автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Нормативная вертикальная нагрузка от подвижного состава для проектирования усиления железнодорожных мостов

петербургским

государственный университет путей сообщения

ТПГ™Ш1--

На правах рукопмсп

РУПАСОВА Инна Владимировна

УДК 624.21.059:625(043.3)

НОРМАТИВНАЯ ВЕРТИКАЛЬНАЯ НАГРУЗКА ОТ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСИЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Специальность 05.23.15 — Мосты и транспортные

тоннели

А в т о р е ф е р а г диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

санкт-петербург

1903

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте мостов н кафедре мостов Петербургского государственного университета путей сообщения.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Ю. Г. КОЗЬМ И н

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В. О. ОСИПОВ;

кандидат технических наук А. И. БОГАТЫРЕВ

Ведущее предприятие — Государственный институт по проектированию инженерных сооружений и промышленных предприятий путевого хозяйства и геологическим изысканиям (ГИПРОТРАНСПУТЬ, Петербургский филиал).

Защита состоится « ¡'1 3 0

в . . часов на заседании специализированного совета Д 114.03.04 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ауд. 3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Университета.

Автореферат разослан . 1993 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета Университета.

Ученый секретарь специализированного совета, канд. техн. наук, доцент

И. М. ЧЕРНЕВЛ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА PABOTJ

Актуальность темы. На сети действующих железных дорог эксплуатируется большое количество мостов с пролетным строениями, спроектированными по нормам кища прошлого л начала текущего столетия. Грузоподъемность этих пролетных строении, как правило, недостаточна для пропуска обращающегося в настоящее время и перспективного подвижного состава. Б то жз время железные дороги нашей страны в 1992 году получили всего 3 % сродств на искусственнее сооружения из общего объема финансирования ремонтных работ, тогда как в 1991 году на эти цели направлялось не менее 10 %. Такое сокращение финансирования может затянуть полную замену пролетных строений, построенных по расчетным нормам 1884 -1907 гг., до 2035 г. вместо 20Ш г., как это било ранее предусмотрено программой МПС. В связи с этим в блихайиео время следует ожидать существенного увеличения объемов усиления старых пролетных строений.

Несмотря на большое число работ по теории л практике усиления эксплуатируемых мостов, в стране до сих пор но имеется спе-цяаяышх норм, рогламентирупгзх правила проектирования усиления, нет и обоснованных нормативных временных подвижных нагрузок, на пропуск которых необходимо рассчитывать усиление мостов. Поэтому проектирование усиления пролэтннх строений ведется на нагрузки, выбираемые в соответствий с опытом отдельных проектных организаций.

Нагрузку CI4, прлкэняемуа при проектировании новых мостов, использовать для усиления нецелесообразно, поскольку она разработана на основе огибающей эквивалентных нагрузок от подвимюго состава далекой перспективы. Старые жэ пролотныо строения по техническим и экономическим сосбреаояпям нерационально усилять на длительную перспективу. Расчотнно нагрузки на усиление мостов следует связывать с предполагаемой длительностью эксплуатация старого пролетного строоштя после ого усиления.

Разработка нормативной временной вертикальной нагрузки от подвижного состава для проектирования усиления лелознодорог.пнх мостов представляется весьма актуальпой. Репояяэ этой задачи требует выполнения комплекса исследований по выбору а обоснованию форги и величины такой нагрузки с разработкой рег:смандацпй

по практическому ее применению при проектировании.

Диссертационная работа выполнялась в НИИ мостов по плану научно-исследовательских работ в соответствии с приказом ШС № П-4134 от 7.02.84 "Разработка Руководства по усилению металлических пролетных строений железнодорожных мостов".

Цель работы заключается в разработке нормативной вертикальной нагрузки от подвижного состава для проектирования усиления железнодорожных мостов (нагрузки для усиления).

Для достижения этой цели автором диссертации выполнены следующие работы:

- произведен анализ динамики развития осевых и погонных нагрузок подвижного состава и его воздействия на мосты; выполнено прогнозирование роста этих парамотров для определения обоснованной величины нагрузки при проектировании усиления мостов на заданный срок их дальнейшей эксплуатации;

- проанализированы отечественные и зарубежные нормативные временные вертикальные нагрузки от подвижного состава, применяемые при проектировании мостов, и выбрана наиболее рациональная форма задания нагрузки для их усиления;

- разработаны методика определения параметров рассматриваемой нагрузки и соответствующие практические рекомендации по их использованию.•

Научная новизна работы состоит:'

- в определении форш и величины нормативной вертикальной нагрузки от подвижного состава для усиления мостов на заданный срок их дальнейшей эксплуатации;

- в прогнозировании величин осешх и погонных нагрузок на мосты от подвижного состава отечественных калеэяых дорог на бли-кайшую и отдаленную перспективу.

