روشی نوین برای مدل‌سازی اندرکنش پل-ریل به‌صورت الاستیک و غیرالاستیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه قم، قم، ایران.

2 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران

چکیده

در پل‌های راه‌آهن برای تعیین تنش‌های طولی داخل ریل و تغییرمکان سیستم تحت بارهای حرارتی، بار ترمز، شتاب قطار و بارهای لرزه‌ای و همچنین تعیین کارایی و امنیت سیستم خط، به تحلیل اندرکنش ریل-پل مورد نیاز است. در آنالیز اندرکنش ریل-پل درنظرگرفتن قسمتی از ریل که روی زمین قرار دارد دارای اهمیت است. در مطالعات گذشته محققین از تعداد زیادی فنر غیرخطی با طول مناسبی از ریل (حداقل برابر با طول پل از هر دو طرف پل) برای مدل‌سازی ریل قرار گرفته در خارج از محدوده‌ی پل استفاده می‌کردند. در این پژوهش با استفاده از مفاهیم سختی‌های سری و موازی و همچنین مفاهیم علم مقاومت مصالح روشی ارائه می‌شود که در آن به‌جای استفاده از تعداد زیادی فنر تنها از یک فنر با سختی معادل در رفتار الاستیک و پلاستیک برای مدل‌سازی سیستم خط قرارگرفته روی زمین اطراف پل استفاده شود. فرمولاسیون سختی معادل الاستیک و غیرالاستیک فنر و طول تحت تنش ریل در حالت الاستیک و پلاستیک، با استفاده از مدل‌سازی فنرهای گسسته و به‌صورت یک رابطه بسته ریاضی استخراج شده است. مدل ارائه شده توسط تحلیل اجزاء محدود اعتبار سنجی شده است. سختی کلی سازه و طول مؤثر ریل روی زمین اطراف پل مطابقت خوبی با نتایج تحلیل اجزاء محدود نشان داده است. در نهایت با استفاده از تحلیل‌های حرارتی، ترمز قطار و لرزه‌ای (تحلیل استاتیکی غیرخطی) روی مدل پل و خط‌آهن پیشین و مدل جدید ارائه شده نتایج با هم مقایسه شده که تطابق قابل قبولی داشته و نشان دهنده‌ی دقت بالای مدل رفتاری ارائه شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

New Approach for Elastic and Inelastic Modeling of Track-Bridge Interaction

نویسندگان [English]

  • Maryam Najafi Zadeh 1
  • Ehsan Dehghani 2
1 Faculty of engineering, University of Qom, Qom, Iran.
2 Civil Engineering department, Faculty of Engineering, University of Qom, Qom, Iran
چکیده [English]

Track–bridge interaction analysis is required to determine the longitudinal stresses and displacements of a coupled system under various temperatures, trainloads, train braking and seismic loading and to guarantee the serviceability and safety of track structures. Thus, considering that part of the track resting on the subgrade is of essential importance. In previous studies, researchers used many springs with suitable length of rail (at least equal to the length of the bridge on each side) for modelling of track on the subgrade outside the bridge. This paper using a new approach provides one spring with equivalent longitudinal stiffness to simplify modelling. Formulation of spring stiffness and the length of stressed rail in both elastic and inelastic case are extracted from a simulation of connected springs. Proposed model is validated via an FEM analysis. Total stiffness of structure and effective length of rail on subgrade outside the bridge show a good agreement with those determined by FEM analysis. Finally, temperature, braking and seismic (pushover) loading were analyzed on the previous and proposed model. Results were compared with each other which showed very good agreement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Track-bridge interaction
  • Nonlinear analysis
  • FEM modeling
  • Effective length
  • Equivalent rail-ballast stiffness