A cikk szerzője:

Dr. Koch Edina egyetemi docens
Széchenyi István Egyetem

Vasúti hídfők komplex geotechnikai modellezése

A cikkben a szerző bemutatja az újabb kutatásainak az eredményeit, amelyek a hídfőszerkezetek, beleértve az alapozásukat is, a csatlakozó töltés és a köztük kialakítandó átmeneti szakasz fejlesztésére irányulnak. E komplex, a hídfők és az átmeneti szakasz szerkezeti kialakítása által is befolyásolt rendszer viselkedését a legkorszerűbb térbeli, véges elemes, nemlineáris anyagmodellel dolgozó szoftverrel modellezte, s figyelembe vette a vonatterhelés dinamikáját is. Kiemelt figyelmet fordított a háttöltés kialakításának a szerepére.

A süllyedések nagysága és változása

Az 1. változatra számított végső süllyedéseket a 4. és az 5. ábra mutatja be. Ezek arra a terhelési helyzetre vonatkoznak, amikor az építés után az első vonat a híd közepére ért. A süllyedési kép és a süllyedések mértéke egészében hasonló a 2. változatra vonatkozóan is. A legfontosabb süllyedési adatokat a 2. táblázatban foglaltam össze. Az ábrák és a táblázat alapján a következő megállapítások tehetők:

4. ábra. Az összes süllyedés felülnézetben (1. változat)5. ábra. Az összes süllyedés hosszmetszetben (1. változat)
A legnagyobb a süllyedés a folyópályán, a jellemző érték ~24 cm. A hídfők közvetlen környezetében sokkal kisebbek a mozgások, az 1. változat mutat kisebb értéket. Közvetlenül a hídfőnél a háttöltés süllyedése a folyópályáénak ~6-15%-a, de a hídfőfaltól távolodóan a süllyedések viszonylag gyorsan növekednek, 4,5 m-en jellemzően 80-90 mm-rel. Ez egyrészt annak köszönhető, hogy itt a töltéstest tömege a hídfőfalas és a rézsűs lehatárolás révén sokkal kisebb, másrészt annak, hogy a cölöpalapozású hídfő valamennyire „megtartja” a töltést, terheit a cölöpökön keresztül mélyebbre hárítja, kiiktatva az agyagréteg összenyomódásának nagyobb részét. (Kicsit hosszabb cölöpökkel ez még erőteljesebb lenne.) Ez rámutat a Plaxis 3D szoftverrel való számítás hasznosságára. Azok a ma is használatos prognózisok, amelyek a trapéz alakú töltéskeresztmetszet alatti süllyedésszámításra épülnek, nagyon durván túlbecsülik a háttöltés süllyedését, s e tekintetben nem sokkal jobb egy 2D modellel végzett számítás sem.
A folyópályán előálló ~24 cm süllyedéséből ~3,0 cm a töltés saját összenyomódása, a homokos talajrétegé pedig lényegében zérus. A cementtel javított háttöltés saját összenyomódása 1 cm-en belül van, érdemes tehát ilyet betervezni.
A hídfő vasbeton szerkezeteinek süllyedése ~1 cm.

A süllyedések időbeli alakulása

6. ábra. A süllyedések időbeli alakulása

A 6. ábrán az 1. változatra kiadódott süllyedéseket ábrázoltam az idő függvényében három keresztszelvényre vonatkozóan. A töltés három szelvényére megadott adatok a térszínre vonatkoznak, minthogy a töltés teteje a modellezett folyamat elején még nem létezik. Ezért az ábrán leolvasható végsüllyedések a töltéstest összenyomódásának mértékével kisebbek a 2. táblázatban a töltések tetejére vonatkozóan megadottaktól.
Az ábra alapján a következő megállapítások tehetők.

  • A süllyedésben meghatározó a konszolidációs komponens, de a hídfő közelében a konszolidáció viszonylag gyors. Ennek az az oka, hogy a töltés terheinek nagyobb része a cölöpökön keresztül adódik az altalajra, a cölöpök körül pedig térbeli vízáramlás alakul ki. A hídfőtől távolabb a konszolidáció lassúbb.
  • A „teljes” konszolidáció ~400 nap alatt zajlik le. Az első töltéslépcső építését követően ~180 nap, a másodikat követően pedig ~130 nap szükséges a „teljes” konszolidációhoz.
  • A vasúti felépítmény (13–17. építési fázisok) beépítése a „teljes” konszolidáció lezajlása után további ~1 cm süllyedést indukál a folyópályán, a hídfőtől 5 m-re ez az érték ~0,4 cm, a hídfő mögött közvetlenül ~0,2 cm.
  • Az utolsó számítási fázisban működtetett vonatteher hatása függőleges vonalként jelenik meg a görbe végén, mivel ezek modellezett időtartama csupán 3,6 s volt. A vonatteher hatására ~0,5 cm többletsüllyedés keletkezik.

A megrajzolt görbék alapján más építésütemezési változatok is könnyen kigondolhatók és elemezhetők. Erről számoltam be e szakfolyóirat korábbi számában [7].

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Horvát F, Koch, Major Z. Híd és vasúti folyópálya közötti átmeneti szakaszok kialakítása. Sínek Világa 2018;LX(4-5): 89-97.
  • [2] Brinkgreve RBJ, Vermeer PA. PLAXIS-Finite element code for soil and rock analyses, Plaxis 3D. Manuals, Delft University of Technology, Plaxis bv, The Netherlands. 2010
  • [3] H.1. Vasúti Hídszabályzat, H.1.6. Utasítás, Vasúti hidak és egyéb műtárgyak geotechnikai tervezése, MÁV, 2018.
  • [4] Hudacsek P, Koch E, Szilvágyi Zs, Wolf Á. Kis nyílású műtárgyak csatlakozó szakaszainak vizsgálata dinamikus teherre. Sínek Világa 2017; (2):32-36.
  • [5] Koch E. Vasúti híd és pályacsatlakozás modellezése Plaxis 3D szoftverrel. Sínek Világa 2018;(2):7-12.
  • [6] H.1. Vasúti Hídszabályzat H.1.2. Utasítás Vasúti hidak és egyéb műtárgyak méretezésének általános előírásai. Budapest: MAÚT, 2019.
  • [7] Koch E. Hídépítés ütemezésének geotechnikai hatásvizsgálata. Sínek Világa 2019;(3):9-17.
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 | ©