Особенности пространственной работы железнодорожных металлических пролетных строений, установленных в кривых участках пути

В статье рассматриваются вопросы напряженного состояния основных несущих элементов железнодорожного металлического пролетного строения с ездой на балласте, установленного в кривом участке пути. Путь в кривой укладывают с переменным по длине эксцентриситетом относительно оси пролетного строения. Это приводит к неравномерной загрузке балок как постоянными, так и временными вертикальными нагрузками. При движении в кривой от подвижного состава дополнительно возникают горизонтальные усилия из-за действия центробежной силы. Таким образом, спектр силовых воздействий от постоянных и временных нагрузок на главные балки таких пролетных строений получается довольно сложным.
Существующие конструктивные исполнения железнодорожных металлических пролетных строений можно отнести к тонкостенным стержням. Характерной чертой тонкостенного стержня некруглого поперечного сечения является то, что во время стесненного кручения в нем возникают продольные деформации и пропорциональные этой деформации нормальные напряжения. Величина напряжений, вызванных стесненным кручением, зависит от действующего в сечении бимомента и крутильной жесткости конструкции.
Авторами предложен энергетический подход для определения угла закручивания сечения от работы внешнего крутящего момента. Учет изменения эксцентриситета действия внешних сил относительно центра изгиба сечений по длине пролетного строения выполнен путем разложения нагрузок в ряд Фурье. Такой метод позволяет применять любую функцию крутящего момента от координаты по длине конструкции. Зная угол закручивания сечения пролетного строения, можно определить величину бимомента и, как следствие, значения нормальных напряжений в изгибаемых в двух плоскостях в условиях стесненного кручения главных балках.

1. Бокарев С. А., Засухин И. В. О необходимости совершенствования метода классификации по грузоподъемности металлических железнодорожных пролетных строений с балластным корытом, включенным в работу с главными балками // Транспорт: наука, образование, производство : сборник научных трудов. Ростов н/Д : Ростовский государственный университет путей сообщения, 2019. С. 33–36.

2. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*. М. : Минрегион России, 2010. 178 с.

3. Власов В. З. Тонкостенные упругие стержни. М. : Физматгиз, 1959. 574 с.

4. Гуркова М. А. Кручение тонкостенного стержня открытого и замкнутого профиля и автоматизация процесса расчета : диссертация … кандидата технических наук / Гуркова Маргарита Александровна. М., 2000. 168 с.

5. Платонов А. С. Распределение нагрузки от подвижного состава на плиту проезжей части стальных железнодорожных пролетных строений с ездой поверху : сборник трудов ЦНИИС. М. : Транспорт, 1979. Вып. 110. С. 17–29.

6. Потапкин A. A. Проектирование стальных мостов с учетом пластических деформаций. М. : Транспорт, 1984. 200 с.

7. Рыбаков В. А. Методы решения научно-технических задач в строительстве. Численные методы расчета тонкостенных стержней : учебное пособие. СПб. : Издательство Политехнического университета, 2013. 167 с.

8. Сливкер В. И. Строительная механика. Вариационные основы : учебное пособие. М. : Издательство АСВ, 2005. 736 с.

9. Уманский А. А. Изгиб и кручение тонкостенных авиационных конструкций. М. : Оборониздат, 1939. 112 с.

10. Соловьев Л. Ю., Засухин И. В. Учет пространственной работы сталежелезобетонного железнодорожного пролетного строения при расположении пути в кривой // Политранспортные системы : материалы IX Международной научно-технической конференции по направлению «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке». Новосибирск : Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения, 2017. С. 60–66.

11. СП 35.13330.2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*. М. : Минрегион России, 2011. 346 с.

12. Усилия в элементах металлических пролетных строений с ортотропным балластным корытом / И. В. Засухин, А. М. Усольцев, К. О. Жунев, К. В. Кобелев // Путь и путевое хозяйство. 2022. № 4. С. 20–22.

13. Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов. М. : Транспорт, 1989. 276 с.

14. Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов : утверждено распоряжением ОАО «РЖД» от 10.02.2021 № 249р. М., 2021. 399 с.