Експериментально-теоретичні дослідження прогінної будови в процесі заміни мостового полотна Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 624.21

О. Л. ЗАКОРА, С. В. КЛЮЧНИК (ДПТ), М. I. ВЕЛИЧКО, Г. О. ЛИННИК, М. П. ДИТИНЕНКО, Д. Л. 1ВАШКЕВИЧ, О. А. ЗАБ1ЯКА (ДП «Укрзашзниця»)

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОГ1ННО1 БУДОВИ В ПРОЦЕС1 ЗАМ1НИ МОСТОВОГО ПОЛОТНА

В статп наведет результаты мониторингу трансформаци напружено-деформованого стану металево! прогшно! будови зал1зничного мосту в процеа замши мостового полотна на дерев'яних мостових брусах полотном на зал!зобетонних плитах БМП.

Ключовi слова: пропнна будова, безбаластне мостове полотно (БМП), напружено-деформований стан, стискаюч1, розтягувальш напруження, прогини

На мереж зал1зниць Укра!ни станом на 01.01.2012 р. експлуатуеться 167842,69 п. м. мостового полотна, в тому числк

- мостове полотно на баласт -101734,22 п. м. (60,6 %);

- мостове полотно на дерев'яному брус -32014,92 п. м. (19,08 %);

- безбаластне мостове полотно на зал1зо-бетонних плитах (БМП) - 33984,95 п. м. (20,265 %);

- мостове полотно на металевих поперечинах - 108,6 п. м. (0,06 %).

Техшчна пол1тика Укрзал1знищ, враховую-чи значш переваги мостового полотна на заль зобетонних плитах (БМП) передбачае подаль-шу замшу ними полотна на дерев'яних поперечинах. При цьому значно змшюються умови передач! I розподшу зусиль вщ рухомого нава-нтаження та, вщповщно, напружено-деформований стан як окремих елемент1в, так { вс1е! прогшно! будови. Вивчення цих процеав дозволить розробити найбшьш рацюнальш те-хнолопчш { конструктивш ршення з утворен-ня, по сут1, нових конструкцш прогшних будов, що вщповщають вимогам сучасних норм [1].

Щд час замши мостового полотна на дерев'яних брусах зал1зобетонними плитами БМП прогшно! будови мосту через ршу Нижня Терса (251 км ПК6, непарна кол1я лши Дншро-петровськ - Чаплине) центральною мостовип-робною станщею спшьно з ДПТом виконано обстеження, шструментальну зйомку та дина-м1чш випробування.

Пропнна будова зварна, з !здою верхом, мае дв1 головш балки з суцшьною стшкою розра-хунковим прольотом 33,6 м, виготовлена заводом мостових конструкцш (м. Воронеж) зпдно проекту «Лендшротрансмосту» шв. № 821/4 тд розрахункове навантаження С14.

Вщстань м1ж осями головних балок 2 м. Головш балки з'еднаш м1ж собою поперечними в'язями, розташованими з кроком 2,10 м. Верх-га та нижш пояси головних балок з'еднаш поз-довжшми хрестопод1бними в'язями з кутниюв 90x9 мм.

Натурш експериментальш дослщження ви-конувалися в два етапи. На першому еташ фш-сувалися ф1бров1 деформаци (напруження) 1 прогини середин головних балок прогшно! бу-дови з мостовим полотном на дерев' яних поперечинах тд час про!зду електровоза ВЛ 8. При цьому записувалися змши напружень низу вер-хшх { верху нижшх пояс1в головних балок прогшно! будови в середин прольоту: тензорезис-тори Т1 та Т3 в середиш 11, вщповщно на пра-вш та л1вш балщ, тензорезистор Т7 розташова-ний на л1вш балщ зовш, а тензорезистори Т2, Т4 та Т8 розташоваш адекватно, але зверху ни-жшх пояс1в головних балок (рис. 1). Окр1м цьо-го на стшщ низово! балки були наклеен вертикально ор1ентоваш тензорезистори Т5, Т6 та Т9: Т5 - на вщсташ 647 мм вщ низу верхнього пояса, Т6 - на вщсташ 647 мм вщ низу поздов-жнього ребра жорсткост в середиш прогшно! будови, а Т9 - адекватно Т5 ззовш.

На другому еташ, шсля укладання плит БМП, окр1м вищевказаних тензорезистор1в, на плит! в середин! прогону прогшно! будови були наклеен! тензорезистори Т17 та Т14 поперек ос мосту по ос плити, вщповщно зверху ! знизу не!; поперечш верхнш Т18 та нижнш Т16 - на вщсташ 80 мм вщ краю верхнього поясу голов-но! балки; Т19 та Т15 - поздовжш (вздовж ос мосту) на вщсташ 80 мм вщ краю верхнього пояса головно! балки, вщповщно зверху та знизу плити.

