Badania symulacyjne rozwiązań konstrukcyjnych wzmacniających nawierzchnię kolejową Simulation study of the construction a reinforced track superstructure

Pełen tekst

(1)PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ z. 114. Transport. 2016. Jacek Kukulski &

(2) %

(3)

(4)

(5) * %

(6) >

(7) . (5;79&;$58/+0+] 5./7&;$5;&<0+&5$&;&< 508/+&<5>98$0 =

(8) ! B;. Streszczenie: /

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18) F &

(19)

(20)

(21)

(22) !

(23) modeli nawierzchni ( (£ niach statycznych i dynamicznych. Obliczenia te ma

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34) F =

(35)

(36) (

(37)

(38)

(39) !

(40) * zwi

(41)

(42) (

(43)

(44) F :

(45) !

(46)

(47) kontynuowania

(48)

(49) ! i dalszego doskonalenia modeli oraz ich weryfikacji. !

(50) B nawierzchnia kolejowa, MES, ABAQUS. 20.>% G

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58) (

(59)

(60)

(61) £ *

(62)

(63)

(64)

(65)

(66) (

(67) jazdy. Konstrukcja klasycznej

(68)

(69)

(70)

(71)

(72) £.

(73)

(74)

(75) *

(76)

(77)

(78)

(79) !

(80)

(81) !

(82)

(83)

(84)

(85) £ niczenia kosztów jej utr

(86)

(87) F +

(88)

(89)

(90)

(91)

(92)

(93) *

(94)

(95)

(96)

(97) *

(98)

(99)

(100) *

(101)

(102) £

(103)

(104) (

(105)

(106) (

(107)

(108) * a w konsekwencji stwarza

(109) (

(110)

(111) £

(112)

(113) F Y

(114) (

(115)

(116)

(117) (* ( £

(118)

(119) (

(120)

(121)

(122)

(123)

(124)

(125) F "

(126) * (£.

(127) (

(128) *

(129)

(130) ( nawierzchni kolejowej [1, 2, 4]..

(131) 194. Jacek Kukulski. 2%/+89(9.8/.7/; %

(132)

(133)

(134)

(135)

(136)

(137) oprogramowania komputeF

(138)

(139)

(140)

(141) ( (£ nierskich jest m

(142) ! x{< – Fine Element Method). Jej uni

(143)

(144)

(145)

(146)

(147) (

(148)

(149) geometrii.

(150)

(151)

(152)

(153)

(154) (

(155) F % &

(156)

(157)

(158) F F & %

(159) £

(160) * +

(161) * %

(162)

(163) ! *

(164) ( .

(165)

(166) £ kowo -

(167)

(168) F

(169) ! *

(170)

(171)

(172) £.

(173) *

(174)

(175)

(176) (

(177)

(178)

(179)

(180)

(181) £. !

(182)

(183) F %

(184)

(185)

(186)

(187) wych

(188)

(189)

(190)

(191) !

(192) * £.

(193)

(194)

(195)

(196)

(197)

(198)

(199)

(200) £

(201)

(202)

(203)

(204)

(205)

(206)

(207)

(208) ]* ;* ;* ;F . ES

(209)

(210)

(211) * < x < ~F zbiór metod numerycznych i algorytmów

(212)

(213)

(214) # £. ( F &

(215) *

(216) £.

(217)

(218)

(219) *

(220)

(221) x F

(222) * ! F~F &

(223)

(224) !

(225)

(226) (!

(227) £

(228) (

(229)

(230) @

(231)

(232) * * \F &

(233) £ sypki kolejowej w formie dyskretnej przedstawiono na rysunku 1. a). b). Rys. 1. Modele # : (a) podsypka w formie kulek, (b) po

(234) # * \.

(235) '

(236)

(237)

(238)

(239)

(240) !

(241)

(242)

(243) . 195. 328.(] ,

(244)

(245) !

(246)

(247) !

(248)

(249)

(250)

(251)

(252)

(253)

(254)

(255)

(256) F '

(257)

(258)

(259)

(260)

(261) ! £.

(262)

(263)

(264) ( (

(265) F G

(266)

(267) B

(268)

(269)

(270)

(271) £.

