Алексей Алексеевич Локтев, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой «Транспортное строительство»,
127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9.
AuthorID: 16528.
Alexey A. Loktev, Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Head of Transport Construction Department,
9, bldg. 9, Obraztsova St., Moscow, 127994.
AuthorID: 16528.
Ирина Викторовна Шишкина, канд. техн. наук, доцент, кафедра «Транспортное строительство»,
127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9.
AuthorID: 1040652.
Irina V. Shishkina, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Transport Construction Department,
9, bldg. 9, Obraztsova St., Moscow, 127994.
AuthorID: 1040652.
Введение. Наиболее популярные конструктивные решения мостовых переходов на железных дорогах представляют собой или балочные конструкции с достаточно большой высотой поперечного сечения, которое расположено ниже уровня приложения поездной нагрузки, или фермы, высота которых зависит от длины пролетного строения и чаще всего существенно превышает высоту железнодорожного габарита. Поэтому перспективным и актуальным является разработка конструктивных решений, которые позволили бы использовать пространство непосредственно вокруг транспортного габарита и не увеличивать высоту поперечного сечения снизу или сверху от плоскости приложения динамической нагрузки. Поскольку подвижная нагрузка от экипажа является знакопеременной и высокоциклической, то потребуется контролировать сжимающие и растягивающие напряжения вверху и внизу поперечного сечения пролетного строения. Цель работы — обоснование возможности использования геометрического пространства, непосредственно примыкающего к габариту транспортных средств, при разработке поперечного профиля пролетного строения искусственного сооружения.
Материалы и методы. Напряженно-деформированное состояние балочного пролетного строения определялось путем анализа изгибающих моментов и экстремальных нормальных напряжений, зная которые можно выбрать армирование железобетона или геометрические характеристики стальной балки. В качестве критериев оценки предлагается использовать нормальное напряжение, которое может быть как сжимающим, так и растягивающим, в зависимости от местоположения колесных пар на линиях влияния.
Результаты. Проведен анализ существующих подходов к оценке включения элементов поперечного сечения балочной конструкции, расположенных выше плоскости приложения нагрузки от колесных пар (например, бортов балластного корыта). Получены графические зависимости для момента инерции поперечного сечения с различными геометрическими параметрами, который фактически представляет собой целевую функцию, позволяющую увязать геометрические размеры балочного пролета вдоль и поперек движения экипажа с главными напряжениями и определить оптимальное положение поверхности приложения нагрузки относительно верха и низа поперечного сечения.
Обсуждение и заключение. Предлагаемый подход может быть использован как для открытых двутавровых сечений, так и для коробчатых с бортами, которые в настоящее время активно применяются при проектировании мостовых переходов для высокоскоростных железнодорожных магистралей. Существенный эффект может быть достигнут за счет увеличения бортов пролетного строения и расположения нижней полки коробчатой части поперечного сечения. В условиях многоуровневых развязок при одинаковых размерах пролета предлагаемые конструктивные решения позволят уменьшить расстояние между уровнями приложения подвижной нагрузки.
Introduction. The most popular design solutions for bridge crossings on railways are either girder structures with a suffciently high cross-sections located below the train load application level, or trusses whose height depends on the span length and more often than not far exceeds the height of the railway clearance. This motivates to consider design solutions that utilise the space immediately around the transport dimension without increasing the cross-sectional height from below or above the plane of application of the dynamic load. Since the cab exerts a variable and highly cyclic load, control of compressive and tensile stresses will be required at the top and bottom of the spanwise cross-section. The work attempts to justify the use of the geometric space immediately adjacent to the contour of the vehicles in the design of the transverse profile of the span structure.
Materials and Methods. Authors determined the stress deformation of the beam span by analysing the bending moments and extreme normal stresses to select concrete reinforcement or steel beam geometry. The evaluation criteria are normal stresses, which could be compressive or tensile depending on the location of the wheel pairs on the impact lines.
Results. The paper analyses the existing approaches to evaluate the inclusion of cross-sectional elements of a girder structure located above the plane of wheel load application (e.g. ballast bed sides). The analysis provides graphical relationships for the moment of inertia of a cross-section with different geometries, which is actually a target function that relates the geometric dimensions of the girder span along and across the cab movement to the principal stresses and determines the optimum position of the load application surface relative to the top and bottom of the cross-section.
Discussion and Conclusion. This approach is suitable for both open H-beam sections and box sections with sides currently widely used in the design of bridge crossings for high-speed railway lines. A significant effect could be achieved due to higher span sides and the location of the lower shelf of the cross-section box. Multi-level interchanges at the same span dimensions allow the proposed design solutions to reduce the distance between the levels of mobile load application.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.