Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Казей, Игорь Иванович. Динамический расчет пролетных строений железнодорожных мостов

.pdf
Скачиваний:
42
Добавлен:
30.10.2023
Размер:
21.24 Mб
Скачать

их средние значения для 16 участков, на которые разбита расчет­ ная длина воздействия нагрузки. Протяженность участков принята

равной длине окружности сцепных колес паровоза серии Л. На рис. 59, б приведена эпюра коэффициентов и, характеризующих

относительное изменение частоты колебаний балки при движении

испытательной нагрузки.

Пунктиром

на графике указана относи­

тельная скорость

движения

опытной

нагрузки

I — = 0,769).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ ар

 

 

'

В табл. 34 и 3§ приведены данные, необходимые для составления

уравнений связи

динамических

отклонений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 34

т

1

 

2

 

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

8

 

0

0,07

 

0,20

 

0,36

 

0,54

0,74

0,88

0,96

ит

1

0,997

 

0,942

 

0,904

 

0,865

0,827

0,804

0,792

0

0,09

 

0,30

 

0,52

 

0,75

0,91

0,98

1,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжение

т

9

 

1

0

 

11

 

 

12

13

 

14

 

15

im

0,99

 

0,94

 

0,84

 

0,61

0,43

 

0,23

0,13

 

0,787

 

0,794

0,810

0,851

0,889

 

0,927

0,960

0,94

 

0,81

 

0,62

 

0,41

0,18

 

0,04

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 35

т

_ ир*т

 

 

 

 

 

 

11т

 

“т

 

 

 

ит

аР

sin

 

c°s ?т

 

 

 

Т‘т

 

sin m

<"m

2tz

ш

 

 

 

 

 

sin ?т

sin mC0S^

(l-cos^)^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1,303

0,934

 

—0,355

1,0707

 

—0,3801

 

0

 

0

 

2

1,273

0,984

 

-0,170

1,0132

 

—0,1722

 

0,1066

 

0,1647

3

1,227

0,993

 

0,1205

0,9486

 

0,1149

 

0,3962

 

0,4307

4

1,178

0,906

 

0,421

0,9977

 

0,4210

 

0,8524

 

0,6416

5

1,127

0,725

 

0,689

1,1931

 

0,8220

 

1,6150

 

0,7808

6

1,078

0,478

 

0,878

1,7301

 

1,519

 

3,0022

 

0,8257

7

1,048

0,301

 

0,954

2,6711

 

2,5482

 

5,1244

 

0,8204

8

1,032

0,203

 

0,976

3,9015

 

3,808

 

7,9238

 

0,9668

9

1,025

0,159

 

0,984

4,9497

 

4,871

 

9,9624

 

0,9558

10

1,035

0,221

 

0,975

3,5928

 

3,503

 

5,6602

 

0,7625

11

1,055

0,344

 

0,939

2,3546

 

2,210

 

2,7872

 

0,5216

12

1,109

0,641

 

0,767

1,3276

 

1,0183

 

1,0037

 

0,4046

13

1,158

0,891

 

0,455

0,9977

 

0,453

 

0,3256

 

0,2254

14

1,208

0,978

 

0,239

0,9576

 

0,2282

 

0,0579

 

0,0559

202

Составляя уравнения связи отклонений, находим их величи­ ну в середине пролета без учета затухания колебаний;

1,0132 а2 +0,1066=0,

 

а2

= —0,10521,

0,9486 йз

+ 0,05/9 а2

+ 0,2896 = 0,

а3

= — 0,29890,

0,9977 щ — 0,5353 а3

+ 0,9486 а2

+ 0,4562 = 0,

at

= — 0,51770,

1,1931 аз — 1,2430 at

+ 0,9977 аз

+0,7626 = 0,

йз

= — 0,92859,

1,7301 а6 — 2,3410 а5

+ 1,1931 at

+1,3872 = 0,

<26

= — 1,70111,

2,6710 а-,

—*А№1а

+ 1,7301 а5

+ 2,1222 = 0,

а7 = — 2,78326,

3,9015 а8

—6,356 а7

+2,671 а6

+ 2,7994 = 0,

as = — 4,08720,

4,9497 о9

—8,679 а»

+ 3,9015 а7

+ 1,3386 = 0,

а2 = -- 5,2433,

3,5928 Oi0— 8,374 о9

+ 4,9497 ав

—3,6022 = 0,

G10 = — 5,58760,

2,3546ап—5,713

ою + 3,5928 а9

— 2,8730 =0,

(211= — 4,33667,

1,3276он — 3,228

ан + 2,3546аю — 1,7835 = 0,

012= 1,34351,

0,9977 Ou — 1,4713 О12 + 1,3276 Он — 0,6781 = 0,

(213= 8,4310,

0,9576 он — 0,6812 on + 0,9977 ai2 — 0,2677 = 0,

014= 4,8880.

