Interakce kontinuálně podepřené koleje s mostem

Abstract

Spolu se zvyšujícími se nároky na konkurenceschopnou a udržitelnou železniční infrastrukturu stoupá v poslední době také poptávka po tichých, trvanlivých a spolehlivých řešeních železničního svršku. Jedním z nejprogresivnějších systémů, splňujícím tato náročná kritéria je konstrukce pevné jízdní dráhy s integrovanou kontinuálně podepřenou kolejí (KPK). Kolejnice je v rámci tohoto systému umístěna do žlabu a upevněna prostřednictvím polymerního materiálu. Upevnění potom nevyžaduje použití drobného kolejiva a po vytvrdnutí se vyznačuje velmi nízkou hlučností, příznivým dynamickým chováním, vysokou trvanlivostí a recyklovatelností. Použití tohoto systému je často limitováno z důvodu nejasného namáhání KPK v důsledku interakce s mostní konstrukcí. U materiálů na bázi polymerů lze navíc očekávat viskoelastické chování a také závislost materiálových charakteristik na změně teploty, což nejistotu ještě umocní. Předložená disertační práce se zabývá právě problematikou a definuje ucelenou metodiku pro posouzení interakce kontinuálně podepřené koleje s mostní konstrukcí. Metodika poskytuje specifická doporučení pro modelování a analýzu interakce KPK s mostem a implementuje původní analytický postup pro určení parametrů interakce (podélného odporu a svislé tuhosti) se zohledněním geometrického provedení příčného řezu a termomechanického a viskoelastického chování KPK. V metodě je také popsán princip nastavení průběhu interakčních funkcí po délce konstrukce s ohledem na různou rychlost deformace upevnění a také způsob zohlednění degradace materiálu upevnění v čase. Metodika je použitelná při splnění jasně definovaných limitů a zavádí specifická kritéria pro posouzení deformace v rámci systému KPK.

The demand after silent, durable, and reliable solutions in railway superstructure, applicable in both the high-speed railways and conventional railway tracks, rises to meet the constantly increasing requirements for modern and sustainable railroad infrastructure. One of the most advanced technologies satisfying these criteria is the balastless track system involving the integrated embedded rails (ERS). Such system is created in-situ by placing the rail into a through and fastening it by pouring a polymer-based resin in a liquid state. This type of fastening system is recyclable, doesn’t involve any small steel parts and after solidification exhibits extraordinarily low noise level, good dynamic behavior, and increased durability. The behavior of the ERS in interaction with a bridge is however unknown, which substantially limits its usage. Even worse, thermomechanical and viscoelastic behavior of the polymer-based material brings more uncertainties to the problem. These phenomena are the topic of the presented doctoral thesis, which defines a comprehensive method to address the behavior of embedded rail systems in interaction with a bridge. The method provides with specific recommendations for modelling and analysis of the combined system comprising of ERS and a bridge. It also implements an original procedure to simulate the ERS interaction parameters (longitudinal resistance and vertical stiffness) considering the variable geometry of ERS cross-section and thermomechanical and viscoelastic properties of ERS. Furthermore, the method also clarifies how to arrange the interaction parameters along the bridge length to respect the variable strain-rate in the ERS. The method also defines how to address the degradation of embedding resin in time. Above standard criteria the method sets specific ones for designing an ERS in interaction with bridge and clearly specifies the limits of its usage.