Прогином1ри П1 та П2 були встановлеш в середин! прогону вщповщно право! та л1во! го-ловних балок.

© Закора О. Л., Ключник С. В., Величко М. I., Линник Г. О., Дитиненко М. П., Твашкевич Д. Л., Заб1яка О. А., 2012

Рис. 1. Схема розташування тензорезисторiв

В процес1 замши мостового полотна на про-гшнш будов1 виконувалося поздовжне швелю-вання по верхшх поясах головних балок при мостовому полотш: на дерев'яних мостових брусах; без мостового полотна та на плитах БМП.

Плити БМП укладеш на дубов1 дошки тов-щиною 5 см, через як пропущен! металев1 шпильки прикршлення плит до верхнього поясу головних балок. Шпильки розташоваш через 50 см по ос1 головних балок.

Отримаш експериментальш та теоретичш прогини середини прольоту прогшно'! будови (табл.. 1) в1д дп вищевказаних титв мостового полотна достатньо близью.

Результати обробки осцилограм, записаних тд час про'!зду електровоза ВЛ8 по прогшнш будов1 з р1зними типами мостового полотна, наведено в табл. 2.

Анал1з отриманих результата показуе, що: - напруження в верхшх поясах головних балок 1 у випадку мостового полотна на де-

рев'яних поперечинах, 1 на плитах БМП на 4.. .6 % менш1 напружень в нижшх поясах;

- напруження в поясах головних балок з мостовим полотном на плитах БМП на 8.9 % нижч1 напружень в вщповщних поясах при дерев'яних брусах. Скорше за все - це вплив час-ткового включення плит в сумюну роботу з ме-талевими головними балками. Це тдтверджу-еться 1 зменшенням прогишв середини прогшно'! будови на 10 %;

- стискальш напруження знизу 1 розтягува-льш зверху плити БМП вздовж ос1 мосту свщ-чать про те, що низ плити стискаеться сумюно з верхшм поясом головно'! балки, а верх и розтя-гуеться робочою рейкою;

- розтягувальш напруження низу плити поперек ос1 мосту вщ статично!' ди тимчасового навантаження перевищують розрахунковий отр бетону розтягненню 8ег [1], що

викликае появу трщин поперек ос1 плити. На цю обставину зверталася увага в робот [2];

перюди власних коливань пропнно1 будови з мостовим полотном на дерев'яних поперечинах 0,195.0,2 с та з мостовим полотном на плитах БМП 0,215.0,220 с вщповщають д1апазону змши перюд1в коливань металевих та сталезал1зобебетонних зал1зничних мост1в цьо-го прольоту [3]. До реч1, визначеш жорсткост прогшно'! будови з застосуванням експеримен-тально отриманих перюд1в власних коливань свщчать, що жорсткють прогшно'! будови з мостовим полотном на плитах БМП на 8.10 % бшьше шж з традицшним, незважаючи на бь льшу масу першого;

— логарифм1чний декремент коливань прогшно'! будови з мостовим полотном на дерев'яних поперечинах 5 = 0,09...0,10 майже вдв1ч1 нижче декремента 5 = 0,21...0,23 коливань прогшно!' будови з плитами БМП. Цей по-казник, який суттево впливае на величину амп-лггуд вимушених коливань прогшно'! будови 1 швидкють 1'х затухання, свщчить на користь мостового полотна на плитах БМП.

Таблиця 1

Прогин середини прольоту прогшно!' будови вщ власно! ваги мостового полотна

На мостових брусах, мм На зал1зобетонних плитах БМП, мм

Вим1ряний Теоретичний Вим1ряний Теоретичний

2,06 2,10 4,84 5,10

Таблиця 2

Положения тензорезистора № т/р Тип мостового полотна

На дерев'яних брусах На з/б плитах БМП

С, МПа С, МПа

Стат. тах тт Стат. тах тт

Права балка зсередини Верхн!й пояс Т1 -46,58 -47,23 -45,93 -42,4 -43,61 -41,19

Нижнш пояс Т2 48,77 50,43 47,11 44,0 44,80 43,2

Л!ва балка зсередини Верхн!й пояс Тэ -48,5 -48,92 -48,08 -43,33 -43,84 -42,82

Нижнш пояс Т4 50,5 50,94 50,06 47,5 48,55 46,45

Л!ва балка ззовш Верхнш пояс Т7 -45,93 -46,03 -45,83 -44,17 -45,49 -42,85

Нижн!й пояс Т8 46,35 47,40 45,30 47,08 47,53 46,63

Стшка л!во! балки всередиш Вщстань 285 мм в!д вер-хнього поясу Т5 14,5 14,8 14,65 13,85 14,6 13,1

