Расчет на динамическую нагрузку от подвижного состава

Одним из возможных воздействий на здание или сооружение может быть вибрация от движения поезда. Эту нагрузку следует учесть как при проектировании транспортных сооружений, например при расчете насыпи или моста, так и при проектировании здания, когда мы знаем, что в непосредственной близости от строящегося объекта проходит железнодорожный путь или линия метрополитена на небольшой глубине, поэтому применение расчета на динамическую нагрузку встречается довольно часто.

Полная методология этого расчета ничем не отличается от типичной задачи на динамическое воздействие от сейсмической нагрузки и в этой статье рассматриваться не будет.

Обратим внимание на инструменты доступные для задания динамической нагрузки от поезда в двухмерных и трехмерных задачах.

Плоская постановка

Разберем процесс на примере типовой задачи расчета транспортной насыпи.

При расчете поперечника в плоской постановке необходимо задавать нагрузку, как узловую динамическую. В рамках создания этой нагрузки будет задана функция нагрузки от времени, поэтому можно описать проезд поезда в перпендикулярном направлении к схеме. Для создания нагрузки в расчетном комплексе midas GTS NX, нужно во вкладке «Dynamic Analysis» в блоке инструментов «Load» воспользоваться инструментом «Dynamic Nodal».

Путь к инструменту Dynamic Nodal
Рисунок 1. Путь к инструменту Dynamic Nodal

В окне инструмента необходимо выбрать направление, в котором будет действовать динамическая нагрузка и указать масштабный коэффициент. Масштабный коэффициент будет применяться к значениям, описанным во временной функции.

Создание временной функции осуществляется в поле «Time Dependency». Для создания функции нужно выбрать значок функции рядом с выпадающим меню, где в последующем будут отображаться все имеющиеся в модели временные функции (подходящие по типу к инструменту Dynamic Nodal). Нажав на пиктограмму функции, пользователь попадает в окно создания функций. Она может быть синусоидальная и временная. В этом примере нас интересует второй вариант, выбираем «Add Time Function». В поле ввода значений нужно описать действующую в узле нагрузку в момент времени, время зависит от скорости движения поезда. Также в этом окне следует изменить тип значений, вводимых в поле Value на Force в блоке «Time Function Data Type». После ввода значения функцию по времени можно сохранить, нажав «OK» и закрыть окно создания функций. В завершении формирования нагрузки, в инструменте «Dynamic Load» нужно выбрать созданную функцию в выпадающем меню. Порядок действий показан на Рисунке 2.

Назначение динамической нагрузки от движения поезда
Рисунок 2. Назначение динамической нагрузки от движения поезда

Результат расчета представлен на Рисунке 3.

Результат расчета в плоской постановке задачи (вертикальные перемещения)
Рисунок 3. Результат расчета в плоской постановке задачи (вертикальные перемещения)

Объемная постановка

При расчете насыпи в трехмерной постановке можно воспользоваться специальным инструментом создания динамической нагрузки от движения поезда «Train Dynamic Load Table». Инструмент находиться во вкладке «Dynamic Analysis», в блоке инструментов «Load», инструмент «Train Dynamic Load Table».

Путь к инструменту Train Dynamic Load Table
Рисунок 4. Путь к инструменту Train Dynamic Load Table

В рамках работы с этим инструментом нужно выбрать ребро или узлы приложения нагрузки от поезда и указать начальный конечный узел, то есть описать траекторию движения.

Описание траектории движения
Рисунок 5. Описание траектории движения

Далее можно выбрать поезд из предустановленных или указать пользовательские параметры: количества колесных пар, расстояние между ними и нагрузку.

Библиотека параметров подвижного состава
Рисунок 6. Библиотека параметров подвижного состава

При задании пользовательских значений расстояние между колесами и нагрузка указывается в блоке в нижней части окна инструмента. После записи значения следует нажать «Add» для добавления значений в таблицу. Доступны операции редактирования (Modify), удаления строки (Delete) или вставки строки сверху выбранной (Insert).

Также нужно указать скорость движения поезда (поле Train Velocity) и направление приложения динамической нагрузки (поле Direction). После сохранения параметров в древовидном меню появится динамическая нагрузка, созданная с помощью этого инструмента.

Окно инструмента Train Dynamic Load Table
Рисунок 7. Окно инструмента Train Dynamic Load Table

Результат расчета представлен на Рисунке 8.

Результат расчета в 3D-постановке задачи (вертикальные перемещения)
Рисунок 8. Результат расчета в 3D-постановке задачи (вертикальные перемещения)

В остальном расчет на воздействие от движения подвижного состава не отличается от любого другого динамического расчета прямым динамическим методом.

Методика выполнения расчета представлена в вебинаре: «Расчет мостового сооружение совместно с грунтовым массивом: взаимодействие midas GTS NX c midas Civil». Разница заключается лишь в том, что на вебинаре в качестве динамической нагрузки использовалась нагрузка от сейсмического воздействия.

midas GTS NX

Скачайте демо-версию midas GTS NX

Начните пользоваться уже сегодня! После скачивания демо-версии
вам будут доступны обучающие материалы по началу работы.