ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

В данной статье рассматривается применение виброматов на железобетонных пролетных строениях железнодорожных мостов с ездой на балласте и сопрягаемых участках земляного полотна. Проведены численные эксперименты на железобетонных пролетных строениях мостов с использованием конечноэлементного моделирования в программном комплексе Midas FEA. Представлены результаты расчета жесткости различных типов подрельсового основания, включая разную конструкцию рельсошпальной решетки, балластный слой с разным модулем упругости и уложенные под балласт виброматы. Построены пространственные эпюры вертикального давления по поверхности плиты балластного корыта с учетом жесткости подрельсового основания, представляющие собой графики распределения давления через элементы верхнего строения пути в толще балластного слоя. Установлено, что жесткость подрельсового основания при наличии виброматов снижается, это приводит к уменьшению величины ординат пространственной эпюры вертикального давления по плите балластного корыта путем включения в работу большего по длине участка рельсошпальной решетки. Выполнен расчет грузоподъемности плиты балластного корыта при наличии виброматов, в результате которого отмечено увеличение минимальных классов по грузоподъемности плиты балластного корыта до 30 % за счет снижения давления под шпалой в подрельсовом сечении. Динамический расчет свидетельствует о наличии просадок не более 20 мм при наработке тоннажа до 330 млн т брутто на равноупругом пути с матами на пролетном строении и подходах, что обеспечивает равноупругость пути, отсутствие «предмостовых ям» и равноресурсность пути в зоне сопряжения насыпи с мостовым сооружением.

В целях улучшения транспортной инфраструктуры Республики Узбекистан начато использование технологии монолитного строительства мостов и путепроводов. В статье приведен расчет монолитного путепровода длиной 120 м, расположенного в районе 8-балльной сейсмичности по MSK-64 в г. Джизаке, над высокоскоростной железнодорожной линией Ташкент - Самарканд. Численным решением задачи сейсмостойкости путепровода определяется изменение его напряженно-деформированного состояния во времени. Представлены результаты расчета монолитного путепровода от динамической нагрузки по записям реальных акселерограмм Газлийского (Узбекистан) землетрясения, интенсивностью более 9 баллов по шкале MSK-64. Проанализированы результаты расчетов изменения нормального напряжения в верхней и нижней частях пролетного строения по длине путепровода. Проведенные расчеты показывают, что путепровод имеет запас прочности для 9-балльного землетрясения. С целью обеспечения гарантированной сейсмической безопасности мостовых сооружений требуется провести проектные расчеты по наборам записей произошедших землетрясений, близких по доминантным частотам к характеристикам площадки строительства.

В работе представлены некоторые результаты измерений относительных деформаций и напряжений в среднем сечении железобетонных пролетных строений железнодорожного путепровода от воздействия статических нагрузок, полученные с применением аппаратно-программного комплекса «ТЕНЗО», реализующего интерпретацию и обработку цифровой записи первичных преобразователей. Получены зависимости напряженно-деформированного состояния балочных пролетных строений железнодорожного путепровода при статическом приложении испытательной нагрузки, состоящей из сплотки трех тепловозов ТЭМ-18 и двух загруженных полувагонов (до 25 тонн на ось). Целью настоящего исследования являлось обеспечение надежной и безопасной эксплуатации искусственных сооружений и приведение их в соответствие с требованиями Правил технической эксплуатации железных дорог Республики Казахстан. Периодические измерения деформаций конструкции пролетного строения в течение 3-5 лет позволили произвести прогноз изменения его состояния во времени и определить остаточный ресурс по несущей способности и грузоподъемности. Зафиксированные различия в численных значениях напряжений в элементах железнодорожного путепровода (в правом и левом блоке) являются следствием неравномерного износа конструкций от воздействия климатических факторов. Результаты исследования рекомендуется использовать для проведения обследований и испытаний типовых балочных пролетных строений мостов, а также мониторинга их технического состояния при увеличении эксплуатационных нагрузок. Безопасность объектов транспортной инфраструктуры зависит от применения прогрессивных технологий и научных методов осуществления мониторинга для решения технических вопросов на всех стадиях эксплуатации. Использование цифровых аппаратно-программных комплексов при испытаниях балочных пролетных строений мостов позволит значительно сократить затраты на текущее содержание искусственных сооружений.

В данной работе рассматриваются особенности расчета сейсмостойкости железобетонных железнодорожных мостов по реальным записям землетрясений. Методами конечных элементов и конечных разностей производится дискретизация задачи при учете взаимодействия фундаментов опор моста с грунтом по модели Винклера и предварительного напряжения пролетного строения, которое обеспечивается напряженными элементами рабочей арматуры. Коэффициенты матрицы жесткостей взаимодействия рассчитываются по площадям контактных поверхностей висячих свай с грунтом.

