A cikk szerzője:

Dr. Horvát Ferenc ny. főiskolai tanár

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Vasúti híd provizóriumok növelt sebességre és támaszközzel

A vasúti provizóriumoknak, mint ideiglenes létesítményeknek, egyes paramétereik tekintetében a végleges hidakhoz képest kevésbé szigorú feltételeknek kell megfelelniük. Ugyanakkor a mai vonalkorszerűsítési munkák megkívánják a jelenlegi állomány által biztosítottnál magasabb műszaki szint nyújtását, a tengelyteher- és a sebességemelés, valamint nyílásméret vonatkozásában. A cikk a jelenlegi hazai gyakorlatban használt provizóriumoktól eltérő, a mai igényeket kielégítő provizórium kialakításával foglalkozik, ismerteti a legfontosabb számított igénybevételi és alakváltozási értékeket, bemutatja az acélfelszerkezet és a rajta létesítendő vágány javasolt megoldását egy későbbi részletes tervezés segítése céljából.

A javasolt és vizsgált szerkezeti kialakítás az MSZ EN 1991-2:2006 Eurocode 1 szerinti LM1 jelű teherrel elvégzendő szerkezeti tervezés a provizórium széles körű felhasználhatóságát biztosítja.
120 km/h vasúti pályasebességre történő megfeleléssel az esetek többségében elkerülhető a provizórium beépítése miatti sebességkorlátozás bevezetése, amely kedvező a menetidő és a vontatási energiafelhasználás szempontjából, hiszen elmarad a lassújel előtti fékezési energiaveszteség és nincs többletenergia-igény a sebességcsökkentett szakasz utáni gyorsítás miatt.
A provizórium támaszközét a vasúti pálya alatt átvezetendő építmény és a hídfő lezárásának kialakítási módja határozza meg. A 30 m-es fesztávolság már igen széles körű felhasználhatóságot képes biztosítani.
Tanulmányunk, a provizórium tartószerkezetének koncepcionális méretezési feladatain túl, az ideiglenes híd-vágány kölcsönhatás vizsgálatával és a felépítmény egy kialakítási lehetőségével foglalkozik részletesebben.

A provizórium tartószerkezetének kialakítása

A provizórium szerkezeti méreteit az ÖBB által alkalmazott HHB 265 típusú provizórium [1] méreteiből vezettük le, külön figyelmet szentelve a rajta átvezetendő vágány ívesíthetőségére. Az 1. ábra a kiindulási keresztmetszetet, míg az általunk javasolt és vizsgált keresztmetszetet a 2. ábra mutatja be.
A szerkezet iker főtartói hegesztett kialakításúak. A kereszttartók hegesztett I-szelvényből készülhetnek, ez gyártási szempontból célszerűnek és anyagtakarékosnak tekinthető. A szállítási és beemelési korlátok miatt keresztirányban a provizórium két fél provizóriumra bontható. Az elemek között csavaros kapcsolat kialakítása javasolt, ahogy az az 1. ábrán is látható.

1. ábra. A HHB 265 típusú provizórium keresztmetszete2. ábra. A koncepcionális szinten vizsgált provizórium keresztmetszete

A véges elemes számítások eredményei

Annak érdekében, hogy a híd-vágány kölcsönhatás vizsgálata előtt az alkalmazott modell működését és a bemenő paraméterek helyességét ellenőrizzük, előzetes számítást végeztünk. A (fél-) provizóriumot, valamint a rajta áthaladó sínszálat gerendaelemekként modelleztük. A véges elemes modellben nem alkalmaztunk szelvényváltásokat, csupán koncepcionálisan vizsgáltuk a szerkezetet, mivel a cikknek nem célja a pontos méretezés elvégzése.
A szerkezet 120 km/h sebesség esetén L/600, azaz 50 mm lehajlás esetén felel meg. A vizsgált keresztmetszetben ennek értéke 44 mm. A statikus LM71 terhelésből a keresztmetszet szélső szálában 67 N/mm2 értékű feszültség ébred. Az első függőleges lengésalakhoz tartozó saját frekvencia értéke 4,04 Hz. Az értékekből látható, hogy koncepcionális szinten a szerkezet megfelel (3–5. ábra).

3. ábra. A provizóriumlehajlás burkolóábrája LM71 terhelés esetén4. ábra. A provizórium alsó szélsőszál-feszültség burkolóábrája LM71 terhelés esetén5. ábra. A provizórium első függőleges lengésalakja
A provizórium-vágány kölcsönhatás (interakció) vizsgálatához szükséges modellekben 60E1 r. sínszál keresztmetszetet vettünk figyelembe, mind a hídon, mind a csatlakozó folyópályában. A folyóvágányban a következőkben ismertetett fajlagos ágyazatellenállás-értékekből számított bilineáris rugókarakterisztikájú rugókkal támasztottuk meg a sínszálakat hosszirányban.
A provizórium és a sínszál között terheletlen sínszál esetén nincs kapcsolat. Ellenben, mivel a síntalpbetét anyaga alacsony súrlódási tényezőjű anyagból készül, így a fékezés hatásának vizsgálatakor szükséges a kapcsolati merevség megállapítása. Pontosabb adatok híján azzal a közelítéssel éltünk, hogy a súrlódási tényező értéke µ = 0,05. Ez az érték az acél-acél közötti súrlódási tényező 20%-a. A súrlódást okozó normálerő értékét az LM71 tehermodell alapján 40 kN/m/sínszál értékkel vettük számításba. Az egy sínszálra vonatkozó, származtatott bilineáris rugókarakterisztikák a 6. ábrán láthatók. Az ágyazat-ellenálláson (p) terheletlen vágányra vonatkozó értékek, míg a ZLR típusú sínleerősítés esetén a terhelt vágányra vonatkozó értéket tüntettük fel.

6. ábra. Az alkalmazott rugókarakterisztikák egy sínszálra
A modell validációjához a síntörés­vizsgálat eredményeit használtuk fel. A vizsgálat során a kezdőponti hídfőnél eltávolítottuk a sínszál 1 cm-nyi szakaszát, majd 30 °C hőmérséklet-változással terheltük a sínszálat. A fajlagos ágyazat-ellenállás értéke p=10 N/mm volt. A két végén a sínszálat hosszirányban mereven megtámasztottuk. A nemlineáris statikai számítást követően a 7. ábrán látható a sínszálban kialakuló normálerő, amelynek lefutása és maximális értéke az elvárásoknak megfelelő.

7. ábra. A sínszál normálerő ábrája a kezdőponti hídfőt megelőző szakaszonA törési keresztmetszetben (amelyet a kezdőponti hídfő fölött vettünk fel) a két sínvég eltolódása aszimmetrikus, bilineáris modellel történő kézi számítás alapján (elvét a Varratszakadás/síntörés a provizóriumon című fejezetben ismertetjük) 31,6 mm a megnyíló hézag nagysága. Az elvégzett nemlineáris statikai számítás alapján 11,4+22,5=33,9 mm. A két eltérő módszer alapján meghatározott értékek között 7% az eltérés, így az alkalmazott bilineáris rugókarakterisztikák megfelelően írják le a valós viselkedést. Az eredmények közötti eltérés az eltérő számítási modellek miatt alakul ki. A kézi számítás során képlékeny ellenállás alapján történik a vizsgálat, míg a véges elemes modellezés során rugalmas-képlékeny számítás történik. Mivel a kézi számítás eredményei jól korrelálnak a nemlineáris számítás eredményeivel, így további vizsgálatot nem végeztünk. A  Varratszakadás/síntörés a provizóriumon című fejezetben látható nomogram alkalmazása megfelelő értékeket szolgáltat a gyakorlat számára.

A cikk folytatódik, lapozás:123456Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] http://brueckentagung.at/bruecke2019/Kurzfassungen/1_4_Bruschetini-Ambro_Menge.pdf
  • [2] https://www.d-ing.de/eue-staufenbergallee---hb-einbau-zh31
  • [3] Pfeifer RH, Mölter TM. Handbuch Eisenbahnbrücken, 1. Auflage. Eurailpress Hamburg, 2008.
  • [4] D.12/H. utasítás. Hézagnélküli felépítmény építése, karbantartása és felügyelete. Budapest: MÁV Zrt.; 2009.
  • [5] ZLR VIPA SP assembly to suit 60E1 rail 1:20. Rajzszám: 21887 – 2018. Készítette: Pandrol Ltd.
  • [6] Pandrol VIPA SP Installation, inspection and maintenance manual for bridge projects in Hungary. OMM number: 080-10. Pandrol Track Systems, 2017.11.22.
  • [7] Új műszaki megoldás kidolgozása a hézagnélküli vágány hidakon történő átvezetésére, amely a jelenlegi előírások szerint szükségesnek tartott síndilatációs szerkezet alkalmazásának szükségességét a hídhossz függvényében csökkenti, és a hídfő mögötti gyenge háttöltés miatti vágánygeometriai romlást mérsékli. K+F munka zárójelentése, 2012.10.30. Készítette: Széchenyi István Egyetem.
  • [8] Az országos közforgalmi vasutak pályatervezési szabályzata. Budapest: 1983.
  • [9] Vasúti hídszabályzat. H.1.6. utasítás. Vasúti hidak és egyéb műtárgyak geotechnikai tervezése. MÁV Zrt. 2018.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2020 / 6. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©