Дослідження несучої здатності металевої гофрованої конструкції за критерієм розвитку пластичного шарніру
Loading...
Files
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UK: Дане дослідження спрямоване на: 1) проведення розрахунку еквівалентних сил, які виникають від рухомого складу залізниць у зимовий та літній періоди року при різних параметрах нерівностей залізничної колії та модуля пружності підрейкової основи; 2) дослідження несучої здатності металевої гофрованої конструкції (МГК) за показником розвитку пластичного шарніру у вершині металевої труби внаслідок отримання незворотних залишкових деформацій вертикального та горизонтального діаметрів труби. Методика. Розрахунок еквівалентних сил проведений за методикою розрахунку залізничної колії на міцність та стійкість. Далі було розроблено математичний алгоритм у програмному середовищі Mathcad 14, за допомогою якого проводились розрахунки утворення пластичного шарніру у вершині труби при різних величинах нерівності залізничної колії та ступеню ущільнення ґрунтової засипки. При даних дослідженнях
розрахунки проводилися при проектному значенні ступеня ущільнення ґрунтової засипки та величини динамічного навантаження від рухомого складу залізниць. Результати. Аналіз багатоваріантних розрахунків перевірки умови виникнення пластичного шарніру у вершині склепіння труби показав, що зародження пластичного шарніру, яке має місце у склепінні МГК, виконується тільки за умовою одночасного, несприятливого впливу двох факторів (причин). Це фактори: допущення розвитку нерівності колії за межі допустимих значень без виконання заходів щодо її усунення чи обмеження швидкості руху поїздів (перша причина); зниження ступеня ущільнення ґрунтової засипки нижче 90 % (друга причина). При відсутності
однієї із причин зародження пластичного шарніру не відбудеться. Наукова новизна. Вперше дослідженонесучу здатність металевої гофрованої конструкцій великого діаметру (більше 6 м) при врахуванні комплексу факторів: ступеню ущільнення ґрунтової засипки, величини динамічного навантаження від рухомого складу залізниць за критерієм розвитку пластичного шарніру у металі труби привиникненні залишкових незворотних деформацій вертикального та горизонтального діаметрів МГК. Практична значимість. Отримані авторами результати несучої здатності металевих гофрованих конструкцій (типу горизонтальний еліпс поперечного перетину) можуть бути використані інженерами Мостовипробувальних станцій Укрзалізниці та Укравтодору й проектними організаціями, які займаються проектуванням металевих гофрованих конструкцій діаметром, більшим за 6 м.
RU: Данное исследование направлено на: 1) проведение расчета эквивалентных сил, возникающих от подвижного состава железных дорог в зимний и летний периоды года при различных параметрах неровностей железнодорожного пути; 2) исследование несущей способности металлической гофрированной конструкции (МГК) по показателю развития пластического шарнира в вершине металлической трубы вследствие получения необратимых остаточных деформаций вертикального и горизонтального диаметров трубы. Методика. Расчет эквивалентных сил проведен по методике расчета железнодорожного пути на прочность и устойчивость. Далее был разработан математический алгоритм в программной среде Mathcad 14, с помощью которого проводились расчеты образования пластического шарнира в вершине трубы при различных величинах неровности железнодорожном пути и степени уплотнения грунтовой засыпки. При данных исследованиях расчеты проводились при проектном значении степени уплотнения грунтовой засыпки и величины динамической нагрузки от подвижного состава железных дорог. Результаты. Анализ многовариантных расчетов проверки условия возникновения пластического шарнира в вершине свода трубы показал, что зарождение пластического шарнира, которое имеет место в своде МГК, проявляется только при условии одновременного, неблагоприятного влияния двух факторов (причин). Это факторы: допущение развития неровности пути за пределы допустимых значений без выполнения мероприятий по ее устранению или ограничению скорости движения поездов (первая причина); снижение степени уплотнения грунтовой засыпки ниже 90 % (вторая причина). При отсутствии одной из причин зарождения пластического шарнира не произойдет. Научная новизна. Впервые исследована несущая способность металлической гофрированной конструкции большого диаметра (более 6 м) с учетом комплекса факторов: степени уплотнения грунтовой засыпки, величины динамической нагрузки от подвижного состава железных дорог по критерию развития пластического шарнира в металле трубы при возникновении остаточных деформаций вертикального и горизонтального диаметров МГК. Практическая значимость. Полученные авторами результаты несущей способности металлических гофрированных конструкций (типа горизонтальный эллипс поперечного сечения) могут быть использованы инженерами Мостоиспытательных станций Укрзализныци, Укравтодора и проектными организациями, которые занимаются проектированием металлических гофрированных конструкций диаметром больше 6 м.
EN: This research is aimed to: 1) calculation of equivalent forces caused by rolling stock in winter and summer seasons at different parameters of the irregularities of railway track; 2) research of bearing capacity of corrugated metal constructions (CMC) in terms of development of plastic hinge in the top of the metal pipe due to irreversible residual deformation of the vertical and horizontal diameters of the pipe. Methodology. The calculation of equivalent forces is carried out according to the method of calculating the railway track on strength and stability. Further a mathematical algorithm was developed in the software environment of Mathcad 14, with which the calculations were made about the formation of a plastic hinge at the top of the pipe for different values of the irregularities of the railway track and the degree of compaction of soil backfill. In these studies, the calculations were carried out at the design value of the compaction degree of soil backfill and magnitude of dynamic loading on railway rolling stock. Findings. Analysis of multivariate calculations of testing the condition of occurrence of plastic hinge at the top of the pipe arch has revealed that the first plastic hinge, which occurs in the set of CMC is revealed only when there is a simultaneous unfavorable influence of two factors (causes). These are the factors: the assumption of the development of the track irregularities out of the allowable values without the implementation of measures to eliminate or limit the speed of trains (the first cause); reduction of compaction of soil backfill below the 90 % (the second cause). In case of absence of one of the causes the origin of the plastic hinge will not happen. Originality. It was the first time, when the bearing capacity of corrugated metal construction with large diameter (more than 6 m) with account of factors complex: the degree of compaction of soil backfill, the magnitude of the dynamic loads from rolling stock by the criterion of plastic hinge development in the metal pipe when the occurrence of residual deformations of the vertical and horizontal diameters of the CMC was investigated. Practical value. The obtained results of the bearing capacity of corrugated metal constructions (like horizontal ellipse of cross-section) can be used by engineers of Bridge building stations of Ukrzaliznytsia, Ukravtodor and design organizations, which are engaged in the design of corrugated metal constructions with a diameter of more than 6 m.