(272)

(273)

(274)

(275) (

(276)

(277) F. Rys. 2. Przekrój poprzeczny nawierzchni kolejowej klasycznej. Rys. 3. Przekrój poprzeczny nawierzchni kolejowej klasycznej z dodatkowymi komponentami. =

(278)

(279)

(280) *

(281) (

(282) £ *

(283) ( .

(284) ( * (

(285)

(286) w postaci r

(287) ! ( F =

(288)

(289) ! x;~* xB~ (

(290)

(291)

(292)

(293)

(294)

(295) F. EI. wz w 4 zr w 2 zr wz c ps r k ps z r k ps z s c ps s m s 4 2 wt wt wx wt m s zs c s. wz s ks zs wt. P(t )G ( x),. § wz · k ps ( z r z s ) c ps ¨ s z s ¸, © wt ¹. (1). (2).

(296) 196. Jacek Kukulski. 22% 6! '

(297)

(298) (

(299)

(300)

(301) F

(302)

(303)

(304)

(305) £ F &

(306)

(307)

(308)

(309) (

(310) * ;;* ;B

(311)

(312)

(313)

(314)

(315) *

(316)

(317)

(318)

(319) *

(320)

(321) (

(322)

(323)

(324)

(325) F %

(326) .

(327)

(328)

(329)

(330) (

(331)

(332)

(333)

(334) o

(335)

(336) ! F &

(337) £

(338)

(339)

(340)

(341)

(342) F &

(343) *

(344)

(345)

(346) * oszcze

(347)

(348)

(349)

(350)

(351)

(352) (!

(353)

(354)

(355)

(356)

(357)

(358)

(359)

(360)

(361)

(362)

(363) £. x F ~F % j osiadanie.. Rys. 4. "

(364)

(365)

(366) (!

(367)

(368)

(369) [4]. G

(370) (

(371) (

(372)

(373)

(374)

(375)

(376) *

(377) (

(378)

(379)

(380) ( #F >

(381)

(382)

(383)

(384) £

(385)

(386)

(387) (!

(388)

(389)

(390) F F

(391)

(392) * * ;;* ;BF " £

(393)

(394) (! (

(395)

(396)

(397)

(398) * F £

(399) *

(400)

(401) .

(402)

(403) ! £.

(404)

(405)

(406)

(407) F *

(408) £ (

(409)

(410)

(411) (

(412)

(413) F. 3. BADANIA SYMULACYJNE MES

(414)

(415)

(416) #

(417) £.

(418)

(419)

(420) /'/Î:" F;;

(421) &%F &

(422)

(423)

(424) (£.

(425) '

(426)

(427)

(428)

(429)

(430) !

(431)

(432)

(433) . 197.

(434)

(435)

(436)

(437) ! # * F F

(438)

(439) £ caln

(440)

(441) F '

(442)

(443)

(444)

(445) £

(446) #

(447) x~

(448)

(449) *

(450)

(451) rodzaju i typu elementów.. \22/+0+50/5.08 Badania symulacyjne wykonano na uprzednio zbudowanych nowych modelach nawierzchni kolejowej klasycznej podsypkowej oraz nawierzchni poddanej wzmocnieniu. Wzmocnienie

(452)

(453)

(454)

(455)

(456)

(457) F Inn

(458)

(459)

(460) ¬

(461) (

(462) (

(463)

(464)

(465) (

(466)

(467) F %

(468)

(469) !

(470) £.

(471)

(472)

(473)

(474) F %

(475) y (

(476) F. 3.220/75/+808&4858 "

(477)

(478)

(479)

(480)

(481) £

(482)

(483)

(484) F )

(485)

(486)

(487)

(488)

(489)

(490)

(491)

(492)

(493)

(494) *

(495)

(496)

(497)

(498)

(499)

(500) u. , (

(501)

(502) x ~

(503)

(504) (

(505) £

(506)

(507)

(508) !

(509)

(510)

(511) (!*

(512) ! !F %

(513)

(514)

(515)

(516) body, (

(517)

(518)

(519) F %

(520) ( £ (

(521)

(522) { © ;;B*] G

(523)

(524)

(525)

(526) x F ]~F a). b). b) Rys. 5. Warunki brze (

(527)

(528) * a) bez wzmocnienia; ~

(529) .

