Сотрудники Научно-исследовательского института экспериментальной механики НИУ МГСУ в лице Смолякова Михаила Юрьевича, Карташева Георгия Васильевича, Медянкина Михаила Дмитриевича и Шумилкина Александра Владимировича закончили полевые работы в районе города Камень-на-Оби (Алтайский край). В рамках работ была проведена оценка напряженно-деформированного состояния железобетонных шпал со стержневой арматурой, оснащенных датчиками. Работы проходили на протяжении трех недель (24/7) в сложнейших климатических условиях (температура достигала -40°С).
Нам удалось пообщаться с участником группы Михаилом Смоляковым. Он ответил на насущные вопросы о процессе полевых работ!
Что за работа выполняется и в рамках чего?
По заказу АО «БЭТ» ведется исследование фактической работы, определение и оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) железобетонной шпалы Ш3-ДПГ 4x10 при воздействии подвижной нагрузки различной массы и скорости с учётом особенностей работы пути в целом на участках обращения тяжеловесных и длинносоставных поездов более 6300 т.
Расскажите, какие практические результаты?
Для выполнения поставленных задач разработана и отработана методика установки тензодатчиков на арматурные стержни и тело бетона шпал в условиях производственной линии. На Горновском заводе спецжелезобетона (Новосибирская область) выполнена опытная формовка «умных шпал», которые в дальнейшем были уложены на грузонапряженном участке пути Западно-Сибирской магистрали на перегоне Камень-на-Оби - Световская 569 км. При изготовлении шпал были получены фактические суммарные потери предварительного напряжения в арматуре шпал, выполнена оценке первоначального НДС шпал после изготовления. Натурные измерения выполнены после укладки «умных шпал» в путь (ноябрь 2021 г.) и после накатки 180 млн.т.бр. (декабрь 2022 г.). По результатам измерений получены фактические данные динамических нагрузок (вертикальных и боковых сил, крутящего момента) в зависимости от скорости движения подвижного состава, а по всем «умным шпалам» для каждого прохода поезда получены статистические показатели измеренных параметров: напряжения в характерных точках тела бетона и арматурных стержней, уровни колебаний и вертикальные перемещения крайних точек и середины шпалы.
Михаил, какова научная ценность и глобальная цель исследования?
Данная работа направлена на изучение фактической работы шпал, обусловленной особенностями эксплуатации линейного объекта, выявлению запроектных воздействий, а также разработке технических решений для повышения ресурса исследуемого элемента верхнего строения пути.
В процессе работы выявлены существенные недостатки действующих нормативных требований к механическим испытаниям шпал и разработаны рекомендации к существующей методике испытаний.
База данных, сформированная по результатам измерений, будет использована в дальнейшем при верификации аналитической и численной конечно-элементной модели железнодорожного пути и шпал и оценке возникновения и развития дефектов в процессе эксплуатации.
Состав работ:
- Выезд на участок проведения измерений на участке Камень-на-Оби – Световская Западно-Сибирской ДИ ОАО «РЖД».
- Установка средств измерений, подготовка измерительного тракта.
- Проверка работоспособности средств измерений, ранее интегрированных в экспериментальные шпалы.
- Проведение длительных натурных измерений. Для набора статистики измерения выполнили при проезде не менее 20 поездов одной из «умных шпал» и не менее 10 поездов по остальным «умным шпалам».
- Провели тарировку измерительного створа при помощи специального нагружающего устройства.
- Произвели монтаж средств измерений и непрерывный мониторинг интенсивности движения поездов на исследуемом участке в период проведения натурных измерений.
На данный момент проводится анализ и обработка результатов длительных измерений и сравнительный анализ напряжённо-деформированного состояния шпал после пропущенного тоннажа в 10 млн.т.бр. и 180 млн.т.бр. По результатам работ будет подготовлен научно-технический отчёт, содержащий:
- величину и характер воздействия подвижного состава на верхнее строение пути, статистическую обработку результатов многократных измерений, анализ тренда;
- анализ НДС шпалы при действии динамической подвижной нагрузки различной массы и скорости с учётом особенностей работы пути в целом;
- анализ изменения НДС шпал при наработке пропущенного тоннажа за время эксплуатации;
- концепцию системы длительного мониторинга и технических требований к системе с применением «умной шпалы».
