Influence of vehicle velocity and its parameters on the bridge structure response - case study

• Autorzy: Jukowski M. , Zbiciak A. , Skulski B.

Identyfikatory

DOI

10.24425/ace.2020.134397

Warianty tytułu

PL

Wpływ prędkości pojazdu i jego parametrów na odpowiedź konstrukcji mostowej - studium przypadku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The dynamic analyses are of key importance in the cognitive process in terms of the correct operation of structures loaded with time alternating forces. The development of vehicle industry, which directly results in an increase in the speed of moving vehicles, forces the design of engineering structures that ensure their safe use. The authors of the paper verified the influence of speed and vehicle parameters such as mass, width of track of wheels and their number on the values of displacements and accelerations of selected bridge elements. The problem was treated as the case study, because the analyses were made for one bridge and the passage of three types of locomotives. The response of the structure depends on the technological solutions adopted in the bridge, its technical condition, as well as the quotient of the length of the object and vehicle. A new bridge structure was analyzed and dynamic tests were carried out for trainsets consisting of one and two locomotives. During the actual dynamic tests, the structure was loaded with a locomotive moving at a maximum speed of 160 km/h.

PL

Autorzy artykułu dokonali próby weryfikacji wpływu wartości prędkości z jaką porusza się pojazd szynowy oraz parametrów samego pojazdu na odpowiedź dynamiczną konstrukcji mostowej. Artykuł został podzielony na trzy części. Pierwsza z nich dotyczy studiów literatury, w której zawarto przykłady publikacji odnoszących się do zagadnień związanych z dynamicznymi badaniami in situ. Druga część przedstawia szczegółowy opis przeprowadzonych badań polowych w ramach których wykonano badania statyczne oraz dynamiczne analizowanej konstrukcji kratownicowej mostu kolejowego. Trzecia, ostatnia stanowi podsumowanie przeprowadzonych badań, w której zawarto najważniejsze wnioski. Badania przeprowadzono w ciągu linii kolejowej nr E30 w km 127.475 na szlaku Ropczyce – Sędziszów Małopolski odcinek Dębica – Sędziszów Małopolski w Polsce. Badania w terenie składały się z dwóch części: pomiarów przemieszczeń od obciążeń statycznych oraz pomiarów przemieszczeń i przyspieszeń podczas przejazdu zestawem lokomotyw. Badania statyczne zostały wykonane 14.09.2016 r. W trakcie badań statycznych most został obciążony obciążeniem równym masie dwóch lokomotyw spalinowych typu ST43 oraz ST45. Masa obu lokomotyw wynosiła 218 600 kg. Nacisk pojedynczej osi na tok szynowy był równy 179 kN. Skład obciążający składał się łącznie z 12 osi obciążeniowych, czyli 24 kół. Całkowita długość dwóch połączonych lokomotyw wynosiła 35.10 m, co stanowiło 68% długości teoretycznej mostu. Badania w zakresie dynamicznym przeprowadzono w dwóch terminach, 14.09.2016r. i w nocy z 7 na 8.11.2017 r. w godzinach 23:00 – 3:00.

Słowa kluczowe

EN

dynamic analysis; static analysis; in situ measurement; high speed railways; bridge structure; vehicle velocity

PL

analiza dynamiczna; analiza statyczna; badanie in situ; kolej dużych prędkości; konstrukcja mostowa; prędkość pojazdu

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 66, nr 3
• Strony: 265--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Jukowski M.

• Lublin University of Technology, Faculty of Civil Engineering and Architecture, Lublin, Poland

autor

Zbiciak A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland

autor

Skulski B.

