CC BY
10
УДК 624.21.014:625.1
В. I. БОРЩОВ, М. К. ЖУРБЕНКО, О. С. РАСПОПОВ, Б. Д. СУХОРУКОВ (ДПТ)
КОЛИВАННЯ ПРОГ1ННИХ БУДОВ ТИПУ 690/7К
П1Д ЧАС РУХУ ПО НИМ ПО13Д1В 13 ПОРОЖН1Х П1ВВАГОН1В
У робот розглядаеться поведiнка прогiнних будов з розрахунковим прогоном 110 м, виготовлених за ти-повими проектами 690/7 або 690/7К тд час руху по ним по!здв iз порожшх пiввагонiв.
В работе рассматривается поведение пролетных строений с расчетным пролетом 110 м, изготовленных по типовым проектам 690/7 или 690/7К, при движении по ним поездов из порожних полувагонов.
The article considers the behaviour of sectional structures, with 110m rated flight length, manufactured under standard projects 690/7K or 690/7К, at movement of trains made up of empty gondola cars on these structures.
Галузева науково-дослщна лабораторiя штучних споруд Дншропетровського нащо-нального ушверситету затзничного транспорту iменi В. Лазаряна проводила теоретичш i ек-спериментальш дослщження динамiчних характеристик металевих пропнних будов з розрахунковим прогоном 110 м, яю були виготовлеш за типовим проектом шв. № 690/7 тд час руху по ним поIздiв iз порожнiх твваеобавдшсть у виконаннi таких дослiджень пов'язана з тим, що службою експлуатаци були помiченi просторовi коливання цих прогiнних будов з досить великими ампл^удами пiд час руху по ним погзщв iз 100 i бiльше порожнiх пiввагонiв зi швидюстю, яка перевищувала 60 км/год. Щц час руху по мосту графшових вантажних i пасажирських поIздiв велик ампл> туди просторових коливань не спостершалися.
Досить великi амплiтуди горизонтальних поперечних коливань прогiнних будов не впли-вають на мiцнiсть i стiйкiсть споруди, однак приводять до розлаштувань в експлуатацiйних пристроях i викликають побоювання у вщно-шенш забезпечення стiйкостi колiс порожнiх шввагошв проти сходу пiд час 1х руху по мосту.
Для експериментальних дослiджень був ви-браний мiст у Казахстан^ який мав двi русловi прогшш будови з розрахунковими прогонами по 110 м i двi береговi прогiннi будови з су-цшьними стiнками довжиною по 27 м. Русловi прогiннi будови з нас^зними фермами з пара-лельними поясами були виготовлеш тд наван-таження С14 за проектом 690/7к i мали десять панелей довжиною по 11 м при теоретичнш висотi головних ферм 15,0 м. Для проведення експериментальних дослщжень був сформова-ний спещальний випробувальний по1зд iз 100 порожшх шввагошв.
Метою випробувань було визначення дина-м1чно1 завантаженосп елеменпв системи «мют-по!'зд», а також ампл^уд i частот просторових коливань пропнних будов мосту.
Пщ час проведення випробувань вимiрюва-лися напруження, перемщення i прискорення одночасно на пропнних будовах мосту i на чо-тиривiсних вагонах при рiзних схемах форму-вання по!зда i рiзних швидкостях його руху. К^м випробувального по!зда, поведiнка пропнних будов рееструвалася i пiд час руху по мосту графшових вантажних i пасажирських по!здв.
Програмою робгг передбачалося, що по!зда повиннi рухатися тшьки в одному напрямку по правильнш коли i рух по неправильнш коли не здiйснюеться. Зпдно з програмою випробувань на пропнних будовах мосту рееструвалися такi величини:
- ампл^уди вiльних i вимушених поперечних горизонтальних коливань пропнних будов 1-2 i 2-3 у вузлах В5 i Н5;
- амплггуди вiльних i вимушених коливань у рiвнi верхнiх поясiв у вузлах В 9 прогшно!' будови 1-2 i В1 на прогiннiй будовi 2-3;
- динамiчнi поперечнi горизонтальш пере-мiщення нижнiх поясiв прогшно! будови 1-2 у вузлах Н3, Н5 i Н7 пiд час вшьних i вимушених коливань;
- динамiчнi перемiщення рухомих опорних частин прогшно! будови 1-2 на опорi № 2;
- динамiчнi напруження в елементах опорно! дiафрагми у вузлi Н10 право! ферми прогшно! будови 1-2;
- динамiчнi прогини обох ферм прогшно! будови 1-2 у вузлах Н3, Н5 i Н7.