На защиту таноортоя:

- методика определения, форма и величина нормативной нагрузки для усиления мостов;

- результаты прогноза величин особых и погонных нагрузок от келазнодорожного подвижного состава на мосты на ближайшую и отдаленную перспектив?.

Практическая! цернооть работы заключается:

- в разработка п обосновании нагрузки для усиления мостов;

- в определении перспективных осевых и,погонных нагрузок

от подлинного состава для назначения эталонного поезда и различных типов перспективных поездных нагрузок на периоды 1930 -3005 гг. я ахб - 2030 гг. для опродэлашш И8СУВ0.1 способности пролетных строений эксплуатируемых мостов, а такче выбора расчетной схем! поезда для оценки усталостной долговечности рассматриваема сооружений (на пзриод 2031 - 2060 гг.).

Аппобптид результатов работы. Оспоишо положения диссертационной работа обсуждены п одобрени на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Ленинградского инкенерно-строитэльнэго института, Ленинградского института инженеров ме-лазнодорожного транспорта, Московского института итхонеров транспорта з 19Ь4 г.; научно-технических конференциях в г. Хабаровске в 1987 г. и в 1989 г.

Основные результаты п еыводы диссертационной работы использованы в проектах Руководства по усилению металлических пролетных строений железнодорожных мостов и Методики вероятностного расчета на усталость сварных соединений и узлов пролетных строений яаяоз.чодороиых мостов, составленных НИ1 мостов,' ЛИИНТ-чт и ЖИТом.

Публикации. По результатам выполненных доследований опубликовано 1-1 работ.

Стручг.упп и объем работы. Диссертация состоит пз введения, четырех глав, общих еыводов и рекомендаций, списка использованной литорятурц и приложений.

Работа изложена на 148 с. машинописного текста, в том числе 108 с. основного текста, 20 рис., 34 табл., 39 с. приложений. В списке литературы приведено 95 источников.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулирована цель и поставлены вопросы, выносимые на защиту.

Б первой главе приведен обзор применяемых у нас в стране и за рубежом способов учета временной вертикальной нагрузки от подвижного состава при проектировании усиления келознодорощщх мостов и выбраны основные задачи исследования.

Значительным вкладом в решение вопросов, связанных с усилением и реконструкцией эксплуатируемых яелезнодорояных мостов, являются работы Т.М.Богданова, Г.К.Евграфова. В.К.Качурина,

Ю.Г.Козьмина, Н.Ф.Косореза, Н.Б.Лялина, Р.3.Маниловой, З.О.Оси-пова, К.Г.Протасова, А.Л.Ровного, К.Д.Савина,- О.С.Шебякина и да.

При расчете усиления железнодорожных мостов в настоящее время используются нормы на проектирование новых мостов и Руководство по определению грузоподъемности эксплуатируемых мостов. Ни в одном из этих документов нет рекомендаций по выбору рациональной нагрузки для их усиления.

В проектной практике усиления применяют перспективные 8-ос-Hue вагоны, запроектированные под габарит Т_„ или Т с погонной

Пр

нагрузкой 105 кН/м или 125 кН/гл, о также нагрузку CI4. Иногда используются эквивалентные нагрузки и классы эталонной нагрузки, соответствующей П категории грузоподъемности эксплуатируемых мостов. Такой подход к выбору нагрузки не всегда является оправданным. Следовало бы кроме перспективных вагонов учитывать такие поездные нагрузки, как локомотивы и транспортеры. Элементы пролетшх строений мостов, усиленные под 8-осные вагоны с погонной нагрузкой IU5 кН/м и 125 кН/м, не гарантируют безопасный пропуск не только перспективных, но и обращающая локомотивов с осевой нагрузкой болое 220 кН и Í50 кН соответственно, а также транспортеров с количеством осей более восьми.