RU: Данное исследование направлено на: 1) проведение расчета эквивалентных сил, возникающих от подвижного состава железных дорог в зимний и летний периоды года при различных параметрах неровностей железнодорожного пути; 2) исследование несущей способности металлической гофрированной конструкции (МГК) по показателю развития пластического шарнира в вершине металлической трубы вследствие получения необратимых остаточных деформаций вертикального и горизонтального диаметров трубы. Методика. Расчет эквивалентных сил проведен по методике расчета железнодорожного пути на прочность и устойчивость. Далее был разработан математический алгоритм в программной среде Mathcad 14, с помощью которого проводились расчеты образования пластического шарнира в вершине трубы при различных величинах неровности железнодорожном пути и степени уплотнения грунтовой засыпки. При данных исследованиях расчеты проводились при проектном значении степени уплотнения грунтовой засыпки и величины динамической нагрузки от подвижного состава железных дорог. Результаты. Анализ многовариантных расчетов проверки условия возникновения пластического шарнира в вершине свода трубы показал, что зарождение пластического шарнира, которое имеет место в своде МГК, проявляется только при условии одновременного, неблагоприятного влияния двух факторов (причин). Это факторы: допущение развития неровности пути за пределы допустимых значений без выполнения мероприятий по ее устранению или ограничению скорости движения поездов (первая причина); снижение степени уплотнения грунтовой засыпки ниже 90 % (вторая причина). При отсутствии одной из причин зарождения пластического шарнира не произойдет. Научная новизна. Впервые исследована несущая способность металлической гофрированной конструкции большого диаметра (более 6 м) с учетом комплекса факторов: степени уплотнения грунтовой засыпки, величины динамической нагрузки от подвижного состава железных дорог по критерию развития пластического шарнира в металле трубы при возникновении остаточных деформаций вертикального и горизонтального диаметров МГК. Практическая значимость. Полученные авторами результаты несущей способности металлических гофрированных конструкций (типа горизонтальный эллипс поперечного сечения) могут быть использованы инженерами Мостоиспытательных станций Укрзализныци, Укравтодора и проектными организациями, которые занимаются проектированием металлических гофрированных конструкций диаметром больше 6 м.
EN: This research is aimed to: 1) calculation of equivalent forces caused by rolling stock in winter and summer seasons at different parameters of the irregularities of railway track; 2) research of bearing capacity of corrugated metal constructions (CMC) in terms of development of plastic hinge in the top of the metal pipe due to irreversible residual deformation of the vertical and horizontal diameters of the pipe. Methodology. The calculation of equivalent forces is carried out according to the method of calculating the railway track on strength and stability. Further a mathematical algorithm was developed in the software environment of Mathcad 14, with which the calculations were made about the formation of a plastic hinge at the top of the pipe for different values of the irregularities of the railway track and the degree of compaction of soil backfill. In these studies, the calculations were carried out at the design value of the compaction degree of soil backfill and magnitude of dynamic loading on railway rolling stock. Findings. Analysis of multivariate calculations of testing the condition of occurrence of plastic hinge at the top of the pipe arch has revealed that the first plastic hinge, which occurs in the set of CMC is revealed only when there is a simultaneous unfavorable influence of two factors (causes). These are the factors: the assumption of the development of the track irregularities out of the allowable values without the implementation of measures to eliminate or limit the speed of trains (the first cause); reduction of compaction of soil backfill below the 90 % (the second cause). In case of absence of one of the causes the origin of the plastic hinge will not happen. Originality. It was the first time, when the bearing capacity of corrugated metal construction with large diameter (more than 6 m) with account of factors complex: the degree of compaction of soil backfill, the magnitude of the dynamic loads from rolling stock by the criterion of plastic hinge development in the metal pipe when the occurrence of residual deformations of the vertical and horizontal diameters of the CMC was investigated. Practical value. The obtained results of the bearing capacity of corrugated metal constructions (like horizontal ellipse of cross-section) can be used by engineers of Bridge building stations of Ukrzaliznytsia, Ukravtodor and design organizations, which are engaged in the design of corrugated metal constructions with a diameter of more than 6 m.
Description
Й. Лучко: ORCID 0000-0002-3675-0503; В. Ковальчук: ORCID 0000-0003-4350-1756; О. Набоченко: ORCID 0000-0001-6048-2556
Keywords
металеві гофровані конструкції, залишкові деформації, еквівалентні сили, пластичний шарнір, напруження, металлические гофрированные конструкции, эквивалентные силы, пластический шарнир, напряжения, corrugated metal construction, equivalent forces, plastic hinge, tension, КРС (ЛФ)
Citation
Лучко Й. Й., Ковальчук В. В., Набоченко О. С. Дослідження несучої здатності металевої гофрованої конструкції за критерієм розвитку пластичного шарніру. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 5. С. 180–194. doi: 10.15802/stp2015/55340.