Схема розмiщення приладiв на прогiннiй будовi 1-2 наведена на рис. 1.
Риа 1. Cxемa poзмiщення cейcмoпpиймaчiв та пpoгинoмipiв
Динaмiчнi пpoгини вyзлiв гoлoвниx феpм пpoгiнниx бyдoв вимipялиcя за дoпoмoгoю кь льцевиx електpичниx пpoгинoмipiв cиcтеми
ДДТу [1].
Для визначення aмплiтyд i чacтoт npocTOpo-виx кoливaнь пpoгiнниx бyдoв викopиcтoвyвa-лдая cейcмoпpиймaчi ВБП-ЗМ. Вимipювaння пpиcкopень piзниx елементiв пpoгiнниx бyдoв здiйcнювaлocя за дoпoмoгoю вiбpoвимipю-вaльнoï aпapaтypи з датчиками пpиcкopень ДУ-5C-5G.
Амплiтyди толивань пpoмiжнoï oпopи № 2 pеecтpyвaлиcя за дoпoмoгoю cейcмoпpиймaчiв C-5C.
Динaмiчнi нaпpyження в елементax npori^ нoï бyдoви визнaчaлиcя шляxoм вимipювaнь фiбpoвиx дефopмaцiй за дoпoмoгoю тензopези-cтopiв мapки 2ПКБ-2Gx2GG.
Для визначення мoментiв пpoxoдy pyxoмoгo навантаження чеpез пpoгiннy cпopyдy викopи-cтoвyвaлиcя мaгнiтнi педaлi ПМ-56, якi вста-нoвлювaлиcя бiля гoлiвки pейки в oпopниx пе-pеpiзax пpoгiннoï бyдoви 1-2 i над пoпеpечнoю бaлкoю ПЮ пpoгiннoï бyдoви 2-3. У циx же мicцяx вcтaнoвлювaлиcя i cпецiaльнi датчики для мoжливocтi cинxpoнiзyвaти зaпиcи толи-вань пpoгiнниx бyдoв i пiввaгoнiв випpoбyвaль-нoгo пoïздa пiд чac шго пpoxoдy no мocтy.
Пiд чac пpoведення кoмплекcниx випpoбy-вань пpoгiнниx бyдoв i пiввaгoнiв пiд чac ïx py-xy no мocтy бyлo пpoведенo 47З дocлiди, iз якиx ЗЗ - з випpoбyвaльним пoïздoм за piзними cxемaми того фopмyвaння.
Швидкicть pyxy випpoбyвaльнoгo Го1'зда змiнювaлacя вiд 4З,9 дo 91,1 км/год, a ^аф^-виx пoïздiв - вiд 25,6 дo 73,2 км/год.
Вшьш коливання
Poзмiщення пpилaдiв на o6ox пpoгiнниx бу-дoвax пеpедбaчaлo вcтaнoвлення iдентичнocтi ïx динaмiчниx xapaктеpиcтик.
Для визначення чacтoт пpoгiнниx бyдoв ви-кoнyвaлacя oбpoбкa дшявдк pеaлiзaцiй толи-вань пpoгiнниx бyдoв пicля cxoдy пoïздa з мoc-та. Оcкiльки цей пpoцеc, як пpaвилo, бaгaтoчac-тoтний [2; 3], то для визначення чacтoтнoгo cклaдy пpocтopoвиx кoливaнь викopиcтoвyвa-лиcя кopеляцiйний i cпектpaльний aнaлiзи, тоб-то oбpoбкa oтpимaниx pеaлiзaцiй динaмiчниx npo^^ викoнyвaлacя iз тoчки зopy теopiï ви-пaдкoвиx пpoцеciв [4].
Обчжлення cпектpaльнoï щiльнocтi випад-кoвиx пpoцеciв викoнyвaлocя за метoдoм Кул> Тьюкi [3]. Для пpиcкopення oбчиcлення вито-pиcтoвyвaлocя швидке пеpетвopення Фypье (БПФ) [3; 5]. Пoпеpедньo викoнyвaлacя дж^е-тизaцiя pеaлiзaцiй пpoцеcy. Для oбчиcлення чacтoт вiльниx кoливaнь кpoк квaнтyвaння дo-piвнювaв G,G 18 c, а дoвжинa pеaлiзaцiï cтaнoви-ла 4G c.
