بررسی اندرکنش طولی خط و پل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.22034/tri.2021.138276

چکیده

استفاده از خطوط جوشکاری شده طویل از ملزومات خطوط سریع‌السیر است. عواملی همچون تغییر دما، خمش سازه‌ی تکیه‌گاهی و بار ترمز موجب اندرکنش طولی خط و پل می‌شوند و نیروی طولی زیادی در ریل بوجود می‌آورند؛ از آنجایی که وجود پل‌ها در مسیر خط امری اجتناب ناپذیر است، لذا بررسی اندرکنش طولی خط-پل، در پل‌های راه‌آهن، امری ضروری است. در این مقاله، مدلسازی اجزا محدود پدیده اندرکنش طولی خط-پل توسعه داده شده و در حالت سختی طولی غیرخطی اعتبارسنجی شده است. به منظور حل یک مسأله واقعی، پل راه‌آهن ایزدخواست با خط جوشکاری شده پیوسته واقع در مسیر راه‌آهن اصفهان-شیراز، انتخاب شده و پدیده‌ی اندرکنش طولی خط-پل با رویکرد قطعی مطالعه شده است. در این رویکرد تنش‌های بوجود آمده در ریل ناشی از اندرکنش طولی خط-پل تحت اثر تغییرات دمای پل، بار ترمز و خمش سازه‌ی تکیه‌گاهی با در نظر گرفتن سختی طولی گسترده غیرخطی بدست آمده و با مقادیر مجاز کنترل شده اند. همچنین تحلیل پارامتری دمای پل، موقعیت اعمال بار قائم، تغییرمکان حدالاستیک و ضریب انبساط حرارتی انجام شده است. حداکثر تنش‌های طولی برای بارگذاری دهانه سوم پل رخ داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Longitudinal Interaction of Track and Railway Bridge

نویسندگان [English]

  • Saeideh Bakeri 1
  • Saeed Mohammadzadeh 2
1 M.Sc.,Grad., School of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, School of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

The use of Continuous Welded Rail (CWR) is a requirement of high-speed rail. Factors such as temperature change, bending of the supporting structure and brake load cause the longitudinal interaction of the Track and the bridge and create a lot of longitudinal force in the rail; Since the presence of bridges in the route of the track is inevitable, so it is necessary to study the longitudinal interaction of the track-bridge in the railway bridges. In this paper, finite element modeling of the track-bridge longitudinal interaction phenomenon is developed and validated in the case of nonlinear longitudinal stiffness. In order to investigate a real problem, Izadkhast Railway Bridge with a continuous welded rail located on the Isfahan-Shiraz railway has been selected and the phenomenon of longitudinal interaction of the track-bridge has been studied with a definite approach. In this approach, the stresses generated in the rail due to the longitudinal interaction of the track-bridge due to changes in bridge temperature, braking load and bending of the support structure are obtained by considering the wide nonlinear longitudinal stiffness and are controlled with allowable values. Parametric analysis of bridge temperature, vertical load application position, maximum elastic displacement and thermal expansion coefficient has also been performed. Maximum longitudinal stresses occurred while the third span of the bridge was loaded.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Track-Bridge Longitudinal Interaction
  • Continuous Welded Rail
  • Nonlinear Stiffness
  • Longitudinal Stress
  • Parametric Analysis
-B.Yan, G.Dai, H.Zhang,  (2012), “Beam-track interaction of high-speed railway bridge with ballast track”, J. Cent South Univ.19, pp.­1447−1453.
-D.Cai, P.Wang, D.Zhao, H.Luo,(2014), “Laws of bending force on railway bridge”, Applied Mechanics and Materials 501-504, pp.1434-1438.
-Dina Rubiana Widarda, (2009), “Longitudinal forces in continuously welded rails due to nonlinear track-bridge interaction for loading sequences”.
-F. Schanack, Ó.R. Ramos, J.P. Reyes and M. J. Pantaleón, (2014), “Relative Displacement Method for Track-Structure Interaction”, Scientific World Journal.
-J. Zhang, D.J.Wu, Q. Li, (2015), “Loading-history-based track–bridge interaction analysis with experimental fastener resistance”, Engineering Structures 83,
pp.62–73.
-K. M. Yun, B. H. Park, (2016), “Some Thoughts on Variation of Response according to Longitudinal TrackBridge Interaction Analysis Methods”, International Journal of Applied Engineering Research ISSN 0973-4562 Vol. 11, No. 5, pp. 3689-3695.
-Kang, C., Wenner, M., & Marx, S. (2021). Background investigation on the permissible additional rail stresses due to track/bridge interaction. Engineering Structures, 228, 111505.
-L. Wen-shuo, D. Gong-lian, H. Xu-hui, (2013), “Sensitive factors research for track-bridge interaction of Long-span X-style steel-box arch bridge on high-speed railway”, Central South University Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
-L.Fryba, (1996), “Dynamics of Railway Bridge”, Academia Praha.
-P. Ruge, C. Birk, (2007), “Longitudinal forces in continuously welded rails on bridge decks due to nonlinear track-bridge interaction”, Computers & Structures 85(11), pp.458−475.
-P. Ruge, D.R. Widarda and C.Brik, (2009), “Longitudinal track-bridge interaction for load-sequences”, Taylor & Francis Group, Chapter 10, pp.109-127.
 
-P.Ruge, D.R. Widarda, G. Schmälzlin, L. Bagayoko, (2009), “Longitudinal track–bridge interaction due to sudden change of coupling interface”, Computers and Structures 87, pp.47–58.
-Pavel Ryjáček, MiroslavVokáč, (2014), “Long-term monitoring of steel railway bridge interaction with continuous welded rail”, Journal of Constructional Steel Research 99,pp.176–186.
-R. Ccalcada, R. Delgado, A. C. E. Matos, J.M.Goicolea, F.Gabldon, (2009), “Track-bridge Interaction on High-Speed railways”, London: Taylor & Francis Group, pp.63−94.
-R.Kumar, A., Upadhyay, (2012),  
“Effect of temperature gradient on track-bridge interaction”, Interaction and Multiscale Mechanics, 5( 1), pp.1-12.
-Su, M., Yang, Y., & Pan, R. (2021). A comprehensively overall track-bridge interaction study on multi-span simply supported beam bridges with longitudinal continuous ballastless slab track. Structural Engineering and Mechanics, 78(2), 163-174.
-UIC Code 774-3-R, (2001), “Track/bridge interaction – Recommendations for calculations”, 2nd edition, Translation, UIC,
-X.Wei, P.Wang,  (2011), “Calculation and Study of Longitudinal Forces of Continuous Welded Rail Track on Deck Arch Bridge”, ICTE, pp. 2092-2097.