1,0132 Ь2

—0,1647 = 0,

 

62 = 0,16255,

0,9486 Ьз

+ 0,0579 62

—0,5954 =0,

63 = 0.52846,

0,9977 bt

— 0,5353 Ьз

+ 0,9486 Ь2

— 1,0723 = 0,

64

== 1,2037,

1,1931 Ьз

— 1,2430 bt

+ 0,9977 Ьз

— 1,4224 = 0,

65 = 2,0048,

1,7301 Ьз

—2,341

Ьз

+ 1,1931 bt

— 1,6138 = 0,

Ьз = 2,8158,

2,671 Ь, —4,067 Ьз

+ 1,7301 Ь5 — 1,6461 = 0,

67

= 3,6056,

3,9015 Ьз

— 6,356 6,

+ 2,671 Ь6

— 1,7872 = 0,

68

= 4,4043,

4,9497 69

—8,679

68

+ 3,9015 67

— 1,9226 = 0,

= 5,2691,

3,5928 6Ы — 8,374

Ь9

+ 4,9497 68

—1,7180 = 0.

610 = 6,6916,

2,3546 6ц — 5,713

6ю + 3,5928 69

— 1,2841 = 0,

611 =: 8,7414,

1,3276 612 — 3,228

би + 2,3546 6ю — 0,9262 = 0,

612 = 10,0839,

0,9977 613— 1,4713 612 + 1,3276 6ц —0,6300 = 0,

613 == 3,8702,

0,9576 би — 0,6812 би + 0,9977 Ь12 — 0,2813 = 0,

614 == — 7,4593.

Для паровоза

серии Л

 

 

 

Mr =

 

= . 294 ■ 141 ■ 40 =

 

кг^

 

 

g

 

981

 

 

Находим

р= Мр 276 = 0,0609 см = 0,609 мм.

Втабл. 36 даны относительные и абсолютные размеры рас­ четных ординат объемлющей кривой отклонений без учета за­ тухания колебаний.

203

Таблица 36

т

ат

=]/

<+ь2т Уто = 0,609 hm мм

Ут0

 

1

0

0

0

0

0

2

—0,10

0,16

0,19

0,116

0,0135

3

—0,30

0,53

0,61

0,371

0,1376

4

—0,52

1,20

1,31

0,798

0,6368

5

—0,93

2,00

2,21

1,346

1,8117

6

— 1,70

2,82

3,29

2,004

4,0160

7

—2,78

3,61

4,56

2,777

7,7117

8

—4,09

4,40

6,00

3,654

13,3517

9 ■

—5,24

5,27

7,43

4,525

20,4756

10

—5,59

6,69

8,72

5,310

28,1961

11

—4,34

8,74

9,75

5,938

35,2598

12

1,34

10,08

10,18

6,200

38,4400

13

8,43

3,87

9,27

5,645

31,8660

14

4,89

—7,46

8,92

5,432

29,5066

Учтем возможное увеличение опытного эквивалентного де­

кремента затухания (&э = 0,15)

вследствие загружения пролетного

строения

паровозом.

 

 

при за-

Прогиб середины пролетного строения от'сил трения

гружении пролетного строения

нагрузкой

будет

 

поскольку коэффициенты трения находятся в следующей зави­

симости:

?р+й > Фр-

Опытный эквивалентный^ декремент затухания при колеба­ ниях незагруженного пролетного строения наблюдался при ди­ намических отклонениях у0 — 3 мм. Принимаем истинный декремент затухания колебаний в размере 4 = 0,01.

Из условия

V"In Уо(1_П)-Др(4-^ °’15’

определяем

Др = 0,0971.

Принимаем

ДР+А = Г1 +М Др = Л + А) 0,0971 ж 0,17.

204

Эквивалентный декремент затухания для загруженного про­

летного строения при динамических отклонениях, равных

у0 =

— 3 мм, можно принять в размере

 

 

 

 

Q

0,17

~ 1п 1,31

= °’27'

 

&э = 1П 2,97 — 3,99 •

 

Находим

— е~&э — 4 .