Исторический анализ изменения парка подвикного состава ¡полезных дорог страны, выполненный с гочки зрения ого воздействия на пролетные строения мостов, свидетельству от о ток, что' внедрение новых локомотивов, большегрузных шести- а восьмиосных-вагонов, а также многоосных транспортеров привело нэ только к качественному, но и количественному изменению воздействия подвижного состава на мости. Так, при эксплуатации в свое время на сети железных дорог паровозов их воздействие было определяющим при расчете мостов. Следует отметить, что погонные нагрузки на мосты паровозов были значительно визе, чем вагонов. В связи с этим нормами IÜ3I г. такая закономерность предусматривалась как для проектирования новых, так и для усиления пролетных строений эксплуатируемых мостов. При создании нагрузки типа НК предполагалось, что на протяжении всого срока эксплуатации проектирупмнх в то время мостов такое положение сохранится.

С появлением на железных дорогах страны тепловозов и электровозов определяющей по воздействию на мосты стала нагрузка не от локомотивов, а от вагонов. В концо 50-х - .начале 6С-х годов при разработке известной нагрузки СК для проектирования мостов

било принято, что вагоны и локомотивы будут оказывать на мости одинаковое воздействие.

Результата выполненного анализа изменения осевых и погонных нагрузок от подвижного состава и проводенного прогноза их величины показали, что погонные нагрузки от вагонов как в настоящее время, так и в обозримом будущем будут больше, чем от локомотивов. Поэтогчу использование нагрузки СК для проектирования усиления элементов пролетных строений, имеющих длину линии влияния усилии до 20 м, приведет к существенному перерасходу металла. Кроме того, срок службы новых пролетных строений мостов, как правило, значительно больше, чем эксплуатируемых после их усиления (срок службы отдельных элементов таких пролетных строений практически исчерпан). Всё выше перечисленное дает основание сделать вывод о том, что использовать нагрузку СК для проектирования усиления мостов нецелесообразно.

Нагрузка для усиления мостов, заданная в виде таблицы эквивалентных нагрузок и классов эталонной нагрузки, соотвэтствующих грузоподъемности мостов П-й категории, также обладает рядом недостатков: во-первых, у этой нагрузки отсутствует схема; во-вторых, табличные данные для эквивалентных нагрузок и классов не ■ дифференцированы по годам эксплуатации, что приводит к усилении мостов практически на одну нагрузку, которая соответствует (по данным прогноза) примерно 15 годам эксплуатации моста после его усиления.

При разработке норн* на проектирование усиления мостов важнейшее значение тлеет установление целесообразной величины и формы задания временной вертикальной нагрузки от подвижного состава, на пропуск которой должны быть рассчитаны усиляемые пролетные строения мостов. Разработка такой нагрузки проводилась автором диссертации с учетом расчета эксплуатируемых пролетных строений по методу предельных состояний.

Во второй глава произведен долгосрочный прогноз роста осевых и погонных вертикальных нагрузок от подвижного состава. Для этой цели проведен качественный анализ динамики развития осевых и погонных нагрузок подвижного состава и проанализировано его воздействие на мосты. Определение параметров перспективного подвижного состава произведено на основа экстрзполяционного метода прогнозирования.

Исходным материалом для прогнозирования приняты временные ряды, показывающие изменение рассматриваемых параметров нагрузок. Одной из основных задач прогнозирования по методу экстраполяции с использованием временных рядов является выбор функции для аналитического выравнивания рядов (модели прогноза). При выборе такой функции произведен качественный анализ динамики развития осевых и погонных нагрузок подвижного состава.

Характерным для отечественных локомотивов является быстрый рост осевых нагрузок и медленный - погонных. Осевые нагрузки как тепловозов, так и электровозов не превышают 260 кН, а погонные нагрузки - 83,7 кН/м. Да«о для перспективного электровоза Ш83 характерно при достаточно высокой осевой нагрузке -270 кН - низкая погонная нагрузка - 65,8 кН/м. Минимальное расстояние между тележками у отечественных магистральных локомотивов равно 1850 мм, в будущем его уменьшение не предвидится, что свидетельствует о том, что и в дальнейшем при увеличении осешх нагрузок от локомотивов погонные нагрузки, если и будут увеличиваться, то незначительно.

Рост осевых нагрузок вагонов и увеличение числа их осей приводит к повышению погонной нагрузки. За последние 50 лет осевая нагрузка от вагонов увеличилась с 210 кН до 235 кН, а погонная - с 77 кН/м до 94 кН/м. Осевая нагрузка от локомотивов за тот »е период времени возросла с 220 кН до 260 кН, погбнная - с 81,0 кН/м до 83,7 кН/м. Таким образом, если при значительном изменении осевой нагрузки от локомотивов их погонная нагрузка практически не изменялась, то дахе при небольшом изменении осевой нагрузки от вагонов их погонная нагрузка изменяется значительно.

