Abstract
Engineering structures form an integral part of the railways, both already operated and yet designed. The joint work of the upper structure of the railway track and the supporting structures of the bridge crossing is an important condition for the normal operation of the railway section without various restrictions and additional work on the current maintenance and diagnostics of structural elements. Presented study is devoted to the investigation of the stress-strain state of a small railway bridge with a beam design, when the axis of the rail-sleeper grid relative to the axis of the bridge is shifted by an amount exceeding the limit value determined by regulatory documents. In the analytical calculation of the behavior parameters and the state of the span under the action of the load, a differential equation is used that describes the vertical vibrations of the beam and allows considering them as a combination of forced and free vibrations. In numerical modeling, the finite element method is used as the solution method, the deter mining equations of which contain linear and angular displacements of nodes of the calculation scheme as unknowns. As a result of the calculations, graphical dependences for normal and horizontal displacements, internal forces, principal and equivalent stresses at various points of the span are obtained. Presented values show an increase in bending and torsional forces, as well as principal stresses when the axis of the railway track is displaced relative to the axis of the bridge. It is noted that although the increase in stresses (by about 6 %) can generally be considered insignificant, the presence of defects in the span beams (concrete chips, cracks in the stretched zone, exposure and corrosion of working reinforcement, decrease in the calculated cross section, leaching of cement stone from concrete, decrease in concrete strength over time) can make it a significant enough factor limiting the operational capabilities of bridge crossings.
Highlights
The joint work of the upper structure of the railway track and the supporting structures of the bridge crossing is an important condition for the normal operation of the railway section without various restrictions and additional work on the current maintenance and diagnostics of structural elements
Presented study is devoted to the investigation of the stress-strain state of a small railway bridge with a beam design, when the axis of the rail-sleeper grid relative to the axis of the bridge is shifted by an amount exceeding the limit value determined by regulatory documents
Presented values show an increase in bending and torsional forces, as well as principal stresses when the axis of the railway track is displaced relative to the axis of the bridge
Summary
I=1 где w — вертикальное перемещение средней линии балки; mb — погонная масса балки; EIz — жесткость балки при изгибе в вертикальном направлении; μ0 — приведенный коэффициент внутреннего трения; Pi (t) — динамическое давление от i-й оси транспортного средства с учетом эксцентриситета относительно оси балки; n — количество осей транспортного средства, которое может одновременно уместиться на основном пролете моста; δ(x) — дельта-функция. После решения системы уравнений (12) отно сительно перемещений узлов расчетной конечноэлементной модели пролетного строения можно пе рейти к определению с помощью выражений (8) – (11) других функций, характеризующих поведение и со стояние пролетной конструкции при ее деформиро вании под действием заданных нагрузок и их сочета ний. Составляющих основу расчетной схемы рассматриваемой конструкции, при визуализации напряженно-деформированного со стояния и представления графической модели соо ружения под нагрузкой вычисляются перемещения, внутренние усилия и напряжения в узлах и в центре тяжести каждого простейшего элемента. Что представленные значения напряжений в растянутых и сжатых зонах находятся в допустимых для железобе тона пределах, а их распределение по длине и ширине пролетного строения показывает в целом достаточную равномерность загружения балок, несмотря на наличие смещения оси рельсошпальной решетки относительно оси мостового перехода. 6) Хотя увеличение напряжений (примерно на 6 %) в целом можно признать незначительным, наличие дефектов балок пролетного строения (сколы бетона, трещины в растянутой зоне, оголение и коррозия ра бочей арматуры, уменьшение расчетного поперечно го сечения, вымывание цементного камня из бетона, уменьшение прочности бетона с течением времени) может сделать это значение существенным фактором, ограничивающим эксплуатационные возможности мостовых переходов
Sign-in/Register to view highlights & summary 
Published Version (
Free)
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call