Bài giảng Cơ sở động lực học đường sắt: Phần 1 - Trường ĐH Giao thông Vận tải

Bài giảng Cơ sở động lực học đường sắt: Phần 1 cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái quát chung về động lực học đường sắt; Tính cường độ tuyến đường dưới tác dụng của tải trọng động và tải trọng tĩnh. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ sở động lực học đường sắt: Phần 1 - Trường ĐH Giao thông Vận tải TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌNH BỘ MÔN: ĐƯỜNG SẮT *****oOo***** BÀI GIẢNGCƠ SỞ ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG SẮT Tp. Hồ Chí Minh - 2018 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐƯỜNG SẮT1.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Động lực học đường sắt là một ngành khoa học được xây dựng trên cơ sở ngành lựchọc và phân nhánh của nó là ngành động lực học kết cấu. Ngành này nghiên cứu biếndạng và ứng suất động, dùng bánh xe di động và lực trục để biểu thị tải trọng. Các toa xeđường sắt thông qua tải trọng và quán tính của mình truyền tác dụng lên đường sắt. Hiệuứng động lực của đầu máy toa xe đối với kết cấu đường được biểu thị ở Hình 1.1 Hình 1-1: Hiệu ứng lực động của toa xe lên kết cấu đường Vì vậy động lực học đường sắt gồm ảnh hưởng toa xe di động đối với đường sắt, ảnhhưởng của rất nhiều tham số (tăng biến dạng động hoặc ứng suất động) đối với đườngsắt. Các tham số chủ yếu ảnh hưởng đến ứng suất động cầu - đường sắt có đặc tính tầnsuất của kết cấu (tức là chiều dài, trọng lượng và độ cứng thanh độc lập), đặc tính tần suấttoa xe (tức là trọng lượng trên lò xo, dưới lò xo, độ cứng lò xo), cản của cầu - đường sắtvà toa xe, tốc độ vận hành của toa xe, đường không phẳng thuận...vv.. Khi toa xe chạy qua, không chỉ lực thẳng đứng mà còn lực dọc nằm ngang và lựcngang nằm ngang tác dụng lên cầu và đường sắt. So với lực tĩnh, biến dạng của cầu - đường sắt dưới tác dụng lực động sẽ tăng lên hoặcgiảm đi. Trong thực tiễn thiết kế, những ảnh hưởng này, dùng hệ số động lực (hoặc hệ sốxung kích động lực) để mô tả. Nhưng hệ số động lực chỉ là sự chứng tỏ, để lẩn khuất đitải trọng động phụ thêm mà phải tăng tải trọng tĩnh lên bao nhiêu lần. Do quá đơn giảnnên hệ số động lực không thể diễn đạt hết tất cả các tham số đã nêu trên, nhưng nóichung, có thể đáp ứng được yêu cầu an toàn và tin cậy. -1- Đánh giá mỏi kết cấu đã sử dụng phương pháp mới, phương pháp này sử dụng biên độứng suất kết cấu và số tuần hoàn ứng suất của toàn bộ các tàu gây ra khi chạy qua kết cấutrong thời gian vận doanh, tương đối gần với thực tế, đã cung cấp những số liệu có giá trịđể đánh giá mỏi, tuổi thọ mỏi và xác định chu kỳ sửa chữa kết cấu. Ngoài các vấn đề động lực học trên phạm vi rộng, trong sách này đưa ra một số thínghiệm thường dùng. Những thí nghiệm này nhằm hiệu chỉnh độ tin cậy trong vận doanh,mà cũng nhằm kiểm chứng độ tin cậy của lý luận mới đang ở giai đoạn nghiên cứu.Nhiều năm qua, giữa các thí nghiệm độc lập nhau, có tính so sánh tốt, mới làm cho cácphương pháp thí nghiệm được giữ lại và phát triển thêm Nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực động lực học đường sắt đã đưa ra được nhiềuphương pháp và kiến nghị, đã đưa vào tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế về thiết kế và phântích cầu - đường sắt. Các nghiên cứu đơn giản về vấn đề động lực học cầu-đường sắt trong bài giảng này đãchứng tỏ rằng ngành học này có lịch sử phong phú, hơn nữa toàn thế giới đều chú ý rấtlớn đến nghiên cứu động lực học cầu- đường sắt. Thật vậy, vấn đề chuyển động của toaxe trên đường là vấn đề thứ hai được chú ý trong cơ học kết cấu (chỉ đứng sau vấn đềxung kích (va đập) hai vật rắn va chạm nhau. Vấn đề này đã được đề ra ngay từ khi nướcAnh xây dựng tuyến đường sắt thứ nhất vào đầu thế kỷ thứ 19. Lúc bấy giờ trong giới kĩsư chia làm hai phái: một phái cho rằng khi đầu máy toa xe chạy qua cầu sẽ phát sinhxung kích, phái kia lại cho rằng khi đầu máy chạy qua kết cấu chưa kịp sinh ra biến dạng. Như vậy, từ rất sớm đã có thí nghiệm thứ nhất do Willis.R tiến hành, và nghiên cứu lýluận của Stokes G.G. Các ông đều kiến nghị đưa hiệu ứng thực tế của đầu máy di chuyểntrên đường sắt vào một vị trí nào đó giữa hai loại ý kiến cực đoan. Từ đó, động lực họcđường sắt được sự quan tâm liên tục của các nước có nền khoa học kỹ thuật phát triểnnhất trên thế giới. Trong các nhân vật thuộc ngành khoa học này, đáng nêu lên có Zimmermen H, KrylovA.N, đặc biệt là Timoshenko S.D. Ông đã giải quyết 2 vấn đề cơ bản: Một là vấn đềchuyển động của lực thông thường trên dầm, Hai là chuyển động của lực tần số dao động(phổ tần) trên dầm. Thời kỳ giữa hai đại chiến thế giới, động lực học đường sắt được sự quan tâm rất lớn ởAnh và Liên Xô trước đây. Trong thời kỳ này, đáng được nêu lên là giáo sư Inglis C.E.Nghiên cứu kinh điển mà ông tiến hành là giải thích ảnh hưởng của đầu máy hơi nướcđối với dao động của cầu - đường sắt từ hai phương diện lý luận và thí nghiệm. Côngtrình nghiên cứu của ông có ảnh hưởng quyết định đến sự phát triển ngành khoa học nàytừ đó về sau. Giáo sư Kolousek V của Tiệp Khắc cũ đã quyết ảnh hưởng đầu máy hơi nước trêndầm liên tục bất tĩnh định trên giá cứng và trên cầu vòm đường sắt. Ông cùng với cácchuyên gia khác của Séc và Slôvác còn có những cống hiến khác. ...