بررسی عددی تأثیر شانه‌های تقویت شده با بتن آسفالتی با هدف افزایش مقاومت جانبی خط بالاستی

نوع مقاