Analiza pracy podkładu kolejowego INBK-7 na podłożu 2-parametrowym metodą elementów skończonych

• Autorzy: Bednarek W.

Warianty tytułu

EN

Work analysis of INBK-7 railway sleeper on two-parameter foundation by FEM

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym zadaniem podkładów kolejowych jest przejęcie nacisków przekazywanych z szyn od kół taboru kolejowego i przekazanie ich na podsypkę. W analizie pracy podkładów kolejowych uwzględnia się przede wszystkim następujące podstawowe parametry: - zmienna na długości sztywność podkładu, - kontakt pomiędzy podsypką a podkładem (np. tarcie), - podłoże jedno- lub dwu-parametrowe podłoża podkładów, - zmienna wartość współczynników podłoża, - nacisk przekazywany z szyny na podkład, zmienny podczas eksploatacji toru kolejowego, - charakter przekazywanego nacisku z szyny na podkład (np. skupiony lub ciągły). W pracy podjęto zagadnienie pracy podkładu kolejowego o zmiennej sztywności po jego długości. Podkład traktowany jest jako belka BE (Bernoulli-Euler beam) spoczywająca na podłożu dwuparametrowym. Obliczenia przeprowadzono metodą elementów skończonych (podkład podzielono na 80 elementów), korzystając z macierzy sztywności analizowanego elementu. Przeanalizowano wpływ wybranych parametrów podłoża i toru na pracę podkładu kolejowego. Analiza obejmuje wielkości statyczne, w szczególności wartości ugięcia i momentów zginających.

EN

The main job of a railway sleeper is to sustain rail forces from wheels of rolling stock and transfer them to the ballast bed. During the analysis of railway sleeper work the following basic parameters are considered: - variable sleeper stiffness per length, - contact between foundation and sleeper (arising friction), - one- and two-parameter foundation, - variable values of foundation coefficients, - variable force transferred from rail to sleeper during railway track operation, - form of transferred pressure from rail to sleeper (f.e. concentrated or continuous). - nonsymmetrical load transferred from rail to sleeper. In paper a work problem of railway sleeper at variable stiffness per its length is considered. Sleeper is treated as Bernoulli-Euler’s beam (BE beam) lain at two-parameter foundation. Calculations were carried out by FEM (sleeper was divided on 80 elements), making use from stiffness matrix of element. Influence of selected parameters of foundation and railway track on sleeper work were analysed. Analysis includes a static quantities, particularly values of railway sleeper deflection and bending moment.

Słowa kluczowe

PL

podkład kolejowy; INBK-7; podłoże 2-parametrowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 15
• Strony: 23--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bednarek W.

• Politechnika Poznańska - Instytut Inżynierii Lądowej

Bibliografia

• 1. Akӧz A.Y., Aksoydan M.: Transfer and stiffness matrix for Timoshenko beams on elastic foundations. ARI The Bulletin of the Istanbul Technical University, Vol. 54, No. 3, 2004.
• 2. Al-Azzawi A.A., Shaker A.S.: Finite difference analysis of curved deep beams on Winkler foundation. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 6, No. 3, 2011.
• 3. Bałuch H.: Sposoby wyznaczania charakterystyk podłoża kolejowego. Problemy Kolejnictwa z. 39, Warszawa, WKiŁ, 1967.
• 4. Bałuch M.: Estymacja nierówności toru kolejowego. Archiwum Inżynierii Lądowej, 1989, nr 3-4.
• 5. Bałuch M.: Ustalanie dopuszczalnych nacisków osi i maksymalnych prędkości na liniach PKP. Prace Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa, zeszyt 139, Warszawa 2003.
• 6. Basiewicz T.: Tor kolejowy na podkładach betonowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1963.
• 7. Basiewicz T.: Nawierzchnia kolejowa z podkładami betonowymi. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1969.
• 8. Beaufait F.W., Hoadley P.W.: Analysis of elastic beams on nonlinear foundation. Computers&Structures, Vol. 12, No. 5, 1980.
• 9. Bednarek Wł.: Influence analysis of variable roadbed stiffness and support of railway sleeper on its work. Foundations of Civil and Environmental Engineering, Poznań University of Technology (w recenzji).
• 10. Bednarek Wł.: Analiza wpływu podłoża i sposobu podparcia na pracę podkładu kolejowego. Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej (Archives of Institute of Civil Engineering), Poznań University of Technology, 9/2011.
• 11. Buczkowski W.: Rozwiązywanie belek o zmiennej sztywności metodą różnic skończonych. Architectura, 8 (3-4), 2009.
• 12. Celep Z., Demir F.: Symmetrically loaded beam on a two-parameter tensionless foundation. Structural Engineering and Mechanics, Vol. 27, No. 5, 2007.
• 13. Dz. U. Rz. P., Nr 151, Poz. 987: Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie, Warszawa, dnia 15 grudnia 1998 r.
• 14. Eisenberger M., Yankelevsky D.Z.: Exact stiffness matrix for beams on elastic foundation. Computers&Structures, Vol. 21, No. 6, 1985.
• 15. Ganowicz G., Lewandowski R., Świtka R., Ładzińska-Depko M.: Analiza belki na podłożu sprężysto-plastycznym z więzami jednostronnymi, Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej Nr 31, Poznań 1988.
• 16. Gilewski W., Gomuliński A.: Physical Shape Functions: A New Concept in Finite Elements, FEN, No. 3, 1990.
• 17. PKP. Przepisy Id-1 (D-1) Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na liniach kolejowych, Warszawa 2005.
• 18. PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie, Warszawa 2002.
• 19. Sancewicz S.: Nawierzchnia kolejowa. Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2010.
• 20. Szafrański W.: Pionowe odkształcenia dynamiczne rozjazdu kolejowego. VII Konferencja Naukowa „Drogi kolejowe’93”, Wrocław-Szklarska Poręba 1993.
• 21. Szumierz W.: Wpływ odkształceń podłoża górniczego na pracę podkładu betonowego. Drogi Kolejowe nr 4/91.
• 22. Teodoru I-B., Muşat V.: Beam elements on linear variable two-parameter elastic foundation. Buletinul Institutului Politehnic Din Iaşi, Tomul LIV (LVIII), Fasc. 2, 2008.
• 23. Ting B.Y.: Finite beams on elastic foundation with restraints. J. Struct. Div. (Journal of Structural Engineering), Proc. ASCE (American Society of Civil Engineers), 108, 1982.