Осоша нагрузки обращающихся транспортеров растут значительно медленнее, чем погонные. Характерной особенностью отечественных транспортеров является небольшое расстояний между осями те-лекок (минимальноо - 1,1 м1, что значительно повышает воздействие транспортеров на искусственные сооружения.

Качественный анализ динамики развития нагрузок от подвижного состава показал, что как осевые, гак и погонные нагрузки за болео чем'столетний период времени имеют устойчивую тенденцию к повышению. В этой закономерности монет быть выделено (для каждого типа нагрузки) три пориода: первый и третий - медленного роста (скорость изменения осевой нагрузгл не превышает I кН/год) и второй - ускоренного роста (скорость изменения осевой нагрузки

болоэ I кН/год). Аналогичные изменения наблюдаются в изменении погонной нагрузки.

Характер изменения рассматриваемых параметров нагрузок от подвижного состава отражается графиками, изображенными на рис. I. Указанные зависимости имеют /5 -образный вид. Можно отметить, что при выбора функции для аналитического выравнивания временных рядов изменения осевых и погонных нагрузок следует учитывать предел их роста, определяемый грузоподъемностью пролетных строений, верхнего строения пути и земляного полотна.

Расчеты, связанные с поиском прогнозных точек, производились на ЭШ как с учетом аномальных точек, так и без них. Для поиска модели прогноза использованы II возможных функций, приводящихся к линейному виду и полиному второй степени. Часть наиболее приемлемых таких функций приведены в табл. I. Расчет коэффициентов линейной экстраполяции произведен методом наименьших квадратов. Для определения коэффициентов уравнений, приводящихся

<

§

I

а

I £

о

е-

- -

- I - Л / - ш

/

/

/

Период, год

51 >с

п

§

1

|о

I

§

5, §

I

I

"I - ж /

13

/ -

/

/

ж

ж

период, год

Рас. I. Характер изменения нагрузок подвижного состава

к полиному второй степени, использована система линеиных уравнений.

Выполненные расчеты показали, что выбранный набор функций является вполне достаточным, чтобы описать любые временные изма-нения величин нагрузок. Ошибка прогноза определена доверительным интервалом, вычисленным как произведоние табличного значения статистики Стькщэнта и среднеквадратичной ошибки прогноза

( •¿±•3,,).

}&бор модели прогноза осевых и погонных нагрузок подвижного состава по результатам расчетов производился в два этапа. На первом этапа из одиннадцати функций прогноза виоиралнсь тх>и, имеющие минимальные отклонения. На втором этапе производился анализ трех функций с учетом результатов исследований изменения осевых и погонных нагрузок за весь период развития подвижного состава и выбор одной из них. Анализ показал, что приведенные в табл. I

Таблица I Экстраполяционные функции, приводящиеся к линейному виду

Функция Преобразование Вид функции

Гиперболическая У а У^бТо

1 ¿

Экспоненциальная V к к 1+а •

^А'+а-ё*

Логистическая ?7 г+а-е'5* а-о~ У к

г

функции, принятою за модели прогноза, хорошо описывают используемые фактические данные.

На основании проведенных расчетов получены величины отклонений аппроксимирующих функций от значений временных рядов, которые не превысили 4 %, что свидетельствует об удачном выборе модели прогноза.

Полученные результаты прогноза приведены в табл. 2.

Таблица 2 Ожидаемые осевые и погонные вертикальные нагрузки от подвижного состава

Наименование -р0_ Величина нагрузки

ПОДВИЖНОГО ттппт-ночп -7~

состава прогноза осевой, кН погонной, кН/м

277 91

290 93

297 94

315 97

2G05 . ' 255 104

Вагоны 2020 ■ 265 НО

2030 271 114

2060 288 121

258 140

265 149

270 153

282 162

На основании анализа обращающегося и перспективного подвпи-ного состава, а также результатов принятой на железных дорогах страны его классификации по воздействию на мосты (рис. 2) отмечено:

- локомотивы оказывал? максимальное воздействие на элементы пролетных строений мостов, тлеющих длины загруяонпя линий влияния но более 1-го метра, транспортеры - от 1-х до 60 м, вагоны - от 60 м и более;

- расстояния тлежду осяул тележек у вагонов и транспортеров изменяются от 1,1 и до 1,85 м;

