22824

تاثير ناهمواري موجود در محل اتصال ريل ها بر پاسخ ديناميكي پل‌‌هاي بتني راه‌‌آهن

كارشناسي ارشد

خط و سازه‌هاي ريلي

1399/07/24

دكتر سعيد محمد زاده

راه آهن

پل¬هاي بتني يكي از مهم¬ترين و حساس¬ترين بخش¬هاي شبكه خطوط ريلي هستند. اين دسته از سازه¬ها در طول بهره¬برداري از خط تحت تاثير ارتعاشات متفاوتي قرار مي¬گيرند. وجود ناهمواري¬هاي موضعي در محل اتصالي ريل¬ها از اصلي¬ترين منابع ايجاد ارتعاش در سازه پل است. ناهمواري¬هاي ايجاد شده در اين ناحيه به دلايل 1- در تماس مستقيم با چرخ وسيله¬نقليه و 2- طول موج كوتاه ناهمواري، ضربات ديناميكي قابل¬توجهي را در سازه ريلي بوجود مي¬آورند. ضربات ايجاد شده رفتار ديناميكي پل را تحت تاثير قرار مي¬دهند. در اين پژوهش به منظور مطالعه عكس العمل پل¬هاي بتني نسبت به ارتعاشات ايجاد شده، يك الگوريتم تحليلي بهينه شده با زمان تحليل قابل¬قبول و در حين حال دقت تحليل بالا، متشكل از دو زيرمجموعه متحرك (وسيله نقليه) و زيرمجموعه ثابت ( سازه خط و پل) ارائه شده است. زيرمجموعه¬هاي اشاره شده به ترتيب با استفاده از تئوري ديناميكي جسام صلب (MBD) و اجزاي محدود (FEM) توسط تماس غيرخطي بين چرخ و ريل به يكديگر متصل شده¬اند. از جمله مهمترين يافته¬هاي پژوهش حاضر، افزايش قابل¬ملاحظه در ميزان شتاب پل بر اثر ارتعاشات ناشي از ناهمواري¬هاي موضعي مخصوصا در نواحي ابتدايي و انتهايي پل مي¬باشد. اين شرايط در سرعت¬هاي بالاي 100 كيلومتر به شدت افزايش مي¬يابند. علاوه بر اين با بررسي نيروهاي وارده بر عرشه پل يافته شد كه اين نيرو در حالت وجود ناهمواري موضعي مي¬تواند تا 150 درصد نيروي محوري ناوگان افزايش بيابد. همچنين با مطالعه هندسه ناهمواري موضعي، نشان داده شده كه بر خلاف ناهمواري¬هاي طول موج بلند كه با افزايش طول موج ارتعاشات كاسته مي-شود، در اين دسته ناهمواري¬ها با افزايش طول موج ناهمواري تا محدوده 550-450 ميلي¬متر بر ميزان ارتعاشات افزوده مي¬شود.

1399/09/10

The effect of local irregularities at the junction of rails on the dynamic response of concrete railway bridges

10/15/2020 12:00:00 AM

Concrete bridges are one of the most important and sensitive parts of the railway network. These structures are affected by different vibrations during the operation of the track. The presence of local irregularities at the junction of rails is one of the main sources of vibration in the bridge structure. Irregularity created in this area due to 1- in direct contact with wheels of vehicle and 2- short wavelength of roughness, cause significant dynamic shocks in the railway structure. The impacts were created to affect the dynamic behavior of the bridge. In this study, in order to investigate the reaction of concrete bridges to the vibrations generated, an analytical algorithm consisting of moving (train) and fixed subsystems (track and bridge structures) is presented. The mentioned subsystems are modeled using Multi Body Dynamics (MBD) and Finite Elements Method (FEM), respectively, and then connected by nonlinear contact between wheels and rail. One of the most important findings of the present study is a significant increase in the acceleration of the bridge due to vibrations caused by local irregularity, especially in 1/4 of the initial and final areas of the bridge. These conditions increase sharply at speeds above 100 km / h. Besides, by examining the force acting on the deck of the bridge, it was found that this force can increase up to 150% of the axial force of the wheel in the presence of local irregularity. Also, by studying the geometry of local irregularity, it has been shown that unlike long-wavelength irregularity, vibrations will be increased with an increasing wavelength up to the range of 450-550 mm.