НЕСУЧА ЗДАТНІСТЬ ОПОР КОНТАКТНОЇ МЕРЕЖІ ЗАЛІЗНИЦЬ ІЗ БЕТОНУ, АРМОВАНОГО КОМПОЗИТНОЮ АРМАТУРОЮ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2024/315300Ключові слова:
бетон; композитна арматура; стояк; несуча здатність; контактна мережа; залізницяАнотація
Мета. Під час експлуатації на електрифікованих постійним струмом залізницях залізобетонні опори контактної мережі зазнають пошкоджень від електрокорозії. Тому розробка альтернативних конструкцій опор, зокрема, бетонних з композитною арматурою, та оцінка їх несучої здатності є актуальним завданням. Метою дослідження є порівняння несучої здатності конічних центрифугованих опор контактної мережі залізниць із бетону, армованого сталевою та композитною арматурою. Методика. Порівняння несучої здатності опор контактної мережі залізниць із бетону, армованого композитною та сталевою арматурою виконано шляхом розрахункового експерименту з аналізом напружено-деформованого стану стояків із застосуванням методу скінчених елементів і програмного комплексу ЛІРА-САПР. Результати. Побудовано скінчено-елементі моделі стояків зі сталевою та композитною арматурою з однаковими перерізом та попереднім напруженням. Їх навантаження під час розрахункового експерименту здійснювали до руйнування, розрахунок виконували в нелінійній постановці. В результаті розрахункового експерименту отримано ізополя деформацій, напружень в бетоні, зусиль в подовжній і поперечній арматурі. Встановлено, що стояки як зі сталевою, так і композитною арматурою руйнуються через розвив робочої арматури. У розтягнутій зоні стояка зі сталевою арматурою тріщини не утворюються до руйнування, стояк з композитною арматурою працює з тріщинами в розтягнутій зоні. У стояка зі сталевою арматурою розподіл розтягнутої та стиснутої зон по поперечному перерізу є рівномірним, у стояка з композитною арматурою спостерігається широка розтягнута зона, саме у якій і утворюються тріщини, і мінімальна стиснута зона. Конструкція залізобетонного стояка забезпечує потрібну несучу здатність опори – нормативний згинальний момент, стояка з композитною арматурою – не забезпечує на 21 % через менший у 5,4 рази модуль пружності композитної арматури порівняно зі сталевою. Деформація стояка з композитною арматурою перевищує деформацію стояка зі сталевою арматурою на 64 %. Забезпечення потрібної несучої здатності є можливим за рахунок збільшення перерізу арматури та натягу її пакету. Наукова новизна. Вперше отримано скінчено-елементну модель конічної кільцевого перерізу конструкції із бетону, армованого попередньо-напруженою композитною арматурою, та закономірності розподілу в ній деформацій і напружень під час згину. Практична значимість полягає у створенні можливості конструювати стійкі до електрокорозійних впливів опори контактної мережі залізниць.
Посилання
Bertolini, L., Carsana, M., & Pedeferri, P. (2013). Corrosion behaviour of steel in concrete in the presence of stray current. Corrosion Science, 49, 1056-1068. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.05.048 (in English)
Feldbacher, R., Meißner, M., Roner, M., & Steinert, L. (2016). Existing Overhead Contact Line Assessment of Concrete Poles Baku – Boyuk Kesik (Georgian Border) Report evaluation of concrete poles. ILF Consulting Engineers Austria GmbH, Innsbruck. DB Engineering and Consulting GmbH, Leipzig. (in English)
Lobiak, A., Plugin, A., Kravtsiv, L., & Kovalova, O. (2018). Modelling of motorway bridge spans under modernization with consideration of rheological properties of the materials. Matec Web of Conferences 234, 04004. DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823404004 (in English)
Plugin, A., Kaliuzhna, O., Lobiak, O., Plugin, D. Nadzhafov, E., & Lagler, M. (2024) Regarding the replacement of steel reinforcement in prestressed concrete sleepers with composite rebars. AIP Conf. Proc. 3064, 060003. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0199575 (in English)
Bielikova, N. V. (2009). Nesucha zdatnist zalizobetonnykh opor kontaktnoi merezhi pislia remontu ta pidsylennia. Dys… k.t.n. 05.23.01. Ukrainska derzhavna akademiia zaliznychnoho transportu, Kharkiv. (in Ukrainian)
Weinstein, A. L., & Pavlov, A. V. (1988). Corrosion damage to overhead contact line supports. Transport. (in Russian)
Kaliuzhna, O. V., Shevchenko, V. M., & Bielikova, N. V. (2014). Analiz ta kontrol bezvidmovnoi roboty kontak-tnoi merezhi. Zbirnyk naukovykh prats Ukrainskoho derzhavnoho universytetu zaliznychnoho transportu, 147, 139-142. (in Ukrainian)
Kudryavtsev, A. A. (1988). Load-bearing capacity of overhead contact network supports. Transport. (in Russian)
Pluhin, A. A. (1990). Pidvyshchennia yakosti opor kontaktnoi merezhi na osnovi zastosuvannia statystychnykh meto-div. Mizhvuzivskyi zbirnyk naukovykh prats, Kharkivskyi instytut inzheneriv zaliznychnoho transportu, 13, 51-57. (in Ukrainian)
Pluhin, A. A. (1994). Udoskonalennia skladu ta struktury betonu z urakhuvanniam elektropoverkhnevykh vlas-tyvostei yoho skladovykh dlia pidvyshchennia mitsnosti ta stiikosti vyrobiv kiltsevoho pererizu. Dys… k.t.n. 05.23.05. Kharkivskyi inzhenerno-budivelnyi instytut. (in Ukrainian)