- даго при незначительном изменении расстояний меяду ося:ля

2005

Локомотивы 2020

2030

2060

2005

Транспортеры 2020

2030

2060

О' 5 10 £О 4О 60 £0 100 12Д Ш 163 1S0 2ÜO Длика загружжия, Л, ai

Piic, 2. Огибаищио классов обрацатщихся и перспективных железнодорожных нагрузок по их воздействии на мосты: I - перспективные вагоны габарита Т с погонной нагрузкой до 125 кН/м; 2 - перспек-тпвшо вагоны габарита Тпр с погонной нагрузкой до 105 кЦ/м; 3 - перспективные транспортеры грузоподьемностьа до 700 т; 4 -обращающиеся транспорторы грузоподъемность*) до 300 т в составе поезда о 8-остщя вагонами; 5 - обращающиеся вагоны габарита IT; 6 - сплотки обращающихся электровозов и тепловозов; 7 - обращающиеся 8-ш и б-оспыо транспорторы, следующие в состава поезда с 4-осшш вагонал!; 8 - обращающиеся транспортера грузоподъемностью от 300 до 500 г

тележек подвижного состава происходят значительные изменения в величинах эквивалентных нагрузок и классов;

- погонные нагрузки от обращающихся вагонов достигают 94,2 кН/м, транспортеров - 122,6 кН/м, а на группе тележек транспортеров - 171 кН/м.

В тротаей главе произведен анализ формы задания отечественных и зарубежных нормативных временных вертикальных нагрузок и определена наиболее рациональная форма задания нагрузки для усиления мостов. При этом было учтено следующее. Максимальное воздействие на пролетные строения при длине загружения линий влияния элементов не более одного метра оказывают локомотивы (при существующих расстояниях между осями локомотивных тележек на такой длине помещается одна ось). Следовательно, в разрабатываемой схеме нормативной нагрузки для учета воздействия на мосты локомотивов достаточно иметь один сосредоточенный груз.

Максимальное воздействие на элементы пролетных строений при длино загруяения линий влияния более одного метра, но менее 60 м оказывают транспортеры, а вагоны - при длина более 60 м. В связи с тем, что расстояния между осями тележек вагонов и транспортеров изменяются в довольно широких пределах (1,1 - 1,85 м), их воздействие на мосты нельзя учесть одной группой сосредоточенных грузов. Это воздействие целесообразно смоделировать в схеме нормативной нагрузки участками равномерно распределенной нагрузки различной интенсивности (погонше нагрузки от вагонов на 30 % выше, чем транспортеров, а на группе тележек - до 80 %).

Основные схем; нормативной временной вертикальной нагрузки от подвижного состава, применявшиеся как в нашей стране, так и за рубежом для проектирования новых и усиления эксплуатируемых пролетных строений мостов, приведены на рис. 3. Анализ этих схем показал, что все схемы имеют ряд недостатков, затрудняющих пх применение при проектировании усиления пролетных строений мостов. По результатам проведенных исследований установлено, что наиболее рациональной формой задания нагрузки для проектирования усиления мостов является схема, состоящая пз одного сосредоточенного груза (учитывающего воздействие локомотивов) и симметрично расположенных относительно сосредоточенного груза участков распределенной нагрузки различной интенсивности (учитывающих воздействие вагонов а транспортеров, см. рис. 3.7),

14

СК

мпшшш нннипинп

Неограниченной. длины 1 Неограниченней длины

Р>РгР,Ра

ш

Неограниченной длины

, Неограничен-С_ ноц сланы

\ 11 и .жш

л нйогваничан- нса еш/'Ч ..

7 к г 1 1 1 кг

Неограниченной аланы а с 4- а неограниченной длины

Рас. 3. Срособы задания норматибной Временной Ьертикальной нагрузка от подбижного состава

в четвертой главе приведанн методика определения нагрузки для усиления мостов и рекомендации по ее выбору на заданный срок их дальнейшей эксплуатации. Кроме того, даны рекомендации по применению предлагаемой нагрузке в проектной практике.

Но результатам проведенных исследований установлено, что наиболее рациональной формой задания нагрузки для усиления мостов, определяющей воздействие на них поэздных нагрузок, является схема 7 (см. рис. 3).

Для определения параметров нагрузки Р , А0 , С , О. необходимо установить:

- максимальные значения осевых и погонных нагрузок подвижного состава на период эксплуатации моста после его усиления;

- огибающие классов поездных нагрузок, имеющих максимальные значения осевых и погонных нагрузок на период эксплуатации моста.

