Investigating the Influence of the Diameter of a Fiberglass Pipe on the Deformed State of Railroad Transportation Structure “Embankment-Pipe”
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
РС Тесhnology Сеntеr
Abstract
ENG: This paper has analyzed the use of fiberglass pipes in the body of the railroad embankment by a method of pushing them through the subgrade. A flat rod model has been improved for assessing the deformed state of the transport structure "embankment-fiberglass pipe" by a method of forces when replacing the cross-section of the pipe with a polygonal one. The analytical model accounts for the interaction between the pipe and soil of the railroad embankment. To this end, radial and tangential elastic ligaments are introduced into the estimation scheme, which make it possible to simulate elastic soil pressure, as well as friction forces that occur when the soil comes into contact with the pipe. The deformed state of the transport structure "embankment-fiberglass pipe" was calculated by the method of forces and by a finite-element method under the action of load from the railroad rolling stock, taking into consideration the different cross-sections of the pipe. It has been established that with an increase in the diameter of the fiberglass pipe, the value of deformations of the subgrade and fiberglass pipe increases. With a pipe diameter of 1.0 m, the deformation value in the vaulted pipe is 2.12 mm, and with a pipe diameter of 3.6 m – 4.16 mm. At the same time, the value of deformations of the subgrade under the sleeper is 5.2 mm and 6.0 mm, respectively. It was determined that the maximum deformations of the subgrade, which occur above the pipe, with a pipe diameter of 3.6 m, are 4.46 mm. At the same time, the maximum vertical deformations of a fiberglass pipe arise in the pipe vault and, with a pipe diameter of 3.6 m, are 4.16 mm. It has been established that the maximum horizontal deformations of the subgrade occur at points of horizontal diameter of the fiberglass pipe while the minimal horizontal deformations of the subgrade occur at points lying on the vertical diameter of the pipe.
UKR: Проведено аналіз застосування склопластикових труб у тілі насипу залізничної колії методом продавлювання земляного полотна. Удосконалено плоску стержневу модель для оцінки деформованого стану транспортної споруди «насип-склопластикова труба» методом сил при заміні поперечного перерізу труби полігональним. В аналітичній моделі враховано взаємодію труби з ґрунтом насипу залізничної колії. Для цього у розрахункову схему вводяться радіальні та тангенціальні пружні в’язі, які дозволяють моделювати пружний відпір ґрунту, а також сили тертя, які виникають при контакті ґрунту з трубою. Проведено розрахунок деформованого стану транспортної споруди «насип-склопластикова труба» методом сил та методом скінченних елементів при дії навантаження від залізничного рухомого складу із врахуванням різного поперечного перерізу труби. Встановлено, що із збільшенням діаметру склопластикової труби величина деформацій земляного полотна та склопластикової труби збільшується. При діаметрі труби 1,0 м величина деформації у склепінні труби становить 2,12 мм, а при діаметрі труби 3,6 м–4,16 мм. При цьому величина деформацій земляного полотна під шпалою становить 5,2 мм та 6,0 мм відповідно. Встановлено, що максимальні деформації земляного полотна, які виникають над трубою, при діаметрі труби 3,6 м становлять 4,46 мм. При цьому максимальні вертикальні деформації склопластикової труби виникають у склепінні труби і при діаметрі труби 3,6 м становлять 4,16 мм. Встановлено, що максимальні горизонтальні деформації земляного полотна виникають в точках горизонтального діаметру склопластикової труби, а мінімальні горизонтальні деформації земляного полотна виникають в точках, що лежать на вертикальному діаметрі труби.
UKR: Проведено аналіз застосування склопластикових труб у тілі насипу залізничної колії методом продавлювання земляного полотна. Удосконалено плоску стержневу модель для оцінки деформованого стану транспортної споруди «насип-склопластикова труба» методом сил при заміні поперечного перерізу труби полігональним. В аналітичній моделі враховано взаємодію труби з ґрунтом насипу залізничної колії. Для цього у розрахункову схему вводяться радіальні та тангенціальні пружні в’язі, які дозволяють моделювати пружний відпір ґрунту, а також сили тертя, які виникають при контакті ґрунту з трубою. Проведено розрахунок деформованого стану транспортної споруди «насип-склопластикова труба» методом сил та методом скінченних елементів при дії навантаження від залізничного рухомого складу із врахуванням різного поперечного перерізу труби. Встановлено, що із збільшенням діаметру склопластикової труби величина деформацій земляного полотна та склопластикової труби збільшується. При діаметрі труби 1,0 м величина деформації у склепінні труби становить 2,12 мм, а при діаметрі труби 3,6 м–4,16 мм. При цьому величина деформацій земляного полотна під шпалою становить 5,2 мм та 6,0 мм відповідно. Встановлено, що максимальні деформації земляного полотна, які виникають над трубою, при діаметрі труби 3,6 м становлять 4,46 мм. При цьому максимальні вертикальні деформації склопластикової труби виникають у склепінні труби і при діаметрі труби 3,6 м становлять 4,16 мм. Встановлено, що максимальні горизонтальні деформації земляного полотна виникають в точках горизонтального діаметру склопластикової труби, а мінімальні горизонтальні деформації земляного полотна виникають в точках, що лежать на вертикальному діаметрі труби.
Description
V. Kovalchuk: ORCID 0000-0003-4350-1756; Yu. Sobolevska: ORCID 0000-0002-8087-2014; A. Onyshchenko: ORCID 0000-0002-1040-45304; O. Bal: 0000-0003-2188-4098; I. Kravets: ORCID 0000-0002-2239-849X; A. Pentsak: ORCID 0000-0001-7491-6730; B. Parneta: ORCID 0000-0002-2696-2449; A. Kuzyshyn: ORCID 0000-0002-3012-5395; V. Boiarko: ORCID 0000-0003-0730-8406; O. Voznyak: ORCID 0000-0002-7163-9026
Keywords
subgrade, fiberglass pipe, railroad track, horizontal and vertical deformations, equivalent load, земляне полотно, склопластикова труба, залізнична колія, горизонтальні та вертикальні деформації, еквівалентне навантаження, КЗПФЗТ (ЛІ), КРС (ЛІ)
Citation
Kovalchuk V., Sobolevska Yu., Onyshchenko A., Bal O., Kravets I., Pentsak A., Parneta B., Kuzyshyn A., Boiarko V., Voznyak O. Investigating the Influence of the Diameter of a Fiberglass Pipe on the Deformed State of Railroad Transportation Structure “Embankment-Pipe”. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2022. Vol. 2, No. 7 (116). P. 35–43. DOI: 10.15587/1729-4061.2022.254573.