ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ ОГРАЖДЕНИЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЯХ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

STUDY OF THE STRENGTH OF SAFETY FENCES ON BRIDGE STRUCTURES USING COMPUTER SIMULATION

Kirill Rusinov

Undergraduate student of Department of roads, bridges and tunnels, Kazan state university of architecture and building constructions

Russia, Kazan

Gennady Ivanov

Scientific director, assistant professor, candidate of technical sciences Department of roads, bridges and tunnels, Kazan state university of architecture and building constructions

Russia, Kazan

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается испытание существующего ограждения безопасности с помощью программного комплекса LS-Dyna, c выводом графика динамического прогиба и наглядной демонстрацией работы конструкции.

ABSTRACT

This article tests real safety software with LS-Dyna derives dynamic deflection and demonstrates how the structure works.

Ключевые слова: Барьерное ограждение; динамический прогиб.

Keywords: Barrier fencing; dynamic deflection.

Современная автомобильная дорога представляет собой комплекс сложных инженерных сооружений, обеспечивающий движение транспортного потока с высокими скоростями и необходимую безопасность и комфортабельность движения. Автомобильные дороги и искусственные сооружения должны проектироваться и строиться таким образом, чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателей.

Одним из основных потребительских качеств наравне с расчётной скоростью является безопасность движения, для её обеспечения на автомобильных дорогах, мостах и путепроводах в технических и конструкторских целях устанавливаются ограждения безопасности.

Перед тем, как ограждение включат в проектную документацию, для его применения необходимо производить испытания в соответствии с ГОСТ 33129-2014 “Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля” [1].

Решение данной задачи сопровождается высокими затратами на выпуск испытуемой конструкции, а также на испытательное оборудование. Для того, чтобы провести испытания и получить приближенное значение динамического прогиба может быть применено компьютерное моделирование.

Программный комплекс Ansys Ls-dyna позволяет решать краткосрочные динамические задачи, получая при этом значения общей энергии, внутренней энергии, контактной энергии и энергии деформации по типу песочных часов.

Для проведения виртуальных испытаний было выбрано мостовое ограждение У3 (Удерживающая способность 250 кДж) с консолями-амортизаторами, закреплённое на цоколе с помощью болтов, изображенное на рисунке 1.

Рисунок 1. Пример мостового ограждения

Для разгона и осуществления наезда ударной тележки на стойки и фрагменты ограждения используется горизонтальная дорога с твердым покрытием шириной не менее 6м. Минимальная масса тележки с ударяющим элементом составляет 850 кг, для проведения испытаний выбираем тип транспортного средства – седан со снаряженной массой 1365 кг, изображенный на рисунке 2

Рисунок 2. Виртуальная модель транспортного средства

Скорость ударной тележки в момент возникновения ее контакта с испытуемой стойкой фрагментом ограждения должна быть не менее 30 км/ч. Выбираем скорость 60 км/ч в соответствии с максимально разрешённой скоростью в населённых пунктах. Угол наезда назначаем 20 °. Схема удара изображена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема наезда транспортного средства на ограждение

В процессе расчёта строим график динамического прогиба по стойкам, который показывает максимальное перемещение равное 287 мм.

Рисунок 3. График динамического прогиба по стойкам

Таким образом, с помощью компьютерного моделирования в программных комплексах можно рассчитать приблизительное значение динамического прогиба проектируемых конструкций барьерного ограждения, что позволит до проведения натурных испытаний скорректировать или заменить отдельные узлы или элементы, а также оценить эффективность и экономическую составляющую проектируемой конструкции ограждения безопасности.

Список литературы:

1. ГОСТ 33129-2014 “Дороги автомобильные общего пользования. Ограждения дорожные. Методы контроля”// М.: Стандартинформ. – 2019г. – с. 15.
2. Демьянушко, И.В. Устройство тросовых дорожных ограждений: Что нужно знать / И.В. Демьянушко, И.А. Карпов, С.А. Сторожев // Автомобильные дороги. - 2013. - № 10. - С. 96-101.
3. Очирова П.И., Дорожные ограждения как регулятор качества жизни / Очирова П.И.// Интернет журнал «Молодой учёный №12». – 2019 г. – с 6.
4. Тавшавадзе Б.Т.// Разработка и обоснование методологии расчетов, испытаний и сертификации дорожных удерживающих ограждений барьерного типа/ Тавшавадзе Б.Т.// Электронная библиотека диссертаций – 2019 г. – С 44-45.