на подходах к железнодорожным мостам с помощью программного комплекса Lira, который базируется на методе конечных элементов (МКЭ). Анализ результатов и сравнение конструктивной эффективности работы различных методов усиления. Методика. Для изучения работы насыпей на переходных участках на подходах к железнодорожным мостам проведено численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ). Построено четыре трехмерные модели конструкции переходного участка, которые соответствуют реальному мосту. Выполнено испытание этих моделей на номинальную нагрузку для оценки их эффективности друг относительно друга. Результаты. По результатам расчетов было получено деформативные характеристики для базовой модели и каждого из типов усиления, проведено их сравнение путем определения максимальных вертикальных деформаций и вертикальных деформаций в ключевых точках. Выполнен анализ целесообразности использования испытанных методов усиления при различных реальных исходных условий. Научная новизна. Выявлено основные аспекты работы переходных участков в течение больших промежутков времени. Выполнено сравнение принципиально различных по методам устройства и типам усилений участков с переходным показателем жесткости. Проверена целесообразность методов усиления конструкции насыпи в переходных участках, предложенных в предыдущих работах. Практическая значимость. Предложенные варианты усиления могут использоваться в зависимости от специфических условий конструкции, заложенного бюджета и других факторов. Оценка работы различных типов усиления в ходе численного анализа позволяет отойти от масштабных натурных испытаний и сосредоточиться на других методах, что позволяет существенно снизить временные затраты на решение актуальных проблем.
UK: Мета. Вивчення роботи насипів, моделювання об’ємних моделей та порівняння методів їх підсилення на перехідних ділянках на підходах до залізничних мостів за допомогою програмного комплексу Lira, що базується на методі скінчених елементів (МСЕ). Комплексний аналіз результатів та порівняння конструктивної ефективності роботи різних методів підсилення. Методика. Для вивчення роботи насипів на перехідних ділянках на підходах до залізничних мостів проведено числове моделювання методом скінчених елементів (МСЕ). Побудовано чотири тривимірні моделі конструкції перехідної ділянки, що відповідає реальному мосту. Виконане випробування цих моделей на номінальне навантаження для оцінки їх ефективності одна відносно одної. Результати. За результатом розрахунків було отримано деформативні характеристики для базової моделі та кожного з типів підсилення, проведено їх порівняння шляхом визначення максимальних вертикальних деформацій та вертикальних деформацій в ключових точках. Виконано аналіз доцільності використання випробуваних методів підсилення за різних реальних вихідних умов. Наукова новизна. Виявлено основні аспекти роботи перехідних ділянок протягом великих проміжків часу. Виконано порівняння принципово різних за методами влаштування та типами підсилень ділянок з перехідним показником жорсткості. Перевірена доцільність методів підсилення конструкції насипу в перехідних ділянках, запропонованих в попередніх роботах. Практична значимість. Запропоновані варіанти підсилення можуть використовуватися в залежності від специфічних умов конструкції, закладеного бюджету та інших факторів. Оцінка роботи різних типів підсилення в ході чисельного аналізу дає змогу відійти від масштабних натурних випробувань та зосередитися на інших методах, що дозволяє істотно знизити часові витрати на рішення актуальних проблем.
RU: Цель. Изучение работы насыпей, моделирование объемных моделей и сравнение методов их усиления на переходных участках на подходах к железнодорожным мостам с помощью программного комплекса Lira, который базируется на методе конечных элементов (МКЭ). Анализ результатов и сравнение конструктивной эффективности работы различных методов усиления. Методика. Для изучения работы насыпей на переходных участках на подходах к железнодорожным мостам проведено численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ). Построено четыре трехмерные модели конструкции переходного участка, которые соответствуют реальному мосту. Выполнено испытание этих моделей на номинальную нагрузку для оценки их эффективности друг относительно друга. Результаты. По результатам расчетов было получено деформативные характеристики для базовой модели и каждого из типов усиления, проведено их сравнение путем определения максимальных вертикальных деформаций и вертикальных деформаций в ключевых точках. Выполнен анализ целесообразности использования испытанных методов усиления при различных реальных исходных условий. Научная новизна. Выявлено основные аспекты работы переходных участков в течение больших промежутков времени. Выполнено сравнение принципиально различных по методам устройства и типам усилений участков с переходным показателем жесткости. Проверена целесообразность методов усиления конструкции насыпи в переходных участках, предложенных в предыдущих работах. Практическая значимость. Предложенные варианты усиления могут использоваться в зависимости от специфических условий конструкции, заложенного бюджета и других факторов. Оценка работы различных типов усиления в ходе численного анализа позволяет отойти от масштабных натурных испытаний и сосредоточиться на других методах, что позволяет существенно снизить временные затраты на решение актуальных проблем.
Description
V. Marochka: ORCID 0000-0001-8856-5708; S. Boboshko: ORCID 0000-0002-7612-0696
Keywords
stress-strain state, numerical modeling, finite element method, transitional stiffness, approaches, bump, dip, деформований стан, метод скінчених елементів, перехідна жорсткість, підходи, швидкісний рух, передмостова яма, деформированное состояние, метод конечных элементов, переходная жесткость, подходы, скоростное движение, предмостовая яма, КМТ
Citation
Marochka V. V., Boboshko S. H. Numerical Analysis of Reinforcement of Sections With Transitional Rigidity on Approaches to Railway Bridges. Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. 2020. Вип. 17. С. 91–99. DOI: 10.15802/bttrp2020/205021.