Analiza wpływu współczynników sprężystego podłoża dwuparametrowego na ugięcia podkładu kolejowego

• Autorzy: Bednarek W.

Warianty tytułu

EN

Analysis of elastic two-parameter foundation factors influence on deflection of railway sleeper

• Konferencja: Drogi Kolejowe 2013 = Railways 2013 (23-25.10.2013 ; Krynica Zdrój, Polska)
• Języki publikacji: PL EN

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), sprężyste podłoże jedno- lub dwu-parametrowe podłoża podkładów, zmienną wartość współczynników podłoża, nacisk przekazywany z szyny na podkład, zmienny podczas eksploatacji toru kolejowego oraz charakter przekazywanego nacisku z szyny na podkład (np. skupiony lub ciągły). W artykule podjęto zagadnienie pracy podkładu kolejowego o zmiennej sztywności po jego długości. Podkład traktowany jest jako belka BE (Bernoulli-Euler’s beam) spoczywająca na podłożu dwuparametrowym. Obliczenia przeprowadzono metodą elementów skończonych, korzystając z macierzy sztywności analizowanego elementu. Przeanalizowano wpływ wybranych parametrów podłoża i toru na pracę podkładu kolejowego (ugięcia i momenty zginające). Wyniki obliczeń porównano z podkładem kolejowym o zastępczej, stałej sztywności. Określono również wartości parametrów podłoża dwuparametrowego na podstawie ugięcia podkładu ze szczególnym uwzględnieniem współczynników podłoża E_s i υ_s (moduł i współczynnika Poissona gruntu).

EN

The main task of the sleepers is to take the pressure transmitted from the wheels of rail rolling stock and transfer them to the ballast. In the analysis of sleepers work in particular the following main parameters are taken into account: varying along the length stiffness of substrate, the contact between the ballast and the sleeper (eg. friction), the elastic substrate of one-or two-parameter ground sleepers, variable coefficients of the substrate, the pressure transmitted from the rail the base that is variable during rail operation and the nature of the rail pressure transferred onto a substrate (eg, concentrated or continuous). The issue of the work of sleeper of variable stiffness along its length has been presented in the paper. The sleeper is treated as a BE beam (Bernoulli-Euler’s beam) that resting on two-parameter foundation. The calculations have been performed using the finite element method and stiffness matrix for the analysed element. The influence of selected parameters of the foundation and track on the work of sleeper (deflection and bending moments) has been discussed. The results of calculation have been compared with the alternative sleeper of the permanent stiffness. The parameters of the two-parameter foundation have been determined based on the deflection of the sleeper with particular emphasis on the Es and us coefficients of the substrate (modulus and Poisson’s ratio of the ground).

Słowa kluczowe

PL

podłoże dwuparametrowe; ugięcie podkładu betonowego; współczynniki sprężystego podłoża dwuparametrowego

EN

two-parameter foundation; deflection of concrete sleeper; factors of elastic two-parameter foundation/ substrate

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej. Oddział w Krakowie
• Czasopismo: Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 2(101)
• Strony: 29--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bednarek W.

• Politechnika Poznańska, Zakład Budowy Mostów i Dróg Kolejowych, ul. Piotrowo 5, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] 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.
• [2] Bałuch H., Sposoby wyznaczania charakterystyk podłoża kolejowego. Problemy Kolejnictwa z. 39, Warszawa, WKiŁ 1967.
• [3] Bałuch M., Estymacja nierówności toru kolejowego. Archiwum Inżynierii Lądowej, 1989, nr 3-4.
• [4] Bałuch M., Ustalanie dopuszczalnych nacisków osi i maksymalnych prędkości na liniach PKP. Prace Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa, zeszyt 139, Warszawa, 2003,
• [5] Basiewicz T., Tor kolejowy na podkładach betonowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1963.
• [6] Basiewicz T., Nawierzchnia kolejowa z podkładami betonowymi. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1969.
• [7] Beaufait F. W., Hoadley P. W., Analysis of elastic beams on nonlinear foundation. Computers&Structures, Vol. 12, No. 5, 1980.
• [8] Bednarek W., The analysis of the influence of variable roadbed stiffness and support of railway sleeper on its work. Foundations of Civil and Environmental Engineering (FCEE), Poznan University of Technology, No. 13, 2010.
• [9] Bednarek W., 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.
• [10] Buczkowski W., Rozwiązywanie belek o zmiennej sztywności metodą różnic skończonych. Architectura, 8 (3-4), 2009.
• [11] Celep Z., Demir F., Symmetrically loaded beam on a two-parameter tensionless foundation. Structural Engineering and Mechanics, Vol. 27, No. 5, 2007.
• [12] Eisenberger M., Yankelevsky D. Z., Exact stiffness matrix for beams on elastic foundation. Computers&Structures, Vol. 21, No. 6, 1985.
• [13] 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.
• [14] Mullapudi R., Ayoub A., Nonlinear finite element modeling of beams on two-parameter foundations. Computers&Geotechnics, 37, 2010.
• [15] Pawłowski M., Zależność wskaźnika zagęszczenia od wskaźnika odkształcenia kruszyw na podstawie próbnych obciążeń płytą statyczną. Rozprawa doktorska, Poznań, 2011.
• [16] PKP. Przepisy Id-1 (D-1) Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na liniach kolejowych, Warszawa, 2005.
• [17] PN-B-03264,2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie, Warszawa 2002.
• [18] Sancewicz S., Nawierzchnia kolejowa. Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2010.
• [19] Szafrański W., Pionowe odkształcenia dynamiczne rozjazdu kolejowego. VII Konferencja Naukowa „Drogi kolejowe’93”, Wrocław-Szklarska Poręba, 1993.
• [20] Szumierz W., Wpływ odkształceń podłoża górniczego na pracę podkładu betonowego. Drogi Kolejowe nr 4/91.
• [21] 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.
• [22] 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.
• [23] Towpik K., Infrastruktura drogi kolejowej. Obciążenia i trwałość nawierzchni. Biblioteka Problemów Eksploatacji. Warszawa-Radom, 2006.