Расчеты, связанные с определением параметров нагрузки для усиления мостов, прог,едены для срока службы моста посла его усиления, равного 30 годам, и более короткой слумбн - 15 и менее лот. По результатам проведенного прогноза и анализа подвижного состава выделены две условные группы нагрузок (табл. 3): первая включает подвижной состав с максимальными осевыми и погонными нагрузкам на период эксплуатации моста после усиления, равный 30 годам, а вторая - соответственно 15 годам.

При определении параметров Р , , А1% С , О. схемы 7 нагрузки (см. рис. 3) использована процедура аппроксимации кривых огибающих классов поездных нагрузок 1-ой и П-ой условных групп, выполненная методом наименьших квадратов.

Функция ^ ( ¿Г, Я ), соответствующая значениям классов для выбранной схемы, зависит от вектора параметров <2= О.)

При поиско аппроксимирующей функции рассматривались суммы квадратов отклонений функции У ( &,Л ) в узловых точках от заданной таблицы значений классов 1-ой и П-ой условных групп нагрузок { К: , т.е. а,Л - ) ~ К: • Как_^видно

из формулы, функция V зависит от вектора параметров О. , т.о. Vя ^(сс) . Минимум функции У7 соответствует наилучшему приближении функции У { ¿Г, Л ) к заданной таблице классов 1-ой и П-ой условных групп нагрузок { {{■ от [ Я; •

Минимизация функции Ч1 произведена методом покоординатного и случайного поиока по программе, написанной автором для

ЭШ на языке Фортран. Процедура покоординатного поиска заключалась в том, что задавались начальное значение вектора параметров й, и начальный шаг поиска £ . Затем каждый из параметров по очереди изменялся на величину е и определялось значение функции Ч^ , выбиралась совокупность параметров Ои > соответствующая наименьшему значению Ч1 . Если это значение оказывалось меньше величины функции в точке й , то в качеотве начального выбиралась точка а, и процедура поиска повторялась до тех пор, пока смещение ни по одной из координат на шаг € не приводило к уменьшению функции Ч* . После этого шаг £ уменьшался в два раза и процедура поиска повторялась. Когда шаг € становился меньше наперед заданной величины, вычисления прекращались.

По результатам проведенных расчетов получены значения параметров Р , , , С , а Для двух схем нагрузок. При сравнении классов нагрузки для усиления с огибающими классов условных групп нагрузок установлено, что расхождения превышают 15 %. Для устранения такой погрешности схема нагрузки была изменена - слева и справа от сосредоточенного груза добавлено еще по.однощ участку распределенной нагрузки (рис. 4).

Таблица 3 Максимальные значения.осевых и погонных нагрузок на период эксплуатации моста после его усиления 30 и 15 лег

Условная группа нагрузок Срок службы моста после его усиления ТИП ПОДЁЙЙНОГО Harpsзка

состава ооевая , кН погонная , кН/м

Локомотивы 300 93

I 30 Вагоны 250 125

Транспортеры грузоподъемностью 620 т и мэнае 250 120

Локомотивы 270 91

П 15 Вагоны 250 105

Транспортеры грузоподъемностью 300 т и менее 240 НО

ь. £ , * е Г* Л

неограниченной длины

Несгр^ии у?//-ной слипы г 0 , а с с а 6

Рис. 4. Предлагаемая форма задания нагрузки для усиления мостов

Схема I

Несгра/.учег/-

УС о 5,0

Ю

/во

12,0 "в ля

300кН /60

>25

/7 я «г „ "еырзничен-'¿,0 1°° длины

Схема 2

270 нН /65

ШШШж

Неограничен ной длины 5, о

5,0

В, У

5,0 _

5,0

Неограниченной д.ТШ/Ы

кН/н

лН/м

Рис.5. Предлагаемые схемы нагрузок для усиления мостов

Р При определении параметров нагрузки для усиления л?,., '^и С , й , & использована описанная ранее процедура поиска. В результате получены схомн нагрузок, приведенные на рис. 5. Расхоядоппя классов нагрузок для усиления (рас. 6) с огкбагазяя классов 1-ой и П-ой условных групп нагрузок на превышав? 5 %, что свидетельствует об удачном выборе схем нагрузок.

Нагрузка, заданная по схсмз I, рэкэмэндуется для проектирования усиления пролетных строений мостов со сроком их дальнейшей службы не меное 30 лот, а по схеме 2 - не менее 15 лет.

