Аналіз стійкості земляного полотна для реалізації умов його безпеки при підвищенні швидкості руху
Loading...
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпропетровськ
Abstract
UKR: В статті наведені результати математичного моделювання високого залізничного насипу в двох варіантах, причому розглядається варіант підсилення земляного полотна за допомогою геосинтетичних матеріалів. Мета цієї статті полягає у аналізі стійкості земляного полотна для реалізації умов його безпеки при підвищенні швидкості руху. Методика. Розроблено об’ємну скінченно-елементну модель високого залізничного насипу, на основі якої виконано комплекс розрахунків. Результати. В наданій роботі викладені результати математичного моделювання методом скінченних елементів на основі комплексу Structure CAD (SCAD) непідсиленого та підсиленого геосинтетичним матеріалом високого залізничного насипу. Отримані параметри напружено-деформованого стану земляного полотна обох варіантів. Наукова новизна. На основі чисельного аналізу напружено-деформованого стану моделей показано, що армування земляного полотна надало перерозподілу напружень іншої локалізації, а саме в районі обойми з геосинтетики. У подальшому можлива оптимізація розташування геосинтетики по висоті, оскільки досліджене положення може бути не самим оптимальним. Практичне значення. Практична значимість обумовлена підвищенням стійкості земляного полотна при його підсиленні, тобто реалізація умов безпеки при його експлуатації стає визначеною. Дослідження напружено-деформованого стану конструкції земляного полотна запобігає різним аварійним ситуаціям, оскільки дозволяє впевнено прогнозувати зміну напружень та деформацій при підсиленні геосинтетичними матеріалами.
RUS: В статье приведены результаты математического моделирования высокой железнодорожной насыпи в двух вариантах, причем рассматривается вариант усиления земляного полотна с помощью геосинтетичних материалов. Цель этой статьи заключается в анализе устойчивости земляного полотна для реализации условий его безопасности при повышении скорости движения. Методика. Разработана объемная конечно-элементная модель высокой железнодорожной насыпи, на основе которой выполнен комплекс расчетов. Результаты. В представленной работе приведены результаты математического моделирования методом конечных элементов на основе комплекса Structure CAD (SCAD) неусиленной и усиленной геосинтетическим материалом высокой железнодорожной насыпи. Получены параметры напряженно-деформированного состояния земляного полотна обоих вариантов. Научная новизна. На основе численного анализа напряженно-деформированного состояния моделей показано, что армирование земляного полотна придало перераспределению напряжений другую локализацию, а именно в районе обоймы из геосинтетики. В последующем возможна оптимизация расположения геосинтетики по высоте, поскольку исследованное положение может быть не самым оптимальным. Практическое значение. Практическая значимость обусловлена повышением устойчивости земляного полотна при его усилении, то есть реализация условий безопасности при его эксплуатации становится определенной. Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции земляного полотна предотвращает разные аварийные ситуации, поскольку позволяет уверенно прогнозировать изменение напряжений и деформаций при усилении геосинтетическими материалами.
ENG: In the article the results of mathematical design of high railway bed in two variants are resulted, the variant of strengthening of railway bed by geosyntetic materials is thus examined. The purpose of this article consists in the analysis of railway bed stability for realization of terms of his safety at the increase of speed movement. Methodology. 3D finite element model of high railway bed is developed, on the basis of which the complex of calculations is executed. Findings. The results of mathematical design by the finite element method on the basis of the Structure CAD (SCAD) complex nonreinforced and reinforced by geosyntetic material high railway bed are resulted in the represented work. The parameters of the stressstrain state of both variants are got. Originality. It is shown on the basis of numerical analysis of the stress-strain state of rail bed by two models, that the reinforcement of railway bed gave other localization to the redistribution of stress, namely in the district of holder from geosyntetic. Optimization of geosyntetic location on a height is possible in subsequent, as the explored position can be not most optimum. Practical value. Practical meaningfulness is conditioned by the increase of railway bed stability at his strengthening, that realization of terms of safety during his exploitation be-comes certain. Research of the stressstrain state of construction of railway bed prevents different emergency situations, as it allows confidently forecasting the change of tensions and deformations at strengthening by geosyntetic materials.
RUS: В статье приведены результаты математического моделирования высокой железнодорожной насыпи в двух вариантах, причем рассматривается вариант усиления земляного полотна с помощью геосинтетичних материалов. Цель этой статьи заключается в анализе устойчивости земляного полотна для реализации условий его безопасности при повышении скорости движения. Методика. Разработана объемная конечно-элементная модель высокой железнодорожной насыпи, на основе которой выполнен комплекс расчетов. Результаты. В представленной работе приведены результаты математического моделирования методом конечных элементов на основе комплекса Structure CAD (SCAD) неусиленной и усиленной геосинтетическим материалом высокой железнодорожной насыпи. Получены параметры напряженно-деформированного состояния земляного полотна обоих вариантов. Научная новизна. На основе численного анализа напряженно-деформированного состояния моделей показано, что армирование земляного полотна придало перераспределению напряжений другую локализацию, а именно в районе обоймы из геосинтетики. В последующем возможна оптимизация расположения геосинтетики по высоте, поскольку исследованное положение может быть не самым оптимальным. Практическое значение. Практическая значимость обусловлена повышением устойчивости земляного полотна при его усилении, то есть реализация условий безопасности при его эксплуатации становится определенной. Исследование напряженно-деформированного состояния конструкции земляного полотна предотвращает разные аварийные ситуации, поскольку позволяет уверенно прогнозировать изменение напряжений и деформаций при усилении геосинтетическими материалами.
ENG: In the article the results of mathematical design of high railway bed in two variants are resulted, the variant of strengthening of railway bed by geosyntetic materials is thus examined. The purpose of this article consists in the analysis of railway bed stability for realization of terms of his safety at the increase of speed movement. Methodology. 3D finite element model of high railway bed is developed, on the basis of which the complex of calculations is executed. Findings. The results of mathematical design by the finite element method on the basis of the Structure CAD (SCAD) complex nonreinforced and reinforced by geosyntetic material high railway bed are resulted in the represented work. The parameters of the stressstrain state of both variants are got. Originality. It is shown on the basis of numerical analysis of the stress-strain state of rail bed by two models, that the reinforcement of railway bed gave other localization to the redistribution of stress, namely in the district of holder from geosyntetic. Optimization of geosyntetic location on a height is possible in subsequent, as the explored position can be not most optimum. Practical value. Practical meaningfulness is conditioned by the increase of railway bed stability at his strengthening, that realization of terms of safety during his exploitation be-comes certain. Research of the stressstrain state of construction of railway bed prevents different emergency situations, as it allows confidently forecasting the change of tensions and deformations at strengthening by geosyntetic materials.
Description
B. Петренко: ORCID 0000-0002-5902-6155, О. Тютькін: ORCID 0000-0003-4921-4758; В. Купрій: ORCID 0000-0002-7564-5191
Keywords
стійкість, безпека, земляне полотно, підсилення, устойчивость, безопасность, земляное полотно, усиление, stability, safety, railway bed, reinforce, КМТ
Citation
Петренко, В. Д. Аналіз стійкості земляного полотна для реалізації умов його безпеки при підвищенні швидкості руху / В. Д. Петренко, О. Л. Тютькін, В. П. Купрій // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2015. – № 9. – С. 76–85. – DOI: 10.15802/ecsrt2015/73849.