• ATEST SP.J. Akredytowane Laboratorium Badawcze, Jaworzno, Poland

Bibliografia

• 1. O. S. Salawu, C. Williams, „Review of full-scale dynamic testing of bridge structures”, Engineering Structures Volume 17, Issue 2, February 1995, Pages 113-121.
• 2. Zhou et al., “Dynamic analysis of a high-speed train operating on a curved track with failed fasteners”, J Zhejiang Univ-Sci A (Appl Phys & Eng) 2013 14(6):447-458.
• 3. H. Alaylioglu, Ayse Alaylioglu, “Dynamic structural assessment of a highway bridge via hybrid FE model and in situ testing”, Computers & Structures Volume 63, Issue 3, May 1997, Pages 439-453.
• 4. Hanyun Liu, Zhiwu Yu, Wei Guo, “A Fast Modeling Technique for the Vertical Train-Track-Bridge Interactions”, Shock and Vibration Volume 2019, Article ID 5392930, 14 pages.
• 5. MF. Green, D. Cebon, “Dynamic interaction between heavy vehicles and highway bridges”, Computers and Structures 1997;62(2):253-64.
• 6. ES. Hwang, AS. Nowak, “Simulation of dynamic load for bridges”, J Struct Eng ASCE 1991:117:1413-34.
• 7. M. Kawatani, S. Nishiyama, Y. Yamada, “Dynamic response analysis of highway bridges under moving vehicle”, Tech Rep Osaka Univ 1993;43(2137):109-18.
• 8. Ch. W. Kim, M. Kawatani, K. B. Kim, “Three-dimensional dynamic analysis for bridge–vehicle interaction with
• 9. A. Wiriyachai, K. H. Chu, K. Garg, “Bridge impact due to wheel and track irregularities”, J. Eng. Mech. ASCE, 108 (1982), pp. 648-667.
• 10. H. Xia, N. Zhang, G. De Roeck, “Dynamic analysis of high speed railway bridge under articulated trains”, Computers and Structures 81 (2003) 2467–2478.
• 11. H. Xia, “Dynamic interaction of vehicles and structures”, Science Press, Beijing (2002).
• 12. Y. B. Yang, J. D. Yau, “Vehicle–bridge interaction element for dynamic analysis”, J. Struct. Eng. ASCE, 123 (11) (1997), pp. 1512-1518
• 13. H. Zobel, A. Zbiciak, R. Oleszek, R. Michalczyk, P. Mossakowski, “Numerical identification of the dynamic characteristics of a steel-concrete railway bridge”, Drogi i Mosty, Vol. 13 nr 3, 2014, ss. 275-301.
• 14. A. Zbiciak, R. Olszek, R. Michalczyk, “Dynamics of an orthotropic railway bridge in the light of European standards”, Archives of Civil Engineering vol. 62, nr 2, 2016, ss. 265-282.
• 15. P. Olaszek, “Cyfrowe metody pomiarowe w zastosowaniu do badań mostów”, Wyd. Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, Warszawa 2015.
• 16. W. Szcześniak, “Inercyjne obciążenia na belkach i płytach. Przegląd podstawowych pozycji literatury”, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Budownictwo 1990, z. 112, Warszawa, pp. 7-75.
• 17. M. Ataman, W. Szcześniak, “Vibrations of a Non-Homogenous Timoshenko Beam on a Two - Parameter Foundation Subject to a Moving Load”, Vibration Problems, ICOVP Praga 2011, pp. 149-154.
• 18. L. Fryba, “Dynamics of Railway Bridges”, Thomas Telford, London 1999.
• 19. Y. B. Yang, J. D. Yau, Y. S. Wu, “Vehicle-Bridge Interaction Dynamics. With Applications to High-Speed Railways”, World Scientific 2004.
• 20. PN-EN 1990:2004; Basics of structural design.
• 21. PN-EN 1991-2: Actions on the structure - Part 2. Movable loads on bridges.
• 22. M. Jukowski, K. Śledziewski, M. Hypki, “Assessment of the impact of vibrations on the track surface from impact loads”, MATEC Web of Conferences.- 2019, vol. 252, s. 1-5.
• 23. M. Jukowski, E. Błazik-Borowa, J. Bęc, J. Bohatkiewicz, “Dynamic structural parameters verification on the example of theoretical analysis and in situ tests of suspension footbridge”, MATEC Web of Conferences.- 2019, vol. 262, s. 1-7.
• 24. M. Jukowski, J. Bęc, E. Błazik-Borowa, “Identification of the numerical model of FEM in reference to measurements in situ”, AIP Conference Proceedings.- 2018, vol. 1922, nr 1, s. 150008-1-150008-10.
• 25. M. Jukowski, E. Błazik-Borowa, J. Bohatkiewicz, J. Bęc, M. Hypki, “The influence of the composite bridge exploitation on the behavior of the structure subjected to a dynamic load”, Proceedings of The 12th International PhD Symposium in Civil Engineering, Czech Technical University in Prague, Prague, Czech Republic August 29-31, 2018.- 2018, s. 477-484.
• 26. E. Błazik-Borowa, J.Szer, A. Borowa, A. Robak and M. Pieńko, “Modelling of load-displacement curves obtained from scaffold components tests”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences.- 2019, vol. 67, nr 2, s. 317-327.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).