Vliv koleje a kolejového lože na dynamické chování ocelového mostu malého rozpětí

Abstract

Komplexní pochopení chování konstrukce vede k účinnému a zvukového designu, který splňuje uložené požadavky na bezpečnost a pohodlí. Dopravní sektor železniční dnes, kdy železniční tratě vysokorychlostní jsou stále více a více obyčejný, požadavky na hlubokou znalostí o chování železničních mostů. Železniční most se skládá z hlavní nosné konstrukce, na trati, která zahrnuje předřadník, pražce a kolejnice a nenosné prvky. Dynamické chování nosné konstrukce, která je obvykle z oceli nebo betonu nebo jejich kompozitu, byl studován na dlouho a je známo, že dostatečnou úroveň detailů. Nicméně, míra vlivu kolejového / štěrku na dynamické chování železničních mostů je stále výzkumná otázka. Sada Testy byly provedeny na jedné pásové napůl pomocí ocelového železničního mostu studovat jeho statické a dynamické vlastnosti. Data z testů byla zpracována v prostředí MATLAB pro vyhodnocení vlastní frekvence a způsoby mostu. Výsledky ukázaly, že struktura je tužší, než se původně předpokládalo analýzou struktury modelu "čisté oceli". Možným důvodem pro rozpor mezi analýzou a výsledků zkoušek byl pak identifikován, aby byl dopad na interakci mezi mostem a trati. Vliv štěrkového / stopy na dynamických vlastností mostu byla hodnocena v této práci implementací a porovnávání různých 3D MKP modely mostu, který popsal odlišnou strukturu a sledovat konfigurace za účelem získání srovnatelných výsledků s experimentem. Model, který zahrnoval štěrku a pražce jako 3D pevných částic a kolejnicemi jako Euler-Bernoulli nosníků dal dobrou shodu s výsledky zkoušek. Zvýšení na vlastní frekvence první a třetí druhy vibrací 10,3% a 17,7%, v daném pořadí, byly pozorovány ve srovnání s modelem, který představovaly hmotnosti pouze stopy. Kromě toho byly testovány různé parametry ovlivňující přirozené frekvencí a tvarů tvary mostu a zdá se, že předřadník představuje značnou dodatečnou tuhost. Hmotnosti a stavu podpory parametry byly nalezeny také mít vliv na dynamické vlastnosti mostu.

Comprehensive understanding of the behaviour of structures leads to an efficient and sound design that meets imposed safety and comfort requirements. The railway transportation sector today, where high speed railway lines are becoming more and more common, demands for a profound knowledge of the behaviour of railway bridges. A railway bridge is composed of the main load bearing structure, the track, which includes the ballast, sleepers and the rails, and the non-structural elements. The dynamic behaviour of the load bearing structure, which is usually made of steel or concrete or their composite, has been studied for long and is known to a sufficient level of details. However, the degree of influence from the track/ballast on the dynamic behaviour of railway bridges is still a research question. A set of tests were conducted on a single tracked half-through steel railway bridge to study its static and dynamic properties. Data from the tests was processed in MATLAB to evaluate the natural frequencies and modes of the bridge. The results indicated that the structure was stiffer than originally assumed by analyzing the 'pure steel' structure model. A potential cause for the discrepancy between the analysis and the test results was then identified to be the impact of the interaction between the bridge and the track. The influence of the ballast/track on the dynamic properties of the bridge was assessed in this thesis by implementing and comparing different 3D FEM models of the bridge that describe different structure and track configurations to obtain comparable results with the experiment. A model that included the ballast and Sleepers as 3D solid elements and the rails as Euler-Bernoulli beams gave good agreement with the test results. A 10.3% and 17.7% increase in the natural frequency of the first and third modes of vibration, respectively, were observed as compared to the model that accounted for the mass of the track only. In addition, different parameters influencing the natural frequencies and modes shapes of the bridge were tested and it appears that the ballast introduces considerable additional stiffness. Mass and support condition parameters as well were found to affect the dynamic properties of the bridge.