(530) 198. Jacek Kukulski. )

(531)

(532)

(533)

(534)

(535)

(536)

(537) *

(538) (

(539)

(540)

(541)

(542)

(543) ( F %

(544)

(545)

(546) !

(547)

(548)

(549)

(550)

(551) F )

(552) £

(553)

(554)

(555) .

(556)

(557)

(558)

(559) £

(560)

(561) x F ~F :(

(562)

(563)

(564)

(565)

(566) siatki, (

(567) F a). b). Rys. 6. #

(568) x

(569) ~

(570) x ~ x jednostronne).

(571) '

(572)

(573)

(574)

(575)

(576) !

(577)

(578)

(579) . 199. 3.3. (89.8/=0; !

(580) (

(581) (

(582) £ (

(583) V

(584)

(585) H dla szynyF G

(586)

(587)

(588)

(589) !

(590)

(591)

(592) 1 przedstawiono

(593)

(594)

(595) x

(596) ( VH

(597)

(598)

(599)

(600) ~F %

(601)

(602)

(603) #

(604)

(605) F Tablica 1 +

(606) ` 3

(607) )

(608) G

(609) (

(610) V>MPa]. ,

(611)

(612) H>@. 0,0. 0,0. 629,7. 0,4. 900,0. 2,6. 1066,0. 6,0. 1069,0. 16,0. %

(613)

(614)

(615)

(616)

(617)

(618) (

(619)

(620)

(621)

(622) x

(623)

(624) B~F Tablica 2 %#

(625) 3!#

(626) !

(627)

(628) '#! ' Oznaczenie. Parametr. %

(629) . Jednostka. Er. ( 60E1 "

(630) £ szynowej >

(631) £ szynowej <; ( £ sypki Wsp. Poissona szyny 60E1 Wsp. Poissona podsypki % F &

(632)

(633) >

(634) >

(635) ( £

(636) ( eosiatki Wsp. Poissona geosiatki

(637) . 210 000. MPa. 78. kN/m. 50. kNs/m. 54 7 850. kg/m3 kg/m3. 150. MPa. 0,30 0,35 0,30 250 110 2 400. kNs/m MN/m kg/m3. 70 000. MPa. 2 200. MPa. 0,5 0,00132. kg/m3. kps cps. Ub Ur Eb. Qr Qb Qs cp kp. Us Es Eg. Qg Ug.

(638) 200. Jacek Kukulski. 20;59&+8];79&;$5;&< %

(639) ! *

(640)

(641)

(642) £ ( #

(643) *

(644)

(645)

(646)

(647)

(648) (

(649)

(650) _

(651) –

(652) *

(653) (

(654)

(655) F &

(656) £ niki !

(657)

(658)

(659) F -8. a). b). Rys. 7F +

(660) (

(661)

(662) VHM

(663) ! (

(664)

(665)

(666) £.

(667) x

(668) ~

(669) x ~.

(670) '

(671)

(672)

(673)

(674)

(675) !

(676)

(677)

(678) . 201. a). b). Rys. 8. +

(679) ! na ! (

(680)

(681)

(682)

(683) x

(684) ~

(685) x ~. ,

(686)

(687)

(688)

(689)

(690)

(691)

(692) (

(693)

(694)

(695)

(696) *

(697) *

(698) (

(699) .

(700) 202. Jacek Kukulski.

(701) (

(702) F F :

(703)

(704) * (

(705)

(706)

(707)

(708) .

(709)

(710) F ;^F )

(711)

(712)

(713)

(714) i dodat (

(715)

(716)

(717)

(718)

(719)

(720) F B\^F G

(721) (

(722)

(723)

(724) * (

(725)

(726)

(727)

(728) (

(729)

(730)

(731)

(732) !F. 5. PODSUMOWANIE %

(733)

(734)

(735)

(736)

(737)

(738)

(739)

(740)

(741) £ F F

(742)

(743)

(744)

(745)

(746)

(747)

(748)

(749)

(750)

(751)

(752) F &

(753) a w artyk

(754) (

(755)

(756)

(757) !

