Wpływ dużych prędkości w analizie stochastycznych drgań mostu kolejowego z losowo zmienną sztywnością podsypki

• Autorzy: Bryja D. , Hołubowski R.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.26

Warianty tytułu

EN

High speed effects in stochastic vibration analysis of railway bridge with randomly varying ballast stiffness

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem pracy jest analiza drgań belkowego mostu kolejowego z nawierzchnią podsypkową, obciążonego przejazdami pociągu z dużymi prędkościami. W analizie uwzględniono losowe zmiany sztywności podsypki wzdłuż toru kolejowego. Przedstawiono dynamiczny model pociągu, składający się z pojazdów szynowych o 6 stopniach swobody i wyprowadzono równania drgań układu: dźwigar mostowy – nawierzchnia podsypkowa – pociąg. Stosując metodę Monte Carlo wyznaczono przebiegi czasowe wartości oczekiwanych i odchyleń standardowych, dotyczących przemieszczeń i przyspieszeń drgań. Przedstawiono wykresy ilustrujące zależność maksymalnych wartości badanych charakterystyk probabilistycznych od prędkości pociągów. Na podstawie analizy wyników obliczeń sformułowano wnioski dotyczące oceny wpływu dużych prędkości na: a) wartości oczekiwane ugięć i przyspieszeń toru i dźwigara, b) odchylenia standardowe jako miary rozrzutu drgań, spowodowanego losowymi zmianami sztywności podsypki.

EN

The paper is devoted to vibration analysis of railway beam bridge with ballasted track under high-speed train passage. Along track random variations of the ballast stiffness are taken into account in the analysis. The dynamic model of the train, consisting of vehicles with 6 internal degrees of freedom each, is presented, and then, equations of motion of the bridge girder – ballasted track – train system are derived. Time histories of expected values and standard deviations are calculated with the use of Monte Carlo method, on the basis of numerical simulations performed for displacements and accelerations of bridge and track vibrations. Maximal values of these time-dependent probabilistic characteristics are shown on graphs in dependence on the train speed. Basing on an analysis of presented numerical results, the concluding remarks are formulated in order to estimate high speed effects on: a) expected values of bridge and track displacements and accelerations, b) standard deviations being a measure of vibration scattering due to random variations of the ballast stiffness.

Słowa kluczowe

PL

most kolejowy; kolej dużych prędkości; analiza drgań; analiza stochastyczna; podsypka; sztywność

EN

railway bridge; high speed railway; vibration analysis; stochastic analysis; ballast; stiffness

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 2
• Strony: 15--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il.

Twórcy

autor

Bryja D.

• Instytut Inżynierii Lądowej, Politechnika Wrocławska

autor

Hołubowski R.

• Instytut Inżynierii Lądowej, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Andersen L., Nielsen S.R.K.: Vibrations of a track caused by variation of the foundation stiffness, Probabilistic Engineering Mechanics, vol. 18, 2003, pp. 171-184.
• [2] Au F.T.K., Wang J.J., Cheung Y.K.: Impact study of cable-stayed railway bridge with random rail irregularities, Engineering Structures, vol. 24, no. 5, 2002, pp. 529-541.
• [3] Biondi B., Muscolino G., Sofi A.: A substructure approach for the dynamic analysis of train – track – bridge system, Computers and Structures, vol. 83, 2005, pp. 2271-2281.
• [4] Bryja D., Hołubowski R.: Modelowanie belkowych mostów kolejowych z zastosowaniem metody GFEM. Część I. Sformułowanie teoretyczne, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, seria Budownictwo i Inżynieria Środowiska, nr 283, z. 59, 2012, s. 5-19.
• [5] Bryja D., Hołubowski R.: Losowe zmiany sztywności podsypki w analizie drgań zespolonego mostu kolejowego, Przegląd Komunikacyjny, nr 12, 2013, s. 30-35.
• [6] Bryja D., Hołubowski R.: GFEM modelling and Monte Carlo solutions for railway bridge with random track ballast, Proc. of the Fourteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, Civil-Comp Press, Stirlingshire, United Kingdom, 2013, doi:10.4203/ccp.102.21.
• [7] Bryja D., Hołubowski R., Gisterek I.: Railroad vehicle modelling in probabilistic vibration analysis of a railway bridge with randomly fluctuating track ballast stiff ness, Proc. of the 9th European Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014, Porto, Portugal, 30th June – 2nd July 2014 (in print).
• [8] Dahlberg T.: Railway track stiffness variations – consequences and countermeasures, International Journal of Civil Engineering, vol. 8, no. 1, 2010, pp. 1-12.
• [9] Klasztorny M.: Dynamika mostów belkowych obciążonych pociągami szybkobieżnymi, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005.
• [10] Sobczyk K., Spencer B.F.: Stochastyczne modele zmęczenia materiałów, PWN, Warszawa 1996.
• [11] Yang Y.B., Yau J.D., Wu Y.S.: Vehicle-bridge interaction dynamics: with applications to high-speed railways, World Scientific, Singapur 2004.
• [12] Yau J.D., Yang Y.B., Kuo S.R.: Impact response of high speed rail bridges and riding comfort of rail cars, Engineering Structures, vol. 21, 1999, pp. 836-844.
• [13] PN-EN 1990:2004/A1:2008 – Podstawy projektowania konstrukcji – Załącznik A2.