Demiryolu Köprülerinin Servis Güvenilirlik İnsilerinin Tanımlanması İçin Bir Yöntem

Abstract

Günümüzde, çeşitli ekonomik ve teknolojik gelişmeler sonucu oluşan artan dingil basınçlarına ve trafik yoğunluklarına maruz kalan demiryolu köprülerinde yapılan güvenilirlik değerlendirme çalışmaları, kabul edilebilir göçme riskleri altında mevcut köprülerin ne şekilde kullanılabileceklerinin belirlenmesi bakımından önem taşımaktadır. Yapılan bu çalışmada, sonlu elemanlar metodu ve güvenilirlik teorisi esasları kullanılarak mevcut demiryolu köprülerinin servis yükleri altında güvenilirlik indislerini belirleyen pratik ve etkin bir yöntem geliştirilmiştir. Demiryolu servis yüklerinin, olasılık dağılım fonksiyonları ile bu dağılımlara ait istatistik parametreleri (standart sapma, varyans katsayısı,...vs) belirlemek amacıyla, bir yıl içerisinde işleyen yaklaşık 500 adet yük ve yolcu treninin teşkilleri incelenmiş ve bu servis yüklerinin standart katar yükleri (S1950 ve UIC 71) ile mukayeseleri yapılmıştır. Bu çalışma kapsamında, geometrik ve malzeme bakımından lineer olmayan etkiler ile sistemdeki düğüm noktalarının yarı rijit davranış özelliklerinin dikkate alındığı bir yapı analiz programı geliştirilmiştir. Bu program yardımıyla, demiryolu şebekesinde hizmet veren, mesnet açıklıkları farklı üç ayrı kafes kirişli çelik demiryolu köprüsünün modellemesi yapılmış ve seçilen bir elektrikli lokomotifin köprü üzerlerindeki farklı her bir konumları için köprü göçme mekanizmaları ve her bir göçme mekanizmasına ait eleman göçme sırası belirlenmiştir. Eleman seviyesinde hesaplanan güvenilirlik indislerinden köprülerin her birine ait sistem güvenilirlik indisleri güvenilirlik teorisi esasları kullanılarak saptanmıştır.

Nowadays, safety evaluation studies on railway bridges subject to increasing axle loads and traffic density resulting from various economic and technological developments which result in the viable procedure that can be used to find out the way to keep in service the existing bridges under current traffic with an exceptable safety indices, attract in creasing interest all over the world. In this study, by using finite element method via principls of Reliability Theory, a practical and effective method determining safety indices of existing railway bridges under given service loads has been developed. In order to define probability distribution functions of railway service loads and statistical parameters (standard deviation, variation coefficient, etc.) of these functions, approximately five hundred-freight and passenger train settings in operation for a year have been investigated and compared with standard train loads (S1950 and UIC-71). A structural analysis program taking into consideration geometrically and materially non linear effects and characteristics of semi-rigid behaviour of joints in the system of bridges has been developed. Three steel truss bridges with different spans and truss topology, giving service on Turkish Railway Network have been modelled by using the developed program and bridge failure mechanisms and order of failure of members for each failure mechanism, for each different position of an electric locomotive on the bridge have been defined. System safety indices of each bridge are then determined by utilising safety indices of each member within each failure mechanisms defined by the developed analysis program for each train position.