По пролетным строения;,1 мостов, усиленных под нагрузку, заданную по схеме I, смогут обращаться без ограничения скорости

!23

12

И

10

ъ 9

в х

Ч

6 7 О

Рис. 6. Классы нагрузок для усиления мостоб и огибающие классоб 1-ой и Ж-ой услоЬных групп

нагрузок

/ - нагрузка для усиления мостоб по схеме 1 ;

2 - огибающая классов 1-ой условной группы нагрузок ;

3 - нагрузка для усиления мостоб по схеме 2 ;

Ч-огибающая классов Ж-ой уел одной группы, нагрузок

К

локомотивы с осевым давлением до 300 кН, транспортеры грузоподъемностью до 620 т, погонной нагрузкой до 120 кН/м и вагоны с осевым давлением 250 кН и погонной нагрузкой до 125 кН/м.

По пролетным строениям мостов, усиленных под нагрузку, заданную по схеме 2, смогут обращаться без ограничения скорости локомотивы с осевым давлением до 270 кН, транспортеры грузоподъемностью до 300 т, погонной нагрузкой до 110 кН/м и вагоны с осевым давлением 250 кН и погонной нагрузкой до 105 кН/м.

В том случае, ослп по усиляемим пролетным строениям предполагается к обращению на конечный срок эксплуатации подвижной состав, оказывающий меньшее воздействие на мости, чем подвижной состав П-oii группы, то при проектировании усиления пролетных строений рекомендуется пользоваться нагрузкой для усиления, заданной по схеме 2, при этом результаты классификации предлагается умножать на коэффициент пропорциональности, равный К„Р = = 9,5'¿•lü~3-g,J , гдо п) - погонная нагрузка вагонов, предполагаемых к обращению, кЙ/гл. Коэффициент пропорциональности принят равным отношению погонных нагрузок вагонов, предполагаемых к обращению, и вагонов, характернотики которых залонены в основу предлагаемой нагрузки для усиления мостов, заданной по схеме 2.

оснонш шводи

1. Непрерывна;! рост осевых и погонных нагрузок подвижного состава, большое количество находящихся в эксплуатации пролетных строений мостов недостаточной грузоподъемности приводят к необходимости усиления значительной части эксплуатируемых мостов.

В этих условиях приобретает актуальность правильный выбор расчетной вертикальной нагрузки от подвижного состава для проектирования их усиления, которая в настоящее время в действующих нормах не устанавливается.

2. Прогноз, выполненный экстраполяционным методом, показал, что перспективный подвижной состав будет тлеть следующие осевые и погонные нагрузки:

- к 2005 году - локомотивы - 280 кН, 90 кН/м; вагоны -260 Kli, 100 кН/м; транспортеры - 260 кН, 140 кН/м;

- к 2020 году - локомотивы - 290 кН, 90 кН/м; вагоны -260 кН, IIÜ кН/м; транспортеры - 260 кН, 150 кН/м.

3. Установлено, что локомотивы (в том числе перспективные с осевым давлением до 27Ü кН) оказывают максимальное возденет-

вив на элементы пролетных строений мостов, имеющих длины за-гружения линии влияния до I ы, транспортеры (в том числе пзр-спективные грузоподъемностью до 620 т) - от I до 60 м, погони (в том числе перспективные габарита Т) - от 60 м и болев,

4. Показано, что наиболее рациональной формой задания нормативной нагрузки для проектирования усиления мостов является схема, состоящая из одного сосредоточенного груза, учитывающего воздействие локомотивов, и симметрично расположенных относительно сосредоточенного груза участков распределенной нагрузки различной интенсивности, отражающих воздействие вагонов и транспортеров.

5. Разработана методика определения параметров нагрузки для усиления мостов на заданный срок их дальнейшей эксплуатации. Составлены алгоритмы, реализованные в программах для ЭU.1 и позволяющие автоматизировать поиск оптимальных параметров такой нагрузки.

6. Предложены дев схзгм и числогшыв параметры нормативной времэнной вертикальной нагрузки от подвижного состава для проектирования усиления пролетных строений желэзнодорояннх мостов.

Нагрузка, заданная по схеме I, рекомендуется для усиления пролетных строений мостов в настоящее время с последующей их эксплуатацией 30 лет. По мостам, усиленны!.! под такую нагрузку, возможен пропуск обращающихся и перспективных локомотивов с осевым давлением до 300 кН; вагонов с осевым давлением до 250 кН и погонной нагрузкой до 125 кН/м, транспортеров грузоподъемностью до 620 т и погонной нагрузкой до 120 кН/м.