 

 

 

 

1

1

0,7634 _

537

 

$ср = 4 1

+ е~<>э

1 + 0,7634

 

 

1

= 0,789.

 

 

 

1 + 0,5 8ср

 

 

Отклонения при учете затухания

колебаний согласно

урав­

нению (15,12) будут

ут2 = 0,789 ( уто2 - 0,537 "е y2k

 

 

отклонений

\

1

 

табл. 37.

Подсчет

по указанной формуле дан в

 

 

 

 

 

Таблица 37

 

 

 

т-1

0,4237

9

 

пг

Уто

0,789 уто2

 

т-1

Ут ММ

 

1

s yi

Vm

 

 

 

1

 

 

1

0

0

0

0

0

0

2

0,0135

0,0107

0

0

0,0107

0,010

3

0,1376

0,1086

0,0107

0,0045

0,104

0,323

4

0,6368

0,5024

0,1150

0,0487

0,4537

0,674

5

1,8117

1,4294

0,5687

0,2410

1,1884

1,090

6

4,0160

3,1686

1,7571

0,7445

2,4241

1,557

7

7,7117

6,0845

4,1812

1,7716

4,3129

2,075

8

13,3517

10,5345

8,4941

3,5990

6,9355

2,635

9

20,4756

16,1552

15,4296

6,5375

9,6177

3,100

10

28,1961

22,2467

25,0473

10,6125

11,6342

3,410

И

35,2598

27,8199

36,6815

15,5420

12,2779

3,502

12

38,4400

30,3292

48,9594

20,7441

9,5851

3,095

13

31,8600

25,1423

58,5445

24,8053

0,3370

0,580

14

29,5066

23,2807

На рис. 60 показаны кривые динамических отклонений для ста­ лежелезобетонного пролетного строения 7=56,43 м при движении одиночного паровоза серии Л по мосту со скоростью 44 км/ч, най­ денные по опытным диаграммам и посредством расчетов без учета затухания и с учетом затухания при эквивалентном декременте

затухания + = 0,27. В общем расчетная кривая с учетом затуха­ ния колебаний достаточно хорошо согласуется с опытной кривой отклонений. Расчетные отклонения, найденные в момент возникно­ вения у пролетного строения наибольшего статического прогиба, превышают опытные всего на 12%.

205

В действительности затухание оказывает несколько большее влияние. Нами учитывалось минимальное значение эквивалент­ ного декремента затухания.

Б. В 1950—1951 гг. лабораторией испытания мостов ЦНИИС были предприняты на действующих мостах экспериментальные ис­ следования металлических пролетных строений, сооруженных по проектам треста Проектстальконструкция (ПСК), составленным

в

1944 г. Важнейшие результаты этих исследований содержатся

в

Сообщении ЦНИИС № 38, 1953 г.*.

Участки

Рис. 60. Кривые динамических отклонений для сталежелезобетонного про­

летного строения /

= 56,43 м при

движении одиночного паровоза

серии Л

 

по мосту со скоростью 44 км/ч:

 

2— теоре­

1—теоретическая кривая, построенная без учета затухания

колебаний;

тическая кривая, построенная с учетом декремента затухания 9= 0,27;

3 — кривая

отклонений, полученная по опытным диаграммам

 

Динамические

испытания

проводились под

обращающимися

на линии тяжелыми поездами. Рассмотрим ряд данных, получен­ ных при испытаниях.

1. Пролетное строение

ПСК расчетным пролетом I = 44 м.

Постоянная нагрузка для

пролетного строения составляет р —

3,5 т!м. Период собственных колебаний пролетного строения

внезагруженном состоянии, по опытным данным, в среднем

составляет Тр = 0,16 сек.

Поэтому

2 т.

6,28

опое

;

= у- -

0-уб

= 39,25

м!сек.

При следовании по пролетному строению пассажирских поез­ дов с паровозами серии ИС с наибольшими скоростями при мак­

симальных прогибах пролетных строений были отмечены динами­ ческие отклонения в размерах, указанных в табл. 38.

* И. И. Казей и Б. Ф.

Лесо хин Исследования пролетных строе­

ний Проектстальконструкции

на действующих мостах. Трансжелдориздат,

1953.

