18164

18164

بررسي اندركنش طولي خط و پل راه‌آهن با استفاده از رويكرد احتمالاتي

كارشناسي ارشد

مهندسي خطوط راه آهن

تير 1396

دكتر سعيد محمدزاده

راه آهن

استفاده از خطوط جوشكاري شده طويل از ملزومات خطوط سريع‌السير است. هنگامي كه اين نوع خط بر روي پل قرار داشته باشد عواملي همچون تغيير دماي پل، خمش سازه‌ي تكيه‌گاهي و بار ترمز/شتاب موجب اندركنش طولي خط و پل مي‌شوند و نيروي طولي زيادي در ريل بوجود مي‌آورند؛ از آنجا كه وجود پل‌ها در مسير خط امري اجتناب ناپذير است، لذا بررسي اندركنش طولي خط-پل، در پل‌هاي راه‌آهن، امري ضروري است. در اين پايان نامه، مدلسازي اجزا محدود پديده اندركنش طولي خط-پل توسعه داده شده و در حالت سختي طولي خطي و غيرخطي اعتبارسنجي شده است. به منظور حل يك مسأله واقعي، پل راه‌آهن ايزدخواست با خط جوشكاري شده پيوسته واقع در راه‌آهن اصفهان-شيراز، انتخاب شده و پديده‌ي اندركنش طولي خط-پل با دو رويكرد قطعي و غيرقطعي در مورد آن مورد بررسي قرار گرفته است. در حالت قطعي تنش‌هاي بوجود آمده در ريل ناشي از اندركنش طولي خط-پل تحت اثر تغييرات دماي پل، بار ترمز و خمش سازه‌ي تكيه‌گاهي با در نظر گرفتن سختي طولي گسترده غيرخطي بدست آمده و با مقادير مجاز كنترل شده اند. اثر تصادفي بودن سختي در طول خط بر مقدار تنش‌هاي طولي ايجاد شده مورد بررسي قرار گرفته و همچنين تحليل پارامتري دماي پل، سختي طولي گسترده خط، موقعيت اعمال بار قائم، مقدار بار قائم و بار ترمز انجام شده است. حداكثر تنش‌هاي طولي براي بارگذاري دهانه سوم پل رخ داده است، در اين حالت حداكثر تنش فشاري كل 22 درصد از مقدار مجاز بيشتر شده است. در رويكرد غيرقطعي تحليل قابليت اعتماد با استفاده از روش شبيه‌سازي مونت كارلو و روش مرتبه اول براي بدست آوردن شاخص قابليت اعتماد انجام شده است. شاخص قابليت اعتماد به ازاي تغيير دماي 50 درجه‌ي ريل با افزايش تغييردماي پل از 20 به 35 درجه سانتيگراد، 10 درصد كاهش يافته است. در ادامه تحليل پارامتري اثر مقدار ميانگين و ضريب تغييرات بر روي شاخص قابليت اعتماد انجام شد. كلمات كليدي: اندركنش طولي خط-پل، سختي غيرخطي، سختي تصادفي، قابليت اعتماد، تنش طولي، تحليل پارامتري

1396/09/22

9/23/2018 12:00:00 AM

The use of continuous welded rails is necessary in high-speed railways. When this kind of rails cross through the bridges, longitudinal track-bridge interaction will be occurred. Because the bridge structure deforms under the impacts of thermal variation, bending of supporting structure and braking. Since bridges are important structures in railways, so track-bridge interaction is an important parameter in railway bridge design. In this study, finite element model of longitudinal track-bridge interaction is developed and verified in linear and nonlinear longitudinal stiffness cases. In order to solve a real problem, “Izadkhast railway bridge” with CWR track located in Isfahan-Shiraz railway have been selected and longitudinal track-bridge interaction with certain and uncertain approach have been studied about it. In certain approach rail stresses due to longitudinal track-bridge interaction under thermal variation, bending of the deck and braking obtained from nonlinear analysis and checked with permissible additional stresses. Effect of the stiffness being random along the track on rail stresses, has been studied. Parametric analysis of thermal variation, longitudinal distributed stiffness, location of vertical load and the amount of vertical load and braking load has been performed. Maximum rail stresses occurred when the third span of the bridge was loaded. In this case, maximum compression rail stress has been exceeded 22 percent from permissible stress. In uncertain approach, Reliability Analysis was done by MontCarlo simulation and FORM method. Also parametric analysis of coefficient of variation and the mean value of parameters was done. Reliability index for rail temperature variation 50 C and an increase in bridge temperature from 20 to 35 C has been 10 percent reduced. Keywords: Longitudinal track-bridge interaction, nonlinear stiffness, random stiffness, reliability, Longitudinal rail stress, parametric analysis.