1з aнaлiзy нaведениx гpaфiкiв виднo, щo ча^ тoтa G,91 Гц e низшoю чacтoтoю кoливaнь npo-гшш1' бyдoви. У цьoмy випaдкy веpxня i нижня вiтpoвi феpми пpoгiннoï бyдoви пеpемiщyютьcя в oдин i той же бш на значну величинy. Веpти-кaльнi пеpемiщення гoлoвниx феpм y цьoмy випaдкy вдоутш, а кoнтypи пoпеpечниx пеpеpi-зiв пpoгiнниx бyдoв не дефopмyютьcя.
1з чacтoтoю 1,98 Гц вiдбyвaютьcя кoливaння «бoкoвoï качки» У paзi толивань за цieю фop-мoю веpxня i нижня вiтpoвi феpми пpoгiнниx бyдoв пеpемiщyютьcя на значну величину в пpoтилежнi бoки. Гoлoвнi феpми пpoгiнниx бу-дoв у веpтикaльнiй плoщинi тaкoж пеpемiщyю-тьcя в piзниx нaпpямкax. У цьoмy випадку no-
перечш перерiзи прогшно! будови повертають-ся навкруги центру коливань, не деформую-чись.
Ампштуди вимушених коливань
Вщповщно до програми випробувань ампл> туди вертикальних i горизонтальних коливань прогшних будов рееструвалися у одних i тих же вузлах.
Обробка отриманих реалiзацiй динамiчних процесiв використовувалася методами матема-тично! статистики [6-8]. Експериментальш данi групувалися в розряди за штервалами швидко-стi руху по!зда.
Для кожного розряду знаходилися характеристики розподшення амплiтуд коливань прогшно! будови i визначалися параметри розпод> лення вiдповiдно до [9; 10].
Графши верхнiх довiрчих границь амплiтуд горизонтальних i вертикальних коливань прогшно! будови 1-2 наведеш на рис. 2 i рис. 3.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
А
Вузол В5 прогЬта будова 1-2 А Р
/д \ \
С 'А Г \ / / ь 11(0.999) Н(0.99)
// / > / » А * /НОМ'))
/ /А- ///ч л 3
{ и //-» // Л ' * 5'* ' /// ^ V т"(.х) ЛК.х)
л-> Г ' '«й IV" % ; /- ¿/У / *« * г .. > » ~?Пн(х)
¡/г'.~ У,* - - «Г V 4 * » * » К
зтйДйк. • * 1
наведеш на рис. 2, але у цьому разi резонансна швидюсть тд час горизонтальних коливань системи «мют-по!зд» зменшуеться i становить 72 км/год.
Деяка рiзниця у величиш резонансних швидкостей для прогшних будов 1-2 i 2-3 тд час горизонтальних коливань системи, яю ви-кликанi по!здами iз порожшх пiввагонiв, пояс-нюеться рiзною поведшкою екiпажiв на першiй i другш прогiнних будовах. У разi збшьшення кiлькостi прогiнних будов подальше зменшення резонансно! швидкостi для системи «мют-по!зд» вiдбуватися не буде.
Графши верхнiх довiрчих границь у разi вертикальних коливань прогiнно! будови 1-2 тд час проходу по мосту по!здiв iз порожнiх твва-гонiв наведенi на рис. 3. Для прогшно! будови 2-3 графши мають аналогiчний вигляд.
А, мм
Вузол Н5 прогиша будова 1-2 А.
л / / /\к<« г>> /V
/'/ ' 'х 'ч V/ •к л
г~ /•"у / / ■у А " »» * з та(.х>1 - ,« 4« ,
•^^тм- - 1 / , __г' > * V X
V.- & : • д • •• я *
30
40
50
60
70
80
90
30 40 50 60 70 80 90 V,
Рис. 2. Графши дов1рчих границь амплиуд горизонтальних коливань
На графшу рис. 2 видно, що ампттуди горизонтальних коливань прогшно! будови збшь-шуються iз збiльшенням швидкосп руху по!з-дiв iз порожшх шввагошв до 78 км/год, а по^м вiдбуваеться !х зменшення. Графши верхнiх довiрчих границь горизонтальних коливань прогшно! будови 2-3 подiбнi до графшв, що
Рис. 3. Графши дов1рчих границь амплиуд вертикальних коливань
На рис. 2 i рис. 3 введет таю позначення: т(х) - математичне сподiвання вибiрки ам-плiтуд коливань прогiнно! будови;
тв (х) - верхня межа математичного спод> вання вибiрки амплiтуд коливань прогiнно! бу-дови;
тн (х) - нижня межа математичного спод> вання вибiрки амплiтуд коливань прогiнно! бу-дови;
^(0,999) - верхня довiрча границя генеральное' сукупностi амплiтуд коливань з вiро-гiднiстю р = 0,999 ;
R(G,999) - веpxня дoвipчa гpaниця гене-paльнoï cyкyпнocтi aмплiтyд кoливaнь з вipo-гiднicтю p = G, 99 ;
R(G,999) - веpxня дoвipчa ^аниця гене-paльнoï cyкyпнocтi aмплiтyд толивань з вipo-гiднicтю p = G, 95 ;
У paзi зpocтaння швид^^^й pyxy пoïздiв iз пopoжнix шввагошв aмплiтyди веpтикaльниx кoливaнь o6ox пpoгiнниx бyдoв зpocтaють дo 82 км/год, яка в дагому випадку i e pезoнaнc-нoю швидкicтю.