Вщстань 647 мм в!д горизонт. ребра жорсткосл Т6 -5,3 -7,3 -3,2 - - -

ззовн! В!дстань 285 мм вщ верхньо-го пояса Т9 -0,73 -2,1 0,6 -1,66 -3,95 -0,63

Тензорезистори вздовж ос! моста БМП низ плити Т15 - - - -0,382 -0,56 -0,21

БМП верх плити Т19 - - - 0,311 0,45 0,17

Поперек ос! моста 0,5 прогону плити БМП низ плити Т14 - - - 2,83 3,00 2,66

БМП верх плити Т17 - - - -1,70 -2,07 -1,34

Поперек ос! моста б!ля рейки БМП низ плити Т16 - - - 2,12 2,51 1,73

БМП верх плити Т18 - - - -2,14 -2,59 -1,67

Прогином!ри середина прогону балок Права балка П1 23,27 23,6 22,95 20,79 21,2 20,38

Л!ва балка П2 23,06 23,3 22,82 20,99 21,3 20,68

Виконаш експериментально-теоретичш до-слщження напружено деформованого стану прогшно! будови в процес замши мостового полотна на дерев'яних поперечинах полотном на зал1зобетонних плитах БМП дозволяють зробити деяю попередш висновки { рекомендаций

- заново виконати проектування { конс-труювання плити БМП з застосуванням висо-комщних матер1ал1в { нов!тшх технологш;

— продовжити дослщження в напрямку пошуку { створення нових ефективних констру-

кцш { технологш об'еднання плит БМП в сум> сну роботу !! з металевими балками;

— залишаеться в сил! необхщшсть обгрун-тування оптимально! величини натягнення шпильок, розташованих як по ос! головних балок прогшних будов, так ! з ексцентриситетом вщносно не!.

Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК

1. ДБН В.2.3-14:2006. Споруди транспорту. Мости ! труби. Правила проектування. [Текст]. - Введ. 2007-02-01. К.: Мш. буд., арх!т. та житл. - ко-мун. Госп-ва, 2006. - 359 с.

2. Закора, О. Л., Напружено - деформований стан зал1зобетонно!' плити безбаластного мостового полотна. [Текст] / О. Л. Закора, С. В. Ключник, Г. О. Линник, М. П. Дитиненко, Д. Л. Дашкевич, О. А. Забшка. - В1сник Дшпропетр. нац. унту зал1зничн. тр-ту 1м. акад. В. Лазаряна. - 2011. - Вип. 39. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2011. - С. 47-50.

3. Бондар, Н. Г. Динамика железнодорожных мостов [Текст]. / под ред. Н. Г. Бондаря. - М.: Транспорт, 1965. - 412 с.

Надшшла до редколеги 02.04.2012. Прийнята до друку 24.04.2012.

А. Л. ЗАКОРА, С. В. КЛЮЧНИК (ДИИТ), М. И. ВЕЛИЧКО, Г. О. ЛИННИК, М. П. ДЫТЫНЕНКО, Д. Л. 1ВАШКЕВИЧ, О. А. ЗАБИЯКА (ГП «Укрзализныця»)

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЛЕТНОГО СТРОЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЗАМЕНЫ МОСТОВОГО ПОЛОТНА

В статье приведены результаты мониторинга трансформации напряженно-деформированного состояния металлического пролетного строения железнодорожного моста в процессе замены мостового полотна на деревянных мостовых брусьях полотном на железобетонных плитах БМП.

Ключевые слова: пролетные строения, безбалластное мостовое полотно (БМП), напряженно-деформированное состояние, сжимающие, растягивающие напряжения, прогибы

O. L. ZAKORA, S. V. KLYUCHNIK (Dnepropetrovsk National University of Railway Transport), M. I. VELICHKO, G. A. LINNIK, M. P DITINENKO, D. L. IVASHKEVICH, O. A. ZABIYAKA (Ukrzaliznytsia)

EXPERIMENTAL AND THEORETICAL STUDIES PROHINNOYI STRUCTURE IN THE PROCESS OF REPLACING THE BRIDGE CANVAS

The results of monitoring the transformation of the stress-strain state of the metal superstructure of the railway bridge in the process of replacing the bridge deck on the bridge of wooden bars on the canvas of concrete slabs BMP.

Keywords: spans, bridge deck ballastless (BMP), the stress-strain state, compressive, tensile stresses, deflections