Удосконалення розрахунку напружено-деформованого стану мостових конструкцій з урахуванням динамічного впливу вантажних поїздів - Автореферат

Численні дослідження в галузі динаміки стержневих та балкових систем вказують на те, що традиційний «квазідинамічний» розрахунок з використанням нормативних динамічних коефіцієнтів потребує суттєвого перегляду, а визначення параметрів напружено-деформованого стану мостової конструкції необхідно проводити з урахуванням не тільки її жорсткісних, інерційних, дисипативних характеристик, а також і стану залізничної колії на штучній споруді та підходах до неї, швидкості руху пасажирських і вантажних поїздів. виконати аналіз напружено-деформованого стану залізобетонної прогонової будови моста з урахуванням швидкості руху поїзда, стану опорних частин, сил сухого тертя, попереднього напружування арматури, ексцентриситету рейкової колії; У звязку з цим удосконалення методів розрахунку напружено-деформованого стану мостових конструкцій з урахуванням таких динамічних факторів, як швидкість рухомого складу, дисипативні властивості прогонових будов і опорних частин моста, його просторова робота, нерівності рейкової колії в плані та профілі, наявність у конструкції попередньо напружуваних елементів є актуальним науковим завданням. Для опису динамічного процесу взаємодії балкової прогонової будови моста і залізничного рухомого складу застосовано методи прямого інтегрування рівнянь руху у формі Ньютона-Ейлера, які є більш ефективними і універсальними для розрахунків напружено-деформованого стану стержневої системи порівняно з методами розкладення за власними формами. У загальному випадку динамічний вплив на мостову конструкцію одиночного локомотива з урахуванням можливих нерівностей колії моделюється за допомогою таких рівнянь: (3) де - умова забезпечення нормального руху локомотива в режимі тяги без буксування коліс, параметри якого визначаються тяговим розрахунком локомотива залежно від швидкості його руху; - горизонтальне зусилля, яке визначається як частка вертикального тиску на колісну пару локомотива; - частоти відповідно горизонтальних і вертикальних коливань локомотива, отримані експериментальним шляхом; - амплітудні коефіцієнти відповідно першої і другої гармонік вертикальних коливань локомотива; - компоненти ексцентриситету зосередженого зусилля, прикладеного до стержневої моделі прогонової будови моста; - час.У дисертаційній роботі запропоновано ефективний алгоритм розрахунку напружено-деформованого стану мостової конструкції, який базується на методі прямого інтегрування нелінійних рівнянь Ньютона-Ейлера в поєднанні з методом скінченних елементів. Розроблена математична модель дозволяє врахувати взаємний вплив різних видів коливань мостової конструкції, швидкість руху поїзда, сили сухого тертя в опорних частинах та інші фактори. Огляд наукової літератури, що містить результати теоретичних та експериментальних досліджень у галузі динаміки мостів, свідчить про те, що питання удосконалення та уточнення моделей, які застосовуються для аналізу напружено-деформованого стану мостових конструкцій, є актуальними. Доведено, що для розрахунку напружено-деформованого стану мостової конструкції з урахуванням динамічного впливу залізничного рухомого складу методи прямого інтегрування (розрахунок у часовій області) мають суттєві переваги порівняно з методами розкладення за власними формами коливань. Удосконалений алгоритм чисельного розрахунку прогонової будови моста полягає в застосуванні нелінійних динамічних рівнянь Ейлера, які дозволяють врахувати повний тензор інерції обертання елементів конструкції, їх кутові швидкості та прискорення під час складного просторового руху.