У paзi aнaлiзy гpaфiкiв cлiд мати на yвaзi ту oбcтaвинy, щo на гpaфiкax нaнеcенi величини poзмaxiв кoливaнь вyзлiв пpoгiнниx бyдoв у мacштaбax ocцилoгpaми.
Динaмiчнi прогини
Динaмiчнi пpoгини пpoгiнниx бyдoв вимipя-лдая за дoпoмoгoю кiльцевиx пpoгинoмipiв ДПТа [1]. Вcтaнoвлення пpoгинoмipiв у piзниx вyзлax пpoгiнниx бyдoв дoзвoлилo виявити ocoбливocтi динaмiчнoï poбoти пpoгiнниx бyдoв, виявити фo-pми вiльниx i вимушенж кoливaнь.
Шляxoм oбpoбки динaмiчниx пpoгинiв [6; 1G] мoжyть бути визначеш динaмiчнi енти для гoлoвниx феpм пpoгiнниx бyдoв i гостя oбpoбки циx величин методами математич-нoï cтaтиcтики - веpxнi дoвipчi гpaницi для нж з неoбxiднoю вipoгiднicтю, а татож виявленi pезoнaнcнi pежими у paзi pyxy пo мocтy пoïздiв будь-ятого типу. На pиc. 4 наведеш гpaфiки веpxнix дoвipчиx гpaниць динaмiчниx eнтiв, якi визнaченi го ^ornrnx гoлoвниx феpм, з piзнoю вipoгiднicтю для пoïздiв iз го-poжнix пiввaгoнiв.
На pиc. 4 введет таю гозначення:
m(x) - математичне cпoдiвaння вибipки динaмiчниx тефоденив пpoгiннoï бyдoви;
mв ( x) - веpxня межа математичгого cпoдi-вання вибipки динaмiчниx тефоденив ^ori^ нoï бyдoви;
mн (x) - нижня межа математичгого cпoдi-вання вибipки динaмiчниx кoефiцieнтiв ^ori^ нoï бyдoви;
R(G,999) - веpxня дoвipчa гpaниця гене-paльнoï cyкyпнocтi динaмiчниx кoефiцieнтiв з вipoгiднicтю p = G, 999 ;
R(G,999) - веpxня дoвipчa гpaниця гене-paльнoï cyкyпнocтi динaмiчниx кoефiцieнтiв з вipoгiднicтю p = G, 99 ;
R(G,999) - веpxня дoвipчa гpaниця гене-paльнoï cyкyпнocтi динaмiчниx кoефiцieнтiв з вipoгiднicтю p = G, 95 .
п+ю
By зол H 8 прогшш будова 2-3 A / \
/ \ / \ д \ ji<0,999> i /
/' / / / , / \ \ ! \ w \ v ,R(t),99)
/ / ./ / / / ' \ ,R«),9Î)
' /1 i / / • \ / V yn"<x> /
'/ / i / 4 ' r' ' /\ / \ / / .
i ¡I /Ух ■/' ; ' V ' 1 * ,m(-r)
i ¡ ib i1 ¡1 / ' / У
\ \ \ \ /Я III ¡J • i • / • \ \
" ■ V / / 'v. ■4'Û1 -Л"//. * —y// 4 " / ' . / . / / . ' 1 \
.;."> j / л.. ____ —J t • --y»" * \ 1 \ * • V
30 40 50 60 70 80 90
Риа 4. ^афши дoвipчиx гpaниць динaмiчниx кoефiцieнтiв
Мaкcимaльний динaмiчний кoефiцieнт для гoлoвниx феpм пpoгiннoï бyдoви 2-3 crocrepi-гaeтьcя пiд чac pyxy пoïздiв iз пopoжнix твва-гошв зi швидкicтю 72 км/гoд.
