STRESS-STRAIN STATE OF BEAM STAGED CONNECTION POINT OF THE RAILWAY BRIDGE TRACK-WAY

S. V. Kluchnik

Abstract


Purpose. The staged connections of the beams of railway bridge track-way have the simplest design, but some design flaws result in numerous defects. The purpose of the given work is to research the actual stress-train state of the point of connection of the stringers with the floor beams on condition of their staged interposition. It is also necessary to determine possible effect of coupled work of deck beam grid and booms on their stress-strain state. Methodology. To reach the purpose of the study the testing of the existing bridge was conducted. To measure strains (stresses) in the span elements we used the strain gages glued to flange angles of stringers and floor beams and to fillets of lower flange angles of stringers in the points of their support on floor beams. To measure deflections of the truss, stringers and floor beams from static loads we used Aistov’s and Maksimov’s deflectometers, that were installed on lower boom in the middle of span 0-1, as well as on both stringers and floor beams in the middle of the span. Deflectometers were fastened to the span and, by wire communication, to the ground surface. Findings. Stress-strain state of the point of connection of the stringers with the floor beams on condition of their staged interposition was obtained and analyzed. Analysis indicates that, apart from vertical bending of the stringers and beams, there is a significant effect of horizontal bending of floor beams and their torsion, that occur due to the coupled work of track-way beams and top booms, both for P0 beam and for other beams. Originality. Research of stress-strain state of metal track-way staged beams while considering their coupled work with bearing trusses. Practical value. While testing the span under the train load, there are significant additional stresses from horizontal bending of floor beams and their torsion in the floor beam flanges. The appearance of these stresses is caused by inclusion of stringers into coupled work with top booms. Appearing flaws in stringers are caused by local stress concentration due to design features of staged track way.


Keywords


stringers; strain; stress; floor beams; metal spans

References


Bychkovskiy, N. N., & Dankovtsev, A. F. (2005). Metallicheskiye mosty. Saratov: Yuri Gagarin State Technical University of Saratov.

Gibalenko, O. M., & Trofymchuk, T. S. (2016). Metal structures survivability assessment when simulating service conditions. Science and Transport Progress, 2(62), 119-128. doi: 10.15802/stp2016/67327

Ekspluatatsiia zaliznychnykh mostiv. Pravyla vyznachennia vantazhopidiomnosti metalevykh prohonovykh sporud zaliznychnykh mostiv, GSTU 32.6.03.111-2002 (2003).

Sporudy transportu. Mosty ta truby. Navantazhennia i vplyvy, DBN V.1.2-15:2009 (2009).

Sporudy transportu. Mosty ta truby. Obstezhennia ta vyprobuvannia, DBN V.2.3-6:2009 (2009).

Sporudy transportu. Mosty ta truby. Pravyla proektuvannia, DBN V.2.3-14:2006 (2006).

Yefimov, P. P. (2006). Proektirovaniye mostov. Omsk: Danteya.

Ukrzaliznytsia. (2002). Instruktsiia z vyznachennia umov propusku rukhomoho skladu po metalevykh ta zalizobetonnykh zaliznychnykh mostakh. Kyiv: Ministry of Infrastructure of Ukraine.

Kliuchnyk, S. V., & Marochka, V. V. (2012). Opyt ekspluatatsii etazhnoy proezzhey chasti. Proceedings of the 72 International Scientific & Practical Conference «Problems and Prospects of Railway Transport Development», April 19-20, 2012, Dnipropetrovsk. 158.

Kliuchnyk, S. V., & Marochka, V. V. (2014). Review of enhancement and repair options for roadway beams of two-level type. Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice, 5, 35-40.

Marochka, V. V., & Kliuchnyk, S. V. (2016). UA Patent No.109806. Ukrainian Intellectual Property Institute (UKRPATENT).

Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine. (2015). Service life and safety of structures, buildings and machinery. Kyiv: Paton Publishing House. Retrieved from http://patonpublishinghouse.com/rus/compilations/resurs2015

Shulman, Z. A., & Shulman, I.Z. (2013). Ispytaniya i monitoring inzhenernykh sooruzheniy. Dnipropetrovsk: LIRA.

Gibalenko, A. N., Korolov, V., & Filatov, J. (2014). Design requirements to structural steel durability based on level of industrial facility corrosion hazard. Proceedings of the II Polish-Ukrainian International Conference Aktualnie problemy konstrukcji metalowych (APMK), November, 27-28, 2014, Gdansk. Gdansk: University of Technology.

Ovchinnikov, P., & Kliuchnyk S. (2014). Using of finite element modeling for determination of buckling possibility in lengthwise stiffeners of orthotropic plate for bridge spans under operational load. Bridges and Tunnels: Theory, Research, Practice, 5, 130-135.

Rust, I.(2004). Sicherheit technischer Anlagen – Eine sozial wissenschaftliche Analyse des Umgangs mit Risiken in Ingenieurpraxis und Ingenieur wissenschaft. (Doctoral dissertation). Kassel University, Germany.

