Determination of the design model for simulating vibrations of steel beam bridges under moving trains

• Autorzy: Podwórna M.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczenie modelu projektowego do symulacji drgań belkowych mostów stalowych obciążonych przejeżdżającymi pociągami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with single-track, single-span, simply supported steel railway bridges with two plate steel girders and a ballasted closed platform; they are called stee/ beam bridges for short. A simplified model, i.e. a design model, of the bridge-track-moving train system is constructed that simulates dynamic processes with the accuracy acceptable in practice. A physical non-linear high-performance planar model of the system reflecting its all main structural features and mechanical properties and simulating dynamic processes with high accuracy is applied as a comparative model. In a high-performance model, there are taken into account, among other things, the Timoshenko effects in the superstructure, physically nonlinear properties of the ballast layer and fasteners, vertical inertia forces of moving wheel sets, the first- and the second-stage suspensions of rail-vehicles. Six main simplifications of the high-performance model, creating the simplified models, are considered. Dynamic analysis of the bridge-track-moving train system, aimed at determining the design model, has been carried out for a series-of-types of steeł beam bridges.

PL

W artykule rozpatruje się jednotorowe, jednoprzęsłowe, swobodnie podparte stalowe belkowe mosty kolejowe z dwoma pełnościennymi dźwigarami głównymi i balastowanym pomostem zamkniętym. Celem pracy jest wyznaczenie tzw. modelu projektowego układu most-tor-pociąg ruchomy, tj. modelu z uproszczeniami dopuszczalnymi z inżynierskiego punktu widzenia. Jako model porównawczy przyjęto tzw. model quasi-ścisły, odwzorowujący wszystkie główne cechy i właściwości mechaniczne układu oraz symulujący z dużą dokładnością drgania układu w płaszczyźnie pionowej. Model quasi-ścisły uwzględnia m.in. efekty Timoshenki w konstrukcji nośnej, fizycznie nieliniowe właściwości podsypki i przytwierdzeń szyn do podkładów, pionowe siły bezwładności ruchomych zestawów kołowych, zawieszenia pierwszego i drugiego stopnia pojazdów szynowych. Rozpatrzono 6 głównych uproszczeń modelu quasiścisłego, które tworzą modele uproszczone. Analizę dynamiczną układu most-tor-pociąg ruchomy, ukierunkowaną na wyznaczenie modelu projektowego, wykonano na typoszeregu belkowych mostów stalowych.

Słowa kluczowe

EN

steel beam railway bridge; moving train; design model

PL

mosty

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 4, no 1
• Strony: 57--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Podwórna M.

• Wrocław University of Technology, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Klasztorny M., Vibrations of single-track railway bridges caused by trains moving at high speeds (in Polish), Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 1987.
• [2] Niemierko A.: Some design and performance problems related to behaviour of bridge structures on high speed railway lines, Arch. Civil Eng., 1996, Vol. 42, No. 4, 401–423.
• [3] Matsuura A., Dynamic behaviour of bridge girder for high speed railway bridge, RTRI Quarterly Reports, 1979, Vol. 20, No. 2.
• [4] Klasztorny M., Langer J.: Dynamic response of single-span beam bridges to series of moving loads, Earthquake Eng. & Struct. Dynamics, 1990, Vol. 19, No. 8, 1107–1124.
• [5] Fryba L.: Dynamics of railway bridges, Academia, Praha, 1996.
• [6] Clark G. et al., Bridge No 9 at Brotherton, Report TM CES 142, British Rail Research, 1990.
• [7] ERRI D 181/DT 329, Lateral forces on railway bridges. Parametric study, Utrecht, 1995.
• [8] Niemierko A.: Theoretical and experimental analysis of the railway bridge with an orthotropic deck (in Polish), Research Institute of Roads and Bridges Works, 1987, No. 1–2, 120–186.
• [9] Klasztorny M., Podwórna M.: New computational algorithms in dynamics of bridge– track–moving train system, CD Proceed. 2nd Europ. Conf. on Computational Mechanics ECCM-2001, Minisymp. 28, Cracow, 2001, paper 110, pp. 1–20.
• [10] Klasztorny M.: Spatial vibrations of a multi-span railway steel bridge under a train moving at high speed, Arch. Civil Eng., 2000, Vol. 46, No. 2, 287–311.
• [11] Klasztorny M.: Finite beam elements of Euler and Timoshenko type (in Polish), Computer Methods in Civil Eng., 1992, Vol. 2 7–32.
• [12] Klasztorny M., Myślecki K., Machelski Cz., Podwórna M.: Dynamic analysis of a seriesof-types of steel beam bridges loaded with fast train (in Polish), Proc. 48th Conference of Polish Academy of Sciences, 2002, Vol. 1, pp. 85–92, Krynica.
• [13] Machelski Cz.: A series-of-types of steel railway bridges, Report SPR No. 135/01, Inst. of Civil Eng., Wrocław Univ. Technol., Wrocław, 2001.
• [14] Polish Standards, 1982. PN-82/S-10050. Bridges. Steel structures. Design.
• [15] Polish Standards, 1985. PN-85/S-10030. Bridges. Loads.
• [16] Ahlbeck D.R. et al.: The development of analytical models for railroad track mechanics, Proc. Symp. on Railroad Track Mechanics, 1975, 239–263.
• [17] Dukkipati R.V., Amyot J.R.: Computer aided simulation in railway dynamics, Series: Mechanical Engineering, Marcel Dekker, Inc., New York–Basel, 1988.
• [18] Esveld C.: Modern railway track, Esveld Press, Germany, 1989.