Встаговлего, щo пiд чac pyxy го мocтy го-ïздiв iз пopoжнix пiввaгoнiв у cиcтемi «мют-Го1'зд» завжди cпocтеpiгaютьcя кoливaння <^ч-roï качки». Цi кoливaння xapaктеpизyютьcя тим, щo в цьoмy paзi лiвa i пpaвa гoлoвнi феpми пpoгiннoï бyдoви пеpемiщyютьcя у piзнi 6o^, а кoнтyp пoпеpечнoгo пеpеpiзy пoвеpтaeтьcя нав-кpyги центpy кoливaнь не дефopмyючиcь.
Центp кoливaнь пpoгiннoï бyдoви з мocтo-вим пoлoтнoм на деpев'яниx пoпеpечинax пiд чac пpoxoдy пo мocтy пoïздa iз пopoжнix твва-гoнiв знaxoдитьcя на виотт 4,33 м вiд oci ниж-ньoгo пoяcy пpoгiннoï бyдoви, а з мocтoвим го-лoтнoм на зaлiзoбетoнниx безбaлacтниx плитax БМП - на виотт 4,G6 м над в^ю нижньoгo пoяca гoлoвнoï феpми.
Аналiз реалiзацiй коливань показуе, що вщ моменту входу випробувального по1зда на мют i до його повного сходу основною формою коливань системи «мют-по1зд» е коливання <^ч-но! качки» з частотою 1,91 Гц. Пюля сходу поезда з моста прогiннi будiвлi коливаються зi своею частотою <^чно1 качки», яка дорiвнюе 1,99 Гц.
Аналопчт реатзацл отриманi i пiд час проходу по мосту вшх графшових по]дщв iз по-рожтх пiввагонiв. Рiзниця мiж ними складае-ться лише у амплiтудах коливань.
Частотний склад вимушених коливань
Щц час проходу поlздiв по мосту його про-гiннi будiвлi коливаються разом з екшажами, якi знаходяться на них, з рiзними частотами.
Частина цих частот не залежить вщ швидко-стi руху поlздiв, деякi з них залежать вщ швид-костi руху поlздiв, iншi частоти коливань залежать вщ маси рухомого навантаження, що зна-ходиться на прогiннiй будовi.
Частотний склад вимушених коливань ви-значався шляхом спектрального аналiзу отри-маних реалiзацiй коливань вузлiв головних ферм в горизонтально i вертикальнiй площи-нах. [2; 4; 5]. Попередньо виконувалася дискре-тизацiя реалiзацiй коливань iз кроком кванту-вання 0,018 с. Спектральний аналiз реалiзацiй динамiчних процесiв проводився по 4096 зна-ченням амплiтуд.
Спектральнi щiльностi ампл^уд вертикаль-них i горизонтальних коливань прогшно1 будо-ви 2-3 тд час руху по мосту поlздiв iз порож-нiх пiввагонiв наведет на рис. 5 i рис. 6.
2,0
1,5
1,0
0,5
ь^=57,3 - 60,6 км/год Вузол Н5 проглииа будова 2-3
2С
У N
1
2
3
6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
_ 1,87 11=57,3 - 60,6 км/год Вузол Н5 прогтна будова 2-3
0,81 °С
АГ^ улА 1
1
3
Рис. 6. Граф1ки спектрально1 щшьносл горизонтальних коливань
Для порiвняння на рис. 7 наведений графш спектральнi щiльностi амплiтуд вертикальних коливань вузла Н5 прогшно1 будови 1-2 тд час руху по мосту того ж самого по1зда iз порожнiх пiввагонiв.
5(и->
2,0
1,5
1,0
0,5
и=57,3 - 60,6 км/год Вузол Н5 прогтна будова 1-2
С5 С".
с* 0
2,09
1
2
3
Гц
Рис. 5. Граф1ки спектрально1 щшьносп вертикальних коливань
Рис. 7. Граф1ки спектрально1 щшьносп горизонтальних коливань
На цих графшах збiльшення долi гармонш-но! складово1 спостерiгаеться на рядi частот.
Частота 0,81 Гц вщповщае частой синфаз-них горизонтальних коливань верхньо1 i ниж-ньо! вiтрових ферм, завантажено1 пiввагонами, прогшно1 будови.
1з частотою 1,88-1,91 Гц вщбуваються ко-ливання «Очного качання» прогшно1 будови, яка завантажена порожшми пiввагонами.
