Визначення напружено-деформованого стану прогонових будов залізничних шляхопроводів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.327147

Ключові слова:

залізничний шляхопровід, прогонова будова, система моніторингу, напружено-деформований стан, деформації, напруження

Анотація

Представлено результати дослідження напружено-деформованого стану залізобетонних прогонових будов двох шляхопроводів. Зі збільшенням обсягів вантажоперевезень залізничним транспортом навантаження на вісь зростає до 25 тонн. Мости та шляхопроводи, побудовані близько 100 років тому, за роки експлуатації набули прихованих дефектів. Безпечна експлуатація штучних споруд потребує додаткових досліджень з використанням програмно-апаратного комплексу TENZO, який обробляє цифрові записи з первинних перетворювачів на основі тензометричних датчиків. У 2018 та 2023 роках були отримані прогини, деформації та напруження для типових прогонових будов 11,5 м та 16,5 м двох залізобетонних шляхопроводів від статичних та динамічних навантажень. Наприклад, у 2018 році «розкид» напружень від тестового навантаження (TEM18) для правих блоків прогонових будов 11,5 м становив від 3,7 МПа до 3,71 МПа на різних стадіях навантаження, а для лівих блоків прогонових будов 11,5 м – від 3,46 МПа до 3,9 МПа на різних стадіях навантаження. У 2023 році діапазон напружень становив від 2,58 МПа до 4,65 МПа для блоків правого прольоту 11,5 м і від 2,67 МПа до 4,7 МПа для блоків лівого прольоту на різних етапах навантаження. Дані 2018 року показують нерівномірність навантаження прогонових будов, що свідчить про зміщення осі колії від осі транспортної споруди. У 2023 році блоки прогонової будови працювали рівномірно, що свідчить про те, що вісь колії та вісь транспортної споруди вирівняні (співпадають). Отримані залежності «деформації-напруження» для типових прогонових будов 11,5 м показують технічний стан конструкцій досліджуваних об'єктів, підтверджуючи можливість збільшення пропуску через них більшого тоннажу вантажів, що перевозяться (збільшення осьового навантаження до 25 т на вісь). Прогонові будови продемонстрували надійну поведінку при динамічних навантаженнях, без ознак суттєвої деградації в період з 2018 по 2023 роки. Використання даних наукових методів моніторингу із застосуванням цифрових апаратно-програмних комплексів дозволить суттєво зменшити витрати на утримання штучних споруд на залізницях та підвищити безпеку транспортної інфраструктури