Нагрузка, заданная по схеме 2, рекомендуется для усиления пролетных строений мостов в настоящее время с последующей их эксплуатацией 15 лет. По мостам, усиленны:,! под такую нагрузку, возможен пропуск обращающихся л перспективных локомотивов с осевым давлением до 270 кН, вагонов с осевым давлением до 250 кН и погонной нагрузкой до IÜ5 кН/м, транспортеров грузоподъемностью до 300 т и погонной нагрузкой до НО кН/м.

Содержание диссертационного исследования отранено в следующих публикациях:

I. Манилова Р.З., Лавочкин Г.В., Рупасова И.В. Тенденции развития существующих поездных нагрузок и их воздействие на ке-лезнс-дорочннэ мэсты//Воиросы строительства и эксплуатации метал-

лических железнодорожных мостов: Сб. трудов/ЛИИКТ. - 1978. -С. 3 - II.

2. Лазарев А.Н., Манилова Р.З., Немзер A.M., Рупасова И.В. Анализ способов усиления проезжай части металлических мостов// Улучшение эксплуатационных качеств и содержания мостов и водопропускных труб: Сб. трудов/ЛИИХТ. - 1980. - С. 27 - 32.

3. Манилова Р.З., Рупасова И.В., Шварц М.А. Указания по определению условий пропуска нагрузок по железнодорожным мостам.

- М.: Печатно-множит. пр-во МПС, 1981. - 135 с.

4. Коэьмин Ю.Г., Манилова Р.З., рупасова И.В. Указания по определению условий пропуска поездов по железнодорожным мостам.

- М.: Транспорт, 1983. - 264 с.

5. Рупасова И.В. Расчетная нагрузка для усиления металлических пролетных строений железнодорожных мостов//Тез. докл. Отраслевой научно-тэхяич. конф.: Роль молодых ученых и специалистов в развитии научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте, г. Москва, 23 - 24 мая 1984 г. - M., 1984. -

С. 134.

6. Манилова Р.З., Рупасова И.В. Воздействие современных вагонов и вагонов-транспортеров на железнодорожные мосты//Вопросы статической и динамической работы, оценки грузоподъемности и эксплуатационной надежности мостов: Сб. научных трудов/ДШТ. -

1986. - С. IC8 - ИЗ.

7. Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов. - М.: Транспорт,

1987. - 272 с.

8. Манилова Р.З., Рупасова И.В. О нагрузках завтрашнего дня/ЛТуть и путевое хозяйство. - 1988. -ЛИ. - С. 20.

9. Рупасова И.В. Прогнозирование величин осевых и погонных нагрузок от подвижного состава железных дорог/Ленингр. ин-т инж. ж.-д. трансп. - Л., 1988. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ 10.10.88,

Й 4638.

10. Оценка грузоподъемности металлических мостов и условий пропуска по нил поездов: Учебное пособие/Козьтлин Ю.Г., Кондратов З.В., Манилова Р.З., Рупасова И.В., Ярохно В.И. - Ленингр. ин-т инж. ж.-д. трансп. - 1988. - 74 о.

11. Рупасова И.В. Бзличипа временной нагрузки для усиления мостов//Тез. докл. ХХХУ1 научя.-техя. конф. (под ред. В.А.Подо-<5ы), г. Хабаровск, 22 - 23 ноября 1989 г. - Хабаровск, 1989. -Том 2. - С. 245 - 246.

12. Рупасова И.В. Поездная нагрузка для усиления эксплуатируемых мостов//Повшлеш19 эксплуатационных качеств железнодорожных мостов: Сб. научных трудов/ЛЮЕТ. - 1969. - С. 21 - 25.

13. Захаров В.Г., Лазарев А.Н., Ярохно В.И., Рупасова И.В. К вопросу пропуска тяжелых нагрузок по пролетным строениям проектировки ПСК//Повышани8 эксплуатационных качеств железнодорожных мостов: Сб. научных трудов/ЛЮЕТ. - 1989. - С. 25 - 27;

14. Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам/Манилова Р.З., Рупасова И,В., Мошек Л.М. - М.: Транспорт, 1993. - 697 с.

01

Подписало к печати ¿?/.07.93 г. Бесплатно Печать офсетная Буиага для ияожит. апп. Формат 60x84 1/16 Объеа 1,25 п.л. Тираж 100 экз. Заказ

РТП ПШС С-Пстсрбург, Московский пр.,9