Звертае на себе увагу i той факт, що за да-ними галузево1 науково-дослщно1 лаборатори штучних споруд Дншропетровського нацю-нального унiверситету залiзничного транспорту з частотою 1,85 Гц вщбуваються змши горизонтальних зусиль в надресорнш балщ порожнього пiввагона, що рухаеться по мосту, тобто з частотою 1,85 Гц вщбуваються коливання виляния вiзка шввагона вiдносно його кузова. У зв'язку з цим, тд час проходу по мосту порожшх шввагошв навiть з невеликою швидюстю завжди будуть виникати коливання <^чно1 качки» системи «мют-по1зд». Коливання системи з частотами 1,88-1,9(З Гщз^аианова; ликуэенар гивдбуваються коливання системи з частотами 2,05-2,09 Гц. Ц ча-стоти вщповщають синфазним вертикальним коливанням системи «мют-по1зд», однак з частотою 2,06 Гц спостер^аються динамiчнi добавки вертикальних сил на шийщ колюно1 пари пiввагона, тобто спостертаються коливання «^чно! качки» екiпажа.
5м
Горизонтально коливання V = 65,2 - 65,4 км/год Вузол Н5 прогипш будова 1-2
Г-Л СЧ
1
00 1 1
0 12 3 4
Значну енергiю мають коливання i з частотами 2,28-2,30 Гц. Ц частоти вiдносяться до групи частот вертикальних коливань системи «мст-по1зд» i е частотами антифазних вертикальних коливань завантажено1 прогшно1 будови. У цьому випадку головнi ферми прогшно1 будови перемщуються в протифазi. Коливання супроводжуються не тшьки вертикальними, але i горизонтальними перемiщеннями. Контур поперечного перерiзу прогшно1 будiвлi в цьому випадку трохи деформуеться.
Крiм цих коливань спостерiгаються також i коливання з iншими частотами, яю вщповща-ють бiльш високим частотам коливань вагошв. Особливо часто, ^м перелiчених вище, на графiках спектральних щiльностей проявляеть-ся частота 2,36 Гц.
На рис. 8 i рис. 9 наведено графши спектральних щiльностей горизонтальних i вертикальних коливань вузла Н5 прогшно1 будови 1-2 у разi рiвномiрного i прискореного рухiв порожшх шввагошв по мосту.
У першому випадку рух поlздiв вiдбувався зi швидкiстю 65,2-65,4 км/год.
У другому випадку швидюсть по1зда при входi на мiст дорiвнювала 66,4 км/год, а на ви-ходi з нього - 69,1 км/год.
Рис. 8. Граф1ки спектральних щшьностей горизонтальних коливань
Рис. 9. Графши спектральних щ1льностей вертикальних коливань
Анатз амплiтуд коливань прогшних будов тд час руху по ним випробувальних по!здiв iз порожшх шввагошв показав, що вони залежать тiльки вiд швидкостi руху по!зда i не залежать вiд схеми його формування.
ент зниження граничних напружень в розра-хунках на витривалють знаходиться в межах 0,61-0,74.
Напруження в опорнш дiафрагмi
Дiафрагма мiж двома фасонками в опорному вузлi прогiнно! будови встановлюеться конструктивно i не розраховуеться.
У дшсносп в опорнiй дiафрагмi виникають напруження, якi викликанi роботою балково! клiтки пiд навантаженням вщ рухомого складу, а також коливань прогшно! будови.
Пщ час проведення випробувань встановле-но, що у разi проходу по мосту по^здв в перер> зах опорно! дiафрагми виникають значнi напруження. Висок напруження виникають пiд час проходу вантажних по!здiв, однак у цьому випадку коефiцiент зниження граничних напружень в розрахунках на витривалють дорiв-нюе одинищ.
Найбiльше напруження у кутику опорно! д> афрагми 66,91 МПа зафiксованi пiд час проходу по мосту випробувального по!зда iз швидкiстю 82,5 км/год. Пщ час проходу випробувального по!зда iз швидкiстю бiльше 60,0 км/год напруження змшюються з частотою 1,91 Гц. Коефщ>
Коливання русловоТ опори мосту
У процес випробувань шввагошв пiд час !х руху по мосту була звернена увага на той факт, що досить часто виникають поздовжш i попе-речнi коливання руслово! опори.
З метою визначення частот i амплиуд по-здовжнiх i поперечних коливань руслово! опори на !! шдферменш площадцi були встановленi сейсмоприймачi С-5С.
