Исследование влияния групповой конструкции нерегулярной конструкции на опоры железнодорожных транзитных мостов и ее реакции на ветровую нагрузку

Feb 26, 2024

Том 13 научных докладов, номер статьи: 10469 (2023) Цитировать эту статью

201 доступ

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В качестве потенциальной угрозы рассматривается возможность деформации и столкновения существующих фундаментных конструкций железнодорожного моста из-за возведения в непосредственной близости группы крупных конструкций неправильной формы и возможность их опрокидывания при сильных ветровых нагрузках. В данном исследовании в первую очередь исследуется влияние строительства крупных скульптур неправильной формы на опоры мостов и их реакция на сильные ветровые нагрузки. Предлагается метод моделирования, основанный на реальной трехмерной пространственной информации о конструкции моста, геологической структуре и структуре скульптуры, чтобы точно отразить их пространственные взаимоотношения. Метод конечных разностей используется для анализа влияния конструкции скульптурной конструкции на деформации опор и осадку грунта. Конструкция моста демонстрирует небольшую общую деформацию с максимальными горизонтальными и вертикальными смещениями опор, расположенных на краю изогнутого колпака на стороне критической соседней опоры моста J24, прилегающей к скульптуре. С помощью вычислительной гидродинамики создана модель взаимодействия жидкости и твердого тела взаимодействия между конструкцией скульптуры и ветровыми нагрузками двух разных направлений, а также проведен теоретический анализ и численные расчеты характеристик противодействия опрокидыванию скульптуры. Изучены такие внутренние силовые показатели, как смещение, напряжение и момент скульптурной конструкции в поле течения при двух условиях работы, а также проведен сравнительный анализ типовых конструкций. Показано, что скульптуры А и Б имеют разные неблагоприятные направления ветра и специфические распределения внутренних сил и закономерности реагирования из-за влияния размерных эффектов. В обоих рабочих условиях конструкция скульптуры остается безопасной и стабильной.

С быстрым развитием экономики Китая возрос спрос на транспортную инфраструктуру. Для обеспечения быстрого транспортного сообщения между пригородами идеальным выбором является городской железнодорожный транспорт. По статистическим данным, всего в 50 городах материкового Китая введено в эксплуатацию 9192 км линий городского железнодорожного транспорта, из них более 950 км надземных линий1. Поскольку надземные железнодорожные линии часто пересекают городские дороги или параллельны им, неизбежно, что при муниципальном строительстве городских дорог будут затронуты железнодорожные транзитные мосты. Нормы контроля железнодорожных надземных мостов строгие, а допустимые деформации невелики, поэтому необходимо строго контролировать качество строительства при строительстве под железнодорожными мостами2, 3. Например, при строительстве мелкозаглубленных свайных фундаментных сооружений вблизи железнодорожных транзитных мостов. Особое внимание следует уделить деформационному воздействию конструкций на свайные фундаменты мостов, свайные оголовки, опоры, швеллеры, рельсы и другие основные конструкции, а также на их устойчивость к сильным ветровым нагрузкам4. Поэтому необходимо изучить влияние строительства железнодорожных транзитных мостов.

Учеными проведены серьезные исследования закона деформирования железнодорожной инфраструктуры под действием внешних нагрузок. Фэн и др.5 использовали аналитические методы для изучения взаимосвязи между вертикальной деформацией мостовых конструкций и деформацией высокоскоростных железнодорожных рельсов и предложили соответствующую аналитическую модель. Деформация рельса при трех типичных структурных деформациях моста была рассчитана с использованием аналитических методов и численных методов конечных элементов, а также проанализирована эволюция геометрии рельса в этом случае. Результаты показывают, что коэффициент отображения между деформацией конструкции моста и деформацией рельса нелинейно увеличивается с увеличением амплитуды деформации конструкции моста. Гоу и др.6 предоставили метод количественной оценки деформации пути из-за деформации моста и межслоевой деградации. С помощью этого метода проведена оперативная оценка состояния высокоскоростных железнодорожных путей на основе мониторинга деформаций мостов в реальном времени. Анализ и исследования были проверены на основе трехмерной конечно-элементной модели и использованы для изучения влияния ключевых параметров. Салчер и др.7 оценили влияние взаимодействия грунта и конструкции на динамику железнодорожных мостов на основе численного моделирования собственных частот, собственных режимов вибрации и эквивалентных коэффициентов демпфирования. На основе энергетическо-вариационного принципа модель анализа вибрации муфты высокоскоростной железной дороги с шарнирно-опорной балочной системой мост-путь была создана Цзяном и др.8 с учетом эффекта деформации сдвига. Методы численного расчета методом конечных элементов ANSYS и MIDAS сравнивались с аналитическими методами, установленными в этой статье. Разработанный в работе метод анализа был использован для оценки собственных вибрационных характеристик конструктивной системы при различной межслойной жесткости и различной длине рельсовых участков земляного полотна. Хан и др.9 разработали интегрированную систему, включающую систему глобального позиционирования (GPS), акселерометр и анемометр для получения реакции моста с длинными пролетами на экстремальные ветровые нагрузки. Для разделения медленно меняющихся движений был принят адаптивный рекурсивный фильтр наименьших квадратов, а полное смещение с повышенной точностью измерения было получено из комбинированных квазистатических и высокочастотных динамических смещений. Результаты показывают, что предложенная методика позволяет значительно повысить точность измерений смещения при сильном ветре.