 

206

 

 

 

 

 

Таблица 38

 

Линейная

скорость поезда

Круговая скорость враще­

 

 

V

 

ния неуравновешенных

Отмечены

 

 

 

колес

отклонения

№ диаграмм

 

 

 

 

(D

в мм при

 

км/ч

 

м)сек

наибольших

 

 

Ц) = -----

“р

прогибах

 

 

 

 

D

 

5

70,0

 

19,44

21,02

0,535

2,14

38

70,6

 

19,61

21,20

0,540

2,60

84

67,1

 

18,64

20,15

0,513

2,30

Наиболее четкой

из

указанных диаграмм

является диаграмма

№ 5 прогиба середины низовой фермы пролетного строения ПСК I —

= 44,0 м, полученная при проходе головной части пассажирского поезда со скоростью v = 70 км/ч, приведенная на рис. 61.

1сек-19,Ч9 мм

Рис. 61. Диаграмма прогиба середины низовой фермы пролетного строения ПСК I = 44 м, полученная при проходе головной части пассажирского по­ езда со скоростью v = 70 км/ч (паровоз серии ИС)

Интенсивность временной нагрузки при невыгодном загруже-

нии пролетного строения нагрузкой составляет k 8,20 *.т/м

Отношение нагрузок

В качестве графика коэффициентов i используем кривую стати­ ческих прогибов середины пролетного строения; ординаты этой

кривой разделим на максимальный прогиб, равный 14,3 мм

(рис. 62, а). График коэффициентов и, приведенный на рис. 62,6,

построен по данным, найденным по формуле

 

 

U 1

,____— .1

 

 

/1+фг

/1 +2,34 i

*

Руководство по

определению грузоподъемности металлических мо­

стов.

Приложение 48.

Трансжелдориздат, 1945.

207

Рис. 62.

Исходные данные

при

выполнении

динамических расчетов

для пролетного строе­

 

ния I = 44 м:

 

 

/ — кривая изменения функции I по

опытным данным;

2— кривая

функции и;

3 — кривая

коэффициентов

приведения /

208

В качестве графика коэффициентов / принимаем уточненную

кривую,

показанную

на рис. 62,в. Она построена в соответствии

с указаниями § 14.

Общую длину 52,8 м, занятую функцией /,

делим на

9 одинаковых участков, имеющих протяженность -D =

= 5,81 м. Средние значения и и j для участков принимаем в разме­

рах, указанных

в табл.

39.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 39

№ участков

1

2

3

4

5

7

| 8

6

9

1 т

hn

0,960

0,820

0,690

0,595

0,548

!

0,555

0,600

0.6701

0,715

0,04

0,25

0,56

0,83

[0,97

1

0,93

0,73

| 0,44 |

0,12

Составляя уравнения связи относительных отклонений, на­ ходим величины этих отклонений на границах участков ! а при

—0,99786 оц + 0,00888 -0

«1=

0,00890,

—3,98213 а2 — 3,62453 ад + 0,05778 =0

а2 =

0,00641,

0,71238 а3 — 3,71963 я2 — 3,98213 «1+0,15389 = 0, а3=

0,13281,

0,91961 tzi — 0,52403 (23 + 0,71238 а2+0,44281 = 0, (2t = —0,56315, 3,60242 (25 — 4,26168 щ + 0,91961 а3+2,50464 = 0, а-0 = 1,32757,

2,38320 а6 — 5,87815 а5 + 3,60242 а4—1,15608 = 0, а6 = —1,93810, 0,87057 а7 — 2,94845 а6 + 2,38320а5—1,46674 = 0, а7=—1,24492,

0,67005(28—0,62241 а-.

+ 0,87057ай—0,35955 = 0, а8 =

1,89829,

0,83385 а9 + 0,43743 а8

+ 0,67005

0,14418 = 0, (29-

0,17745,

—0,99786 61 + 0,01204

= 0,

 

 

0,01207,

—0,98213 62 — 3,62453 61 + 0,99373

=0,

62 =

0,23856,

0,71238 63 — 3,71963 62 — 3,98213 61+0,61498 - 0,

63=

0,44980,

0,91961 61 —0,52403 63+ 0,71238 62—0,63766 - 0, 6,=

0,76491,

3,60242 65 — 4,26168 64 + 0,91961 63—0,51927 = 0,

65-

0,93421,

2,38320 66 — 5,87815 65 + 3,60242 61—0,49487 — 0,

66=-

1,35564,

0,87057 Ь-, — 2,94845 66 + 2,38320 65—0,49103 = 0,

Ь- =

2,59791,

0,67005 68 —0,62241 67 + 0,87057 66—0,48026 = 0,

6а =

1,36863,

0,83385 69 + 0,43743 68

+ 0,67005 67—0,33433 = 0,

69= —2,40461.