Обробка отриманих реалiзацiй коливань опори показала, що поздовжш коливання вщ-буваються з ампл^удою 0,19 мм, а поперечш -0,35 мм. Як правило, частоти поздовжшх коливань опори 1,91 Гц, 2,05-2,09 Гц або 2,36 Гц.
Поперечш коливання руслово! опори спос-тершаються з частотою 2,25 Гц або 2,36 Гц.
Висновки i рекомендацп
Внаслщок проведених комплексних випробувань по!здiв iз порожнiх шввагошв при !х русi по мостам з прогшними будовами довжи-ною 110 м, виготовленими за типовим проектом 690/7, можна зробити ряд висновюв.
1. Ампл^уди просторових горизонтальних коливань залежать вщ швидкосп руху по!зда i при русi по1зда по мосту i3 порожнiх пiввагонiв досягають свое! максимально! величини при швидкосп 78 км/год для прогшно! будови 1-2 i 72 км/год для прогшно! будови 2-3. При кшь-кост прогшних будов бшьше двох подальшого зменшення резонансно! швидкостi вiдбуватися не буде.
2. Зростання амплiтуд вертикальних коливань прогшних будов вщбуваеться до швидкосп 82 км/год при проходi по мосту поïздiв iз порожнiх пiввагонiв. У випадку руху по мосту графiкових поïздiв iз завантажених вагонiв зростання ампл^уд вертикальних коливань вщм> чаеться при швидкосп руху поïздiв 42 км/год i 68 км/год. Для прогiнноï будови 2-3 тд час проходу по мосту завантажених поïздiв резонансна швидюсть на 6 км/год менша, нiж для прогiнноï будови 1-2, тобто вона дорiвнюе 62 км/год.
3. Прогшш будови мосту 1-2 i 2-3 мають однаковi частоти вiльних просторових коливань i характеристики затухання.
4. Ампл^уди вимушених просторових коливань залежать вщ швидкостi руху по1'зда i типу вагошв, з яких вш сформований. Для по-ïздiв, що сформоваш iз порожнiх пiввагонiв, ампл^уди просторових коливань системи «мiст-поïзд» не залежать вщ довжини по1'зда, тому що максимальш амплiтуди коливань спо-стерiгаються пiд час проходу через середини прогшних будов, як правило, 38-го, 65-го i 79-го вагошв по1'зда.
У деяких випадках можливi великi ампл^у-ди коливань тд час проходу через середину прогшно!' будови двадцятого - двадцять тре-тього вагонiв.
5. Щд час проведення комплексних випробувань залежнють амплiтуд просторових коливань вщ схеми формування випробувального поïзда не встановлено.
6. Коливання системи «мiст-поïзд» нiчим не вiдрiзняються одш вiд одних як пiд час руху по мосту з однаковою швидюстю випробувального поïзда або графшових поïздiв, сформованих iз порожшх шввагошв.
7. При рус випробувального поïзда просто-ровi коливання прогшних будов змшюються так як i при рус по мосту графшових поïздiв, якi також сформованi iз порожнiх пiввагонiв.
Максимальнi амплiтуди горизонтальних коливань прогiнноï будови 1-2 спостершаються пiд час проходу по мосту випробувального по-ïзда iз швидкiстю 78 км/год, а прогiнноï будови
2-3 - при рус випробувального поïзда iз швид-юстю 72 км/год.
Амплiтуди вертикальних коливань обох прогшних будов зростають до швидкосп руху випробувального поïзда 82 км/год.
8. При завантаженш прогшних будов roï^-дом у зв'язку iз збiльшенням загальноï маси системи «мiст-поïзд» частота коливань змен-шуеться.
У випадку завантаження прогiнних будов порожшми пiввагонами частота системи зм> нюеться незначно. Суттево змiнюеться частота системи тд час проходу по прогшним будовам завантажених пiввагонiв або нафтоналивних поïздiв.
Частота боковоï качки завантаженоï прогш-ноï будови при рус по мосту порожнiх шввагошв встановлюеться рiвною 1,88-1,91 Гц, од-нак iз близькою частотою (1,85 Гц) вщбувають-ся коливання виляння вiзкiв пiввагона вiдносно його кузова.
Вертикальнi коливання системи «мют-поïзд» пiд час проходу по мосту порожшх шввагошв вщбуваються з частотою 2,05-2,09 Гц, але з частотою 2,06 Гц змшюються i динамiчнi добавки вертикальних сил на шийки колюних пар шввагошв ^чне качання шввагошв), що також приводить до розгойдування системи.