(758) £ *

(759)

(760)

(761)

(762)

(763) F &

(764)

(765)

(766) ! £

(767) reprezentatywne i wiarygodne

(768)

(769) (! eksploatacyjnych. Y

(770)

(771)

(772)

(773) !

(774)

(775)

(776)

(777)

(778) !*

(779) ( #

(780) (

(781)

(782)

(783)

(784) F Wskazana jest (

(785)

(786)

(787)

(788) * np. z wykorzystaniem innej aplikacji komputerowej lub ewentualnie budowa poletka do

(789)

(790) F

(791)

(792)

(793)

(794) (

(795)

(796)

(797) a dyskretnego omawianego w tym artykule. :(

(798) (

(799) £ deli mniej

(800)

(801) *

(802) (

(803)

(804) £

(805)

(806) . Bibliografia 1.. 2. 3. 4. 5. 6.. 7. 8. 9.. '

(807) >F* > +F*

(808) /F* + . Tests on a track structure with crashed stone composite on an experimental section of the CMK (Central Trunk Line). Journal of Civil Engineering and Architecture Research. ISSN: 2333-911X (Print); ISSN: 2333-9128 (Online). Das B. M., Penman J., Anderson R. P. Use of geogrid in railroad beds and ballast construction. RailFound 06 : Proceedings of the Conference Held at the University of Birmingham on 11-13 September 2006. Design of new lines for speeds of 300–350 km/h. State of the art, Report UIC, Paris 2009. Eisenmann J. and G. Kaess, Das Verhalten des Schotters unter Belastung, ETR (29) 3, Darmstadt, 1980. Ergenzinger Ch., Seifried R., Eberhard P. A Discrete element approach to model breakable railway ballast. J. Comput. Nonlinear Dynam 7(4), 041010 (Jun 22, 2012). doi:10.1115/1.4006731. Giannakos K., Loizos A., Ballast stressing on a railway track and the behaviour of limestone ballast. Advances in Transportation Geotechnics – Ellis, Yu, McDowell, Dawson & Thom (eds) 2008 Taylor & Francis Group, London, ISBN 978-0-415-47590-7. Huang H., Tutumluer E. Discrete element modeling for fouled railroad ballast. Construction and Building Materials 25 (2011) 3306–3312. Lim W. L., McDowell G. R. Discrete element modelling of railway ballast. Granular Matter (2005) 7: 19– 29 DOI 10.1007/s10035-004-0189-3. Lobo-Guerrero S., Vallejo L. Discrete element method analysis of railtrack ballast degradation during cyclic loading. Granular Matter (2006) 8: 195–204. DOI 10.1007/s10035-006-0006-2.

(809) '

(810)

(811)

(812)

(813)

(814) !

(815)

(816)

(817) . 203. 10. Plasek, O.; Hruzikova, M. Design of under sleeper pads for Turnhout. / ( £ &

(818) &

(819) !

(820) B* G * F B;--249. 11. &

(821) + ;B <== :

(822) *

(823)

(824)

(825) F Utrecht 1989-1994. 12. Prace Komitetu D 71 ORE: Beanspruchung des Gleises, der Bettung und des Unterbaus durch Verkehrslasten. Beanspruchung der Bettung und des Unterbaus, Utrecht 1969 -72. 13. Sakdirat Kaewunruen, Alex M. Remennikov Field trials for dynamic characteristics of railway track and its components using impact excitation technique. NDT&E International 40 (2007) 510–519. 14. Yan-Li Dong, Jie Han, Xiao-Hong Bai Numerical analysis of tensile behavior of geogrids with rectangular and triangular apertures. Geotextiles and Geomembranes, Volume 29, Issue 2, April 2011, Pages 83–91.. SIMULATION STUDY OF THE CONSTRUCTION A REINFORCED TRACK SUPERSTRUCTURE Summary: The article is a continuation of research conducted by the author in the last few years. In article presents a selected simulation of the process static and dynamic loading for the track surface. These calculations are to be feedstock for determining the durability and guaranteed functionality of selected components track superstructure. This allow the simulation evaluation of modern technological superstructure of their durability under service loading. The results of calculations indicate the need for further studies and further improve the models and their verification. Keywords: track structure, finite-element method, Abaqus.

(826)