Біографії авторів

Ivan Bondar, ALT University

Candidate of Technical Sciences (PhD), Associate Professor

Department of Aerospace and Transport Engineering

Seidulla Abdullayev, Satbayev University

Doctor of Technical Sciences, Professor

School of Transport Engineering and Logistics named after M. Tynyshpayev

Arailym Tursynbayeva, Satbayev University

Master Degree, Senior Lecturer

School of Transport Engineering and Logistics named after M. Tynyshpayev

Asel Abdullayeva, Satbayev University

Master Degree, Senior Lecturer

Institute of Automation and Information Technologies

Yerlan Auyesbayev, Caspian University

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor

Academy of Architecture, Construction and Design

Aliya Izbairova, Satbayev University

Candidate of Technical Science, Аssociate Professor

School of Transport Engineering and Logistics named after M. Tynyshpayev

Посилання

  1. Abdullayev, S. S., Bondar, I. S., Bakyt, G. B., Ashirbayev, G. K., Budiukin, A. M., Baubekov, Ye. Ye. (2021). Interaction of frame structures with rolling stock. Series of Geology and Technical Sciences, 445 (1), 22–28. https://doi.org/10.32014/2021.2518-170x.3
  2. Abdullayev, S. S., Bakyt, G. B., Aikumbekov, M. N., Bondar, I. S., Auyesbayev, Y. T. (2021). Determination of natural modes of railway overpasses. Journal of Applied Research and Technology, 19 (1), 1–10. https://doi.org/10.22201/icat.24486736e.2021.19.1.1487
  3. Zhussupov, K., Toktamyssova, A., Abdullayev, S., Bakyt, G., Yessengaliyev, M. (2018). Investigation of the Stress-Strain State of a Wheel Flange of the Locomotive by the Method of Finite Element Modeling. Mechanics, 24 (2). https://doi.org/10.5755/j01.mech.24.2.17637
  4. Abdullayev, S., Tokmurzina, N., Bakyt, G. (2016). The Determination of Admissible Speed of Locomotives on the Railway Tracks of the Republic of Kazakhstan. Transport Problems, 11 (1), 61–68. https://doi.org/10.20858/tp.2016.11.1.6
  5. Zhumanov, A. U. (2018). Locomotive fleet of the Republic of Kazakhstan. Transport vehicles and equipment. Journal "Transport of the Russian Federation", 6 (79), 45–48.
  6. Abdullayev, S., Imasheva, G., Tomkurzina, N., Adilova, N., Bakyt, G. (2018). Prospects for the Use of Gondola Cars on Bogies of Model ZK1 in the Organization of Heavy Freight Traffic in the Republic of Kazakhstan. Mechanics, 24 (1). https://doi.org/10.5755/j01.mech.24.1.17710
  7. Bondar, I. S. (2016). Effect of moving load on deformations of the superstructure of a railway bridge. Collection of papers with international participation, 7, 64–67.
  8. Bondar, I. S., Makhmetova, N. M., Kvashnin, M. Ya., Khasenov, S. S. (2023). Determination of the stress state and dynamic coefficients of beam bridges. Bulletin of the Siberian State Transport University, 4 (67), 92–100.
  9. Plevris, V., Papazafeiropoulos, G. (2024). AI in Structural Health Monitoring for Infrastructure Maintenance and Safety. Infrastructures, 9 (12), 225. https://doi.org/10.3390/infrastructures9120225
  10. Aktan, E., Bartoli, I., Glišić, B., Rainieri, C. (2024). Lessons from Bridge Structural Health Monitoring (SHM) and Their Implications for the Development of Cyber-Physical Systems. Infrastructures, 9 (2), 30. https://doi.org/10.3390/infrastructures9020030
  11. Vijayan, D. S., Sivasuriyan, A., Devarajan, P., Krejsa, M., Chalecki, M., Żółtowski, M. et al. (2023). Development of Intelligent Technologies in SHM on the Innovative Diagnosis in Civil Engineering – A Comprehensive Review. Buildings, 13 (8), 1903. https://doi.org/10.3390/buildings13081903
  12. Lanis, A., Razuvaev, D., Lomov, P. (2016). Conjugation of approach fill with bridge and overbridge. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2 (48), 110–120.
  13. Bonessio, N., Lomiento, G., Benzoni, G. (2011). Damage identification procedure for seismically isolated bridges. Structural Control and Health Monitoring, 19 (5), 565–578. https://doi.org/10.1002/stc.448
  14. Yang, Y., Li, Q., Yan, B. (2017). Specifications and applications of the technical code for monitoring of building and bridge structures in China. Advances in Mechanical Engineering, 9 (1). https://doi.org/10.1177/1687814016684272
  15. Vičan, J., Gocál, J., Odrobiňák, J., Hlinka, R. (2012). Analysis and Load-carrying Capacity Estimation of Existing Railway Filler-beam Deck Bridges. Sspjce, 7 (2), 5–14. https://doi.org/10.2478/v10299-012-0001-6
  16. Kvočák, V., Kožlejová, V., Chupayeva, K. (2013). State of the Art in the Utilization of Deck Bridges with Encased Filler-Beams in the Standard Construction Practice. Sspjce, 8 (1), 107–114. https://doi.org/10.2478/sspjce-2013-0012
  17. Odrobiňák, J., Bujňák, J., Žilka, J. (2012). Study on Short Span Deck Bridges with Encased Steel Beams. Procedia Engineering, 40, 333–338. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.07.104
  18. Samani, R. R., Nunez, A., De Schutter, B. (2024). A Bidirectional Long Short Term Memory Approach for Infrastructure Health Monitoring Using On-board Vibration Response. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.02643
  19. Febrianto, E., Butler, L., Girolami, M., Cirak, F. (2022). Digital twinning of self-sensing structures using the statistical finite element method. Data-Centric Engineering, 3. https://doi.org/10.1017/dce.2022.28
  20. Wang, X., Zhuo, Y., Li, S. (2023). Damage Detection of High-Speed Railway Box Girder Using Train-Induced Dynamic Responses. Sustainability, 15 (11), 8552. https://doi.org/10.3390/su15118552
  21. Barkhordari, P., Galeazzi, R., Blanke, M. (2021). Monitoring of Railpad Long-term Condition in Turnouts Using Extreme Value Distributions. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2101.02567
  22. Sasy Chan, Y. W., Wang, H.-P., Xiang, P. (2021). Optical Fiber Sensors for Monitoring Railway Infrastructures: A Review towards Smart Concept. Symmetry, 13 (12), 2251. https://doi.org/10.3390/sym13122251
  23. Radicioni, L., Bernardini, L., Bono, F. M., Anghileri, M., Capacci, L., Cazzulani, G. et al. (2023). Structural Health Monitoring of a steel truss railway bridge studying its low frequency response. Ce/Papers, 6 (5), 876–885. https://doi.org/10.1002/cepa.2184
  24. Saravanan, U., Lenka, K. (2023). On condition monitoring of a corroding steel truss bridge – a case study. Proceedings of the 14th International Workshop on Structural Health Monitoring. https://doi.org/10.12783/shm2023/36929
Визначення напружено-деформованого стану прогонових будов залізничних шляхопроводів

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-27

Як цитувати

Bondar, I., Abdullayev, S., Tursynbayeva, A., Abdullayeva, A., Auyesbayev, Y., & Izbairova, A. (2025). Визначення напружено-деформованого стану прогонових будов залізничних шляхопроводів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (135), 14–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.327147

Номер

Том 3 № 7 (135) (2025): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Ivan Bondar, Seidulla Abdullayev, Arailym Tursynbayeva, Asel Abdullayeva, Yerlan Auyesbayev, Aliya Izbairova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.