Основною причиною виникнення просторових коливань прогшних будов тд час проходу по мосту поïздiв, яю сформоваш iз порожнiх шввагошв, е виляння вiзкiв пiввагонiв вщносно кузова i бiчна качка шввагона внаслiдок збiгу цих частот з частотами прогiнноï будови, за-вантаженоï пiввагонами,.
При русi по мосту завантажених поïздiв рiз-ниця мiж частотами системи i частотами збу-дження досить значна. Так, наприклад, пiд час руху по мосту завантажених шввагошв частота бiчноï качки системи «мiст-поïзд» знижуеться до 1,45 Гц.
9. Частотний склад просторових коливань у деякш мiрi залежить вщ швидкостi руху поïзда (частота входу вагошв на прогш, частоти, що залежать вщ горизонтальних та вертикальних нерiвностей коли), але не залежать вщ схеми формування випробувального поïзда.
10. Частотний склад просторових коливань системи тд час проходу по мосту графшових поïздiв iз порожшх шввагошв шчим не вiдрiз-няються вiд частотного складу коливань системи «мiст-поïзд» при русi по мосту випробувального поïзда iз такою ж швидкiстю.
11. Пщ час проходу по мосту однорщних поïздiв iз вагонiв iншого типу частотний склад
коливань системи деюлька вiдрiзняеться вiд частотного складу коливань системи шд дiею порожнiх пiввагонiв i енергiя коливань значно нижча.
12. У дiафрагмах опорних вузлiв прогшно1 будови пiд час проходу поlздiв виникають зна-чш напруження. Найбiльшi напруження в про-цесi випробувань зареестрованi пiд час проходу по мосту поlздiв iз порожнiх пiввагонiв iз швидкостями, що близью до резонансних. Зм> на цих напружень вiдбуваеться з частотою бiч-но! качки системи «мют-по1зд». З точки зору утомлювано1 мщшсп порожнi пiввагони, якi рухаються по мосту iз швидкiстю понад 60 км/год, е навантаженням.
13. У горизонтально площинi прогiнна бу-дова тд час руху по1зда коливаеться за складною формою.
Пiд час випробувань зареестровано, що при входi на мют по1зда iз порожнiх шввагошв з великою швидкiстю, чвертi прогшних будов перемiщуються в один бш, а його середина - у протилежний.
У вертикальнiй площинi одна iз головних ферм перемiщуеться вниз, а друга - вверх, тоб-то вщбуваються коливання «^чно! качки».
Залежшсть форм просторових коливань прогшно1 будови при русi по ньому випробу-вального по1зда вiд схеми формування по1зда не встановлено.
14. Математична модель, яка представляе екiпаж двомасовою системою, що зазнае гар-монiчного збудження з частотою бiчноl качки завантажено1 прогшно1 будови, не може бути використана навггь для оцiночних розрахунюв стiйкостi руху пiввагонiв по мосту, тому що зовшм не вщображае процеси, якi вiдбуваються в системi «мют-по1зд».
При теоретичному дослiдженнi стшкосп руху пiввагонiв по мосту необхщно використо-вувати багатомасову модель вагона i врахову-вати сили взаемодп колеса i рейок коли.
15. Прогшш будови, якi виготовленi за ти-повими проектами 690/7 i 690/7К, мають низьку крутильну жорстюсть i крiм того, двi його частоты характеристики спiвпадають з частотами збудження, яке i приводить до тдвищених ам-плiтуд просторових коливань системи.
Для зменшення амплггуд коливань системи «мiст-поlзд» необхiдно змшити частотнi характеристики завантажено1 прогоново1 будови.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Бондарь М. Г. и др. Динамика железнодорожных мостов. - М.: Транспорт, 1965.
2. Болотин В. В. Статистические методы в строительной механике. - М.: Госстройиздат, 1965.
3. Бендат Д., Пирсом А. Измерение и анализ случайных процессов. - М.: Мир, 1974.
4. Пугачев Е. С. Теория случайных функций. - М., Физмат, 1960.
5. Марпл.-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с анг. - М.: Мир, 1990.
6. Митропольский А. К. Техника статистических вычислений. - М.: Наука, 1971.
7. Пустыльник Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. - М.: Наука, 1970.
8. Румшисский Л. З. Элементы теории вероятностей. - М.: Наука, 1970.
9. Свешников А. В. Прикладные методы теории случайных функций. - М.: Наука, 1968.
10. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Высшая школа, 1972.
Надшшла до редколегп 07.05.03.
