Dynamics of an orthotropic railway bridge in the light of european standards

Artur Zbiciak , Radosław Oleszek , Rafał Michalczyk

Abstract

The paper presents selected aspects of dynamic numerical simulations of an orthotropic steel railway bridge loaded by high-speed trains. The model of moving loads was adopted in accordance with the models set out in the applicable standards. The current European code requirements are referred in which the computer calculations of the dynamic response of the structure are the basis for assessing the suitability of the structure to carry high-speed rail traffic (v > 160 km/h). In this research the calculations are based on the author’s method of generating traffic loads in Abaqus FEM environment. It is emphasized in the paper that in most commercial FEM codes (including Abaqus), moving loads are not implemented in modules responsible for defining of loads. The author’s approach to this issue allowed to obtain results confirming its adequacy. In the longer term, the authors will develop a plan to adapt this algorithm in order to generate traffic loads on bridges discretized as spatial and plane numerical models.
Author Artur Zbiciak IDM
Artur Zbiciak,,
- The Institute of Roads and Bridges
, Radosław Oleszek IDM
Radosław Oleszek,,
- The Institute of Roads and Bridges
, Rafał Michalczyk IDM
Rafał Michalczyk,,
- The Institute of Roads and Bridges
Journal seriesArchives of Civil Engineering, ISSN 1230-2945
Issue year2016
Vol62
No2
Pages265-282
Publication size in sheets0.85
Keywords in Polishmodele pociągów, HSLM, współczynnik dynamiczny, odpowiedź dynamiczna, most, model numeryczny
Keywords in Englishtrain model, HSLM, dynamic factor, dynamic response, bridge, numerical model
Abstract in PolishZagadnienia modelowania i symulacji mostów obciążonych pociągami szybkobieżnymi są istotne w świetle obowiązujących wymagań dotyczących obiektów inżynieryjnych na liniach kolejowych dużych prędkości. W konstrukcjach nowoprojektowanych lub przystosowywanych do nowych warunków eksploatacji, współczesne przepisy, oprócz rozwiązania zagadnienia własnego (analiza modalna), wymagają wykonania obliczeń dynamicznej odpowiedzi ustroju na obciążenia kolejowe (tzw. analiza czasowa). Analizy tego typu są konieczne, gdyż metody quasi-statyczne nie dają możliwości przewidywania skutków rezonansowych wywołanych pociągami poruszającymi się z dużymi prędkościami. W pracy przedstawiono pokrótce literaturę dotyczącą problematyki ruchomych obciążeń. Zagadnienia sprężystych belek i płyt są wykorzystywane w dynamice konstrukcji mostowych, a także w szacowaniu wytężenia nawierzchni kolejowych i drogowych, gdzie dodatkowo uwzględnia się dyskretne lub ciągłe modele podłoża, na których spoczywają wymienione elementy konstrukcyjne, przenoszące obciążenia. Rozpatrywane są siły o charakterze inercyjnym albo bezmasowym, zarówno skupione jak i rozłożone. Bardziej zaawansowane aplikacje dotyczą obciążeń w postaci ruchomych oscylatorów. W przypadku analiz czasowych wzory ścisłe znane z dynamiki budowli dotyczą elementarnych modeli konstrukcji i nieskomplikowanych schematów obciążeń. W realnych ustrojach, z uwagi na złożoność normowych modeli obciążeń pociągami dużych prędkości, do rozwiązania równań ruchu niezbędne są metody numeryczne. Przedstawiono sformułowanie podstawowych zadań w dynamice mostów kolejowych, obciążonych pociągami szybkobieżnymi oraz zasady opracowywania modeli fizycznych i matematycznych układu most-tor-pociąg (MTP), w którym uwzględnia się interakcję jego składników. W tym zakresie współczesne normy PN-EN dopuszczają pewne uproszczenia, które wynikają z trudności w określaniu dokładnych charakterystyk dynamicznych pojazdów szynowych
DOIDOI:10.1515/ace-2015-0078
URL http://www.degruyter.com/view/j/ace.2016.62.issue-2/ace-2015-0078/ace-2015-0078.xml?format=INT
Languageen angielski
File
Dynamics of an Orthotropic.pdf (file archived - login or check accessibility on faculty) Dynamics of an Orthotropic.pdf 635.28 KB
Score (nominal)15
ScoreMinisterial score = 15.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 15.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*1 (2018-02-21)
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back