На примере расчета трехпролетного железобетонного железнодорожного моста на реальные сейсмические воздействия землетрясений показано влияние предварительно напряженного состояния пролетного строения. Железнодорожный мост длиной 53,2 м расположен в 7-балльном по сейсмической интенсивности районе между станциями Шават - Гурлен на участке железной дороги Шават - Гурлен - Джумуртау - Кипчак -Койбакли. Численное решение задачи сейсмостойкости моста показало изменение его напряженно-деформированного состояния во времени. Результаты расчета железнодорожного железобетонного моста получены на основании реальной записи землетрясения Boshroyeh (Иран) интенсивностью 7 баллов по шкале MSK-64. По результатам расчетов сделан вывод, что нормальные напряжения в пролетных строениях без учета предварительно напряженной арматуры с одной стороны становятся растягивающими. Поскольку бетон на растяжение работает плохо, это вызывает постепенное растрескивание пролетного строения, в результате чего сокращается его срок службы. В соответствии с полученными результатами без предварительного напряжения арматуры железнодорожного моста вычисленные значения напряжений на растяжение оказались выше допустимых по нормативным документам на 0,45 МПа. С учетом предварительного напряжения арматуры были получены значения напряжений, соответствующие принятым в нормативном документе.

Пролетные строения мостов являются важнейшими дорогостоящими элементами транспортной системы, от состояния которых в значительной степени зависит безопасность и бесперебойность работы транспорта. В связи с этим по требованиям современных нормативных документов для больших и внеклассных мостов обязательным мероприятием является мониторинг. Системы мониторинга только начинают активно внедряться, а существующий метод оценки технического состояния по результатам мониторинга требует доработки. В статье исследуются контролируемые параметры систем мониторинга железнодорожных пролетных строений со сквозными фермами на основании расчетного и экспериментального анализа напряженно-деформированного состояния пролетного строения моста через р. Обь в г. Новосибирске. Целью настоящего исследования являлось совершенствование метода оценки технического состояния решетчатых пролетных строений по результатам автоматизированного мониторинга. Для этого были предложены новые контролируемые параметры, способствующие более точному отслеживанию возникновения и развития повреждений в пролетном строении. По результатам проведенного анализа данных, полученных с датчиков напряжений, установленных на Комсомольском мосту через р. Обь в Новосибирске, продемонстрированы преимущества использования инвариантных параметров и напряжений в элементах при пропуске одинаковой нагрузки для оценки состояния мостовых конструкций в рамках систем мониторинга. Результаты исследования подтверждают возможность использования предложенных параметров для повышения точности обнаружения повреждений системой мониторинга, что позволит увеличить безопасность на сети железных дорог. Работа вносит вклад в совершенствование метода оценки состояния железнодорожных пролетных строений по результатам мониторинга. Результаты исследования подтверждаются статистическими данными и могут служить основой для совершенствования систем мониторинга, повышения их точности и надежности в прогнозировании технического состояния металлических пролетных строений.

Статья посвящена вопросам прогнозирования долговечности и безотказности железобетонных пролетных строений мостовых сооружений. Предполагается, что данные параметры зависят от состояния главных балок, работоспособность которых определяется состоянием бетона и арматуры. Целью исследования является разработка методологического подхода к исследованию показателей надежности балок пролетного строения методами имитационного моделирования. Для исследования долговечности и безотказности, выявления закономерностей влияния стохастических параметров транспортного потока, технологий содержания и условий эксплуатации на состояние мостовых сооружений предложены алгоритмы имитационного моделирования и процедуры «процессно-событийной» генерации воздействий деструктивных факторов. Безотказность и долговечность балок пролетного строения определяются по изменению величины площади поперечного сечения арматуры с учетом совместного влияния на бетон и арматуру состава и интенсивности движения, технологических процессов строительства и содержания мостовых сооружений, физико-механических характеристик применяемых материалов и воздействия агрессивных сред. Разработка имитационной модели и проведение серии имитационных экспериментов позволили обосновать корреляционно-регрессионные и аналитические зависимости, отражающие статистические характеристики площади коррозионного разрушения арматуры и времени наработки на отказ балок пролетного строения в широком спектре воздействий нагрузок, противогололедных материалов, химически активных газов. Предлагаемый методологический подход позволяет проектным и дорожно-эксплуатационным организациям прогнозировать межремонтные сроки службы пролетных строений железобетонных мостов, разрабатывать мероприятия по увеличению их долговечности и безотказности, что способствует снижению затрат не только на эксплуатацию мостового сооружения, но и на своевременную ликвидацию последствий преждевременных разрушений.