Weltschev, M., Schwarzer, S., & Otremba, F. (2013). Comparison of the operating life of tank containers, tank vehicles and rail tank cars for the carriage of dangerous goods in practice, analysis of causes of damage. Chemical Engineering Transactions, 31, 559-564. doi: 10.3303/CET1331094


GOST Style Citations


  1. Бычковский, Н. Н. Металлические мосты / Н. Н. Бычковский, А. Ф. Данковцев ; Сарат. гос. техн. ун-т. –Саратов, 2005. – Ч. 1. – 364 с.
  2. Гибаленко, А. Н. Оценка живучести металлоконструкций при моделировании факторов эксплуатации / А. Н. Гибаленко, Т. С. Трофимчук // Наука та прогрес транспорту. – 2016. – № 2 (62). – С. 119–128. doi: 10.15802/stp2016/67327.
  3. ГСТУ 32.6.03.111-2002. Експлуатація залізничних мостів. Правила визначення вантажопідйомності металевих прогонових будов залізничних мостів. – Чинний від 2001–12–05. – Київ : М-во трансп. України, 2003. – 382 с.
  4. ДБН В.1.2-15:2009. Споруди транспорту. Мости та труби. Навантаження і впливи. – Чинний від 2009–11–11. – Київ : Мінрегіонбуд України, 2009. – 83 с.
  5. ДБН В.2.3-6:2009. Мости та труби. Обстеження і випробування. – Чинний від 2009–11–11. – Київ : М-во регіон. розвитку та буд-ва України, 2009. – 43 с.
  6. ДБН В.2.3-14:2006. Споруди транспорту. Мости та труби. Правила проектування. – Чинний від 2007–02–01. – Київ : М-во буд-ва, архітектури та житл.-комун. госп-ва, 2006. – 359 с.
  7. Ефимов, П. П. Проектирование мостов / П. П. Ефимов. – Омск : Дантэя, 2006. – 111 с.
  8. Інструкція з визначення умов пропуску рухомого складу по металевих та залізобетонних залізничних мостах / Гол. упр. колійн. госп-ва Укрзалізниці. – Київ : М-во трансп. України, 2002. – 301 с.
  9. Ключник, С. В. Опыт эксплуатации этажной проезжей части / С. В. Ключник, В. В. Марочка // Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта : тез. докл. 72 Междунар. науч.-практ. конф. / Днепропетр. нац. ун-т ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна. – Днепропетровск, 2012. – С. 158.
  10. Ключник, С. В. Обзор варіантів підсилення та ремонту балок проїзної частини поверхового типу / С. В. Ключник, В. В. Марочка // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – 2014. – Вип. 5. – С. 35–40.
  11. Пат. 109806 Україна, МПК E 01 D 1/00, E 01 D 19/00, E 01 D 101/30. Вузол спирання поздовжньої балки на поперечну / Марочка Віталій Владиславович, Ключник Сергій Владиславович ; заявник та патентовласник Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. – № u 2016 01940 ; заявл. 29.02.2016 ; опубл. 12.09.2016, Бюл. № 17.
  12. Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин [Electronic resource] : зб. наук. ст. / Ін-т електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України. – Київ, 2015. – 816 с. – Available at: http://patonpublishinghouse.com/rus/compilations/resurs2015. – Title from the screen. – Accessed : 29.05.2017.
  13. Шульман, 3. А. Испытания и мониторинг инженерных сооружений / 3. А. Шульман, И. 3. Шульман. – Днепропетровск, ЛИРА, 2013. – 536 с.
  14. Gibalenko, A. N. Design requirements to structural steel durability based on level of industrial facility corrosion hazard / A. N. Gibalenko, V. Korolov, J. Filatov // Aktualnie problemy konstrukcji metalowych : Abstr. II Polish-Ukrainian International Conference APMK (27.11– 28.11.2014) /UniversityofTechnology. –Gdansk, 2014. – Р. 98–102.
  15. Ovchinnikov, P. Sing of finite element modeling for determination of buckling possibility in lengthwise stiffeners of orthotropic plate for bridge spans under operational load / P. Ovchinnikov, S. Klyuchnik // Мости та тунелі: теорія, дослідження, практика. – 2012. – Вип. 5. – С. 130–135.
  16. Rust, I. Sicherheit technischer Anlagen – Eine sozial wissenschaftliche Analyse des Umgangs mit Risiken in Ingenieurpraxis und Ingenieurwissenschaft / Ina Rust ;Kasseluniversity. –Kassel, 2004. – 394 p.
  17. Weltschev, M. Comparison of the operating life of tank containers, tank vehicles and rail tank cars for the carriage of dangerous goods in practice, analysis of causes of damage / М. Weltschev, S. Schwarzer, F. Otremba // Chemical Engineering Transactions. – 2013. – Vol. 31. – Р. 559–564. doi: 10.3303/CET1331094.


DOI: http://dx.doi.org/10.15802/stp2017/104762

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN 2307–3489 (Print)
ІSSN 2307–6666 (Online)