АНАЛІЗ ФОРМ І ЧАСТОТ ВЛАСНИХ КОЛИВАНЬ ТА ДИНАМІЧНИХ НАПРУЖЕНЬ ФУНДАМЕНТУ СТОЯНА МОСТУ І ҐРУНТОВОЇ ОСНОВИ
DOI:
https://doi.org/10.15802/bttrp2025/333846Ключові слова:
фундамент стояна мосту, форми і частоти, власні коливання, динамічні напруження, ґрунтова основаАнотація
Мета. Метою дослідницької роботи є визначення в ході модального аналізу форм і частот власних коливань стояна залізничного мосту разом із ростверком та пальовим фундаментом. Окремим завданням дослідження є з’ясування динамічного впливу конструкції стояна на можливість вібраційних переміщень ґрунтової основи. Методика. Для розрахунку пальового фундаменту стояна, який взаємодіє із оточуючим масивом, вирішено застосовувати метод скінченних елементів (FEM) на основі Structure CAD for Windows, version 7.31 R.4 (SCAD). Для відтворення особливостей пальового фундаменту стояна в роботі застосовано плоску (квазіпросторову) модель. Усі розміри ростверку та паль прийняті згідно проєктної документації спорудження реального шляхопроводу. Результати. Виконано аналіз результатів напружено-деформованого стану фундаментів стояна шляхопроводу із урахуванням поїзного навантаження, який надав змогу отримати висновок про високу несучу здатність усіх частин системи «палі – ростверк» на всі розглянуті види сполучень із запасом міцності в 8 і 7 разів відповідно, що свідчить про нормальну експлуатацію в подальшому при незмінному стані інженерно-геологічних умов і навантажень. Матеріал паль бетон класу С30/35 повністю витримує усі види навантажень, представлених сполученнями із урахуванням динамічного коефіцієнту. Проведений модальний аналіз фундаментів стояна шляхопроводу свідчить, що отримані частоти і форми фундаменту, які дорівнюють 2,5 Гц (основний тон)…6,6 Гц, а із порівняння цих частот з частотами розрідження вологих пісків (30…50 Гц) зрозуміло, що власні коливання опори не можуть викликати вібраційного розрідження. Наукова новизна. Наукова новизна проведених досліджень полягає в отриманні під час модального аналізу стояна залізничного мосту параметрів динамічних переміщень та частот власних коливань. Практична значимість. Практична значимість полягає в обґрунтуванні міцності конструкції стояна при варіації сполучень навантажень, а також у визначенні того, що динамічний вплив рухомого складу не впливає на вібраційні переміщення ґрунтів основи.
Посилання
Ellis, E. A., & Springman, S. M. (2001). Modelling of soil–structure interaction for a piled bridge abutment in plane strain FEM analyses. Computers and Geotechnics, 28(2), 79-98. DOI: https://doi.org/10.1016/S0266-352X(00)00025-2 (in English)
Deng, Y., Ge, S., & Lei, F. (2023). Effects of pounding and abutment behavior on seismic response of multi-span bridge considering abutment-soil-foundation-structure interactions. Buildings, 13(1), 260. DOI: https://doi.org/10.3390/buildings13010260 (in English)
Dubinchyk, O., Bannikov, D., Kildieiev, V., & Kharchenko, V. (2020). Geotechnical analysis of optimal parameters for foundations interacting with loess area. E3S Web of Conferences, II International Conference Essays of Mining Science and Practice, 168, 00024. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016800024 (in English)
Li, Z. X., Zhou, T. Q., Chan, T. H. T., & Yu, Y. (2007). Multi-scale numerical analysis on dynamic response and local damage in long-span bridges. Engineering Structures, 29(7), 1507-1524. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2006.08.004 (in English)
Lu, P., Xie, X., & Shao, C. (2012). Experimental study and numerical analysis of a composite bridge structure. Construction and Building Materials, 30, 695-705. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.11.008 (in English)
Rashidi, M., Zhang, C., Ghodrat, M., Kempton, S., Samali, B., Akbarnezhad, A., & Zhu, L. (2018). Bridge abutment movement and approach settlement – A case study and scenario analysis. International Journal of Structural Stability and Dynamics, 18(08), 1840011. DOI: https://doi.org/10.1142/S0219455418400114 (in English)
Stewart, D. P., Jewell, R. J., & Randolph, M. F. (1993). Numerical modelling of piled bridge abutments on soft ground. Computers and Geotechnics, 15(1), 21-46. DOI: https://doi.org/10.1016/0266-352X(93)90015-Y (in English)
Whelan, M. J., Gangone, M. V., Janoyan, K. D., & Jha, R. (2009). Real-time wireless vibration monitoring for operational modal analysis of an integral abutment highway bridge. Engineering Structures, 31(10), 2224-2235. DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2009.03.022 (in English)
Wu, L., Jiang, G., & Liu, X. (2020). Analytical and Numerical Analysis of Additional Stress in Foundation of Bridge Approach Embankment. Geotechnical and Geological Engineering, 38, 6069-6082. DOI: https://doi.org/10.1007/s10706-020-01414-2 (in English)
Wymysłowski, M., & Kurałowicz, Z. (2016). Study of displacements of a bridge abutment using FEM. Studia Geotechnica et Mechanica, 38(2), 61-70. DOI: https://doi.org/10.1515/sgem-2016-0020 (in English)
Dubinchyk, O. I., & Neduzha, L. O. (2021). Obgruntuvannia napruzheno-deformovanoho stanu palovoho fundamentu z vykorystanniam prohramnykh kompleksiv. Mosty ta tuneli: teoriia, doslidzhennia, praktyka, 20, 13-18. DOI: https://doi.org/10.15802/bttrp2021/245247 (in Ukrainian)
DBN V.2.1-10-2009 (2009). Osnovy ta fundamenty sporud. Osnovni polozhennia proiektuvannia. Kyiv: Minrehionbud Ukrainy. (in Ukrainian)
DBN V.1.2-2:2006 (2006). Navantazhennia i vplyvy. Normy proektuvannia. Kyiv: Minbud Ukrainy. (in Ukrainian)
Karpilovskiy, V. S., Kriksunov, E. Z., Perelmuter, A. V., & al. (2000). SCAD dlya polzovatelya. Kiev: VVP «Kompas». (in Russian)