Результаты подсчета ординат объемлющей кривой возможных максимальных отклонений даны в табл. 40. Для выяснения

абсолютных

величин отклонений находим vqh35

= о,2183 /п,

г = 0,385 м (паровоз серии ИС).

 

 

/- = 212183 1,414-0,385 = 0,01212

т-сек\

g

9,81

 

14 Элк. 1873

209

м - — р- =

2

154 ~ 1ПШ^£2

р

- ’ g

3,142 ’ 9,81 ~

м ’

Коэффициент

перехода

от

относительных

значений отклоне­

ний к абсолютным будет

 

 

 

 

яЛг

 

 

 

 

р = ч = 0,001212 м = 1,212

мм.

Значение расчетного эквивалентного декремента затухания определяем по методике, изложенной в § 22.

Ожидаемое динамическое отклонение у0 имеет величину около

2,2 мм.

Истинный

декремент

затухания

принимаем в размере

а = о,ооз.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 40

 

 

Ординаты кривой

Абсолютные значения

т

 

 

относительных

ат

 

отклонений

 

отклонений

 

уто = 1.212/1^ в мм

 

 

 

(^m)max

 

 

 

 

1

0,00890

0,01207

0,0150

0,018

2

0,00641

0,23856

0,2386

0,289

3

—0,13281

0,44980

0,4690

0,568

4

—0,56315

0,76491

0,9498

1,151

5

— 1,32757

0,93421

1,6233

1,967

6

— 1,93810

1,35564

2,3652

2,867

7

— 1,24492

2,59791

2,8808

3,491

8

1,89829

1,36863

2,3402

2,836

9

0,17745

—2,40461

2,4111

2,922

Коэффициент трения на опорных частях при загружении

пролетного строения поездом находим по формуле (22,73), при­

нимая k — 13,76 т!м-.

? = 0,0135.

Прогиб середины пролетного строения от сил трения на

опорных частях находим по формуле (22,67), принимая /л = 0,6857:

*Д„л. = 0,138 мм.

Эквивалентный расчетный декремент затухания, найденный

по формуле

(22,70),

при у0

= 2,2

мм равен

 

 

 

 

 

 

&э = In 1,348 «0,30.

 

 

 

Динамические отклонения с учетом затухания колебаний

будут

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

/ 2

-

1 2 \

= 0,7714

/

о

т~1

л \

Ут~ j + о,5 гАУто

° 2

Ук )

\

yL-0,593

£

у\И -

 

 

 

 

 

 

 

1

'

210

Подсчеты отклонений с учетом затухания выполнены в табл. 41.

Таблица 41

 

 

 

т-1

т— 1

 

 

т

у2

0.7714 уто2

Z И

0,4574 2

у2

Ут В ММ

Jtno

 

 

 

 

1

1

 

 

1

0,0003

0,0002

0

0

0,0002

0,014

2

0,0835

0,0644

0,0002

0,0001

0,0643

0,254

3

0,3226

0,2489

0,0645

0,0295

0,2194

0,468

4

1,3248

1,0220

0,2839

0,1299

0,8921

0,939

5

3,8691

2,9846

1,1760

0,5379

2,4467

1,564

6

8,2197

6,3407

3,6227

1,6570

4,6837

2,163

7

12,1871

9,4011

8,3064

3,7993

5,6018

2,365

8.

8,0429

6,2043

13,9082

6,3616

0 ■«

0

9

8,5381

6,5863

 

 

 

 

На рис. 6(5

показаны

кривые

динамических отклонений^для

пролётного^строения I = 44,9 м при (I = 0 и 1) = 0,30 и приведено

Относительная длина загруженил Л

Рис. 63. Кривые динамических отклонений для пролетного строения / = 44лг

/ — теоретическая, построенная без учета затухания колебаний (ft == 0); 2 — теорети­ ческая при эквивалентном декременте затухания $ = 0,30; 3—построенная не­ опытным данным

очертание опытной кривой динамических отклонений. Видно'

хорошее совпадение теоретической кривой (при S = 0,30) с опыт­

ной.

При следовании по этому же пролетному строению товарного поезда с паровозом серии ФД со скоростью v = 52,8 км/ч

*14 21Ь

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