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

ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

ВСЕСОЮЗНОЕ ИЗДАТЕЛЬСКО-ПОЛИГРАФИЧЕСКОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ МИНИСТЕРСТВА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Москва 1960

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учет динамического воздействия подвижного состава на мосты производился до последнего времени на основании научной конста­ тации определенных фактов, полученных при экспериментальных исследованиях.

Развитие железнодорожного транспорта вносит коренные изме­ нения в условия эксплуатации железнодорожных мостов: появляют­ ся новые виды локомотивов для электрической и тепловозной тяги,

а также новые типы вагонов, значительно увеличиваются скорости движения поездов, меняется конструкция железнодорожного пути, увеличивается на ряде направлений их грузоподъемность. Меня­ ются и объекты динамического воздействия — конструкции мостов. В частности, большое распространение получают качественно новые конструкции сборных предварительно напряженных железобетон­ ных мостов.

Научная констатация динамического воздействия подвижного состава на мосты, т. е. изучение этого воздействия от уже обра­ щающихся локомотивов, вагонов в уже существующих условиях их движения, становится недостаточной. Для правильного проекти­ рования мостов требуется сейчас научное предвидение, т. е. уменье учесть динамические воздействия еще не имеющегося на желез­ ных дорогах, но возможного в будущем подвижного состава при пер­ спективных скоростях его движения по мостам различных кон­ струкций. При этом особое значение в соответствии с общим направлением развития железнодорожного транспорта в СССР

приобретает изучение динамического воздействия электровозов и тепловозов.

В области динамики сооружений имеется много исследований как теоретических, так и экспериментальных. Несмотря на это, достаточно точного теоретического расчета пролетных строений мостов на динамическое воздействие определенного подвижного состава еще не существует.

Наиболее полные теоретические исследования сделаны по от­ ношению к воздействию вращающейся неуравновешенной массы, что имеет важное значение применительно к паровозам, но не дает полной характеристики сложного комплекса явлений, обусловли­ вающих динамику тепловозов и электровозов. Однако и решение указанной выше задачи было выполнено в предпосылках, доста­ точно сильно абстрагирующих реальные условия.

3

ОТ АВТОРА

Публикуемое исследование представляет разработку на экспе­ риментально-теоретической основе важнейших положений динами­ ческого расчета балочных разрезных пролетных строений железно­ дорожных мостов на воздействие различных подвижных нагрузок.

Основное внимание было уделено следующим вопросам, имеющим важное практическое значение для оценки расчетным путем дина­ мического воздействия железнодорожных нагрузок:

1) учету, при определении возможных колебаний пролетных строений, изменений общих динамических свойств колеблющейся системы вследствие движения по пролетному строению поезда; 2) учету периодически повторяющихся групп ударов, образую­ щихся при движении колес поезда по рельсовому пути на пролет­ ных строениях, и возможному динамическому эффекту от воздей­

4)учету явлений затухания колебаний;

5)связи общих колебаний пролетного строения, загруженного

поездом, с колебаниями усилий в отдельных элементах пролетного строения;

6)методике экспериментально-теоретического изучения дина­ мического воздействия нагрузки на пролетные строения малой

длины.

Поскольку исследование было подчинено разработке общих

кривую динамических коэффициентов. Как показывает опыт, по­

добные уточнения существующих сугубо условных методов дина­ мического расчета мостов не могут более удовлетворять практике

проектирования и эксплуатации мостов. Необходим переход к бо­ лее правильным, более совершенным и рациональным формам дина­ мического расчета мостов.

5

ВВЕДЕНИЕ

Вопрос о динамическом воздействии подвижных нагрузок на пролетные строения мостов привлекает к себе внимание уже более ста лет. В последние годы делаются новые попытки изучить отдель­

ные стороны этой проблемы, важной как для проектирования новых

мостов, так и для правильной постановки дела эксплуатации су>

шествующих мостов.

Явления, возникающие при движении железнодорожных на­ грузок по пролетным строениям мостов, имеют весьма сложный ха­ рактер и обусловлены разнообразными причинами. Аналитическое

изучение вопроса представляет громадные трудности и в большин­ стве случаев не дает достаточно надежных результатов для прак­

тики. В настоящее время приемлемыми считаются только экспе­ риментально-теоретические методы исследования.

При изучении динамического воздействия нагрузки на мосты в качестве теоретической основы принимаются положения динамики сооружений.

поперечных колебаний такого стержня впервые было составлено

Пуассоном в 1829 г.

На разработку теоретических основ динамического воздействия переменных нагрузок на различные сооружения огромное влияние

ний были посвящены работы М. В. Остроградского, Рэлея, СанВенана и др.

С появлением первых железных дорог возникла практическая

необходимость в развитии теории механических колебаний. Первая дискуссия, связанная с учетом динамического воздействия движу­ щихся нагрузок на пролетные строения железнодорожных мостов,

возникла в Англии в середине 40-х годов прошлого столетия. Итоги

дискуссии были опубликованы в 1849 г. в виде доклада, который содержал высказывания выдающихся ученых и инженеров-строи­ телей об учете динамического воздействия нагрузок при проекти­

7

к тому времени исследований. Доклад не содержал конкретных предложений в виде норм, однако оказал большое влияние на вы­ шедшие впоследствии различные нормативные документы.

После указанной дискуссии появился ряд теоретических ис­ следований, посвященных динамическому воздействию нагрузок

на пролетные строения мостов и на железнодорожный путь. В них предлагались различные формулы для приближённого расчета

балок на действие подвижной нагрузки и на удары колес.

Сравнение теоретических исследований того времени с резуль­ татами отдельных опытов показало большое несоответствие этих исследований практике. Уже к концу XIX в. стало ясно, что пра­ вильная оценка динамического воздействия нагрузки и разработка приемлемых для практики норм возможна только на основе парал­ лельного проведения опытных и теоретических исследований.

Однако для опытных работ были необходимы точные измери­ тельные приборы, позволяющие проследить и записать быстро про­ текающие процессы изменения деформаций. Условия, необходимые для проведения широких опытно-теоретических исследований,

До Великой Октябрьской социалистической революции в Рос­ сии проводились преимущественно теоретические исследования

динамического воздействия нагрузки на пролетные строения желез­

нодорожных мостов. Некоторые из них предвосхитили исследова­ ния, выполненные позже за рубежом.

До 1921 г. при проектировании мостов динамическое воздейст­ вие нагрузки в прямой форме у нас не учитывали. Однако назначе­ ние допускаемых напряжений в функции от длины пролета (на­ пример по нормам 1907 г. в виде 700 + 2/ кг/см2 и 750 + 2/ кг/см2)

косвенно отражало учет различного характера динамического воздействия нагрузки на пролетные строения разной длины. Не­ которые русские специалисты (Л. Д. Проскуряков, Л. В. Николаи и др.) делали предложения и о прямом учете динамического воз­ действия нагрузки для пролетных строений проектируемых мостов Ч

Систематические опытные и теоретические исследования по

динамике мостов в СССР были начаты Научно-техническим комите­

том в 1919 г. В первые годы общее руководство исследованиями по мостам осуществлял проф. Н. С. Стрелецкий.

В 1921 г. была предложена первая в отечественной практике формула динамического коэффициента для металлических пролет­

1В. Цы тульский. Систематическое пособие по проектированию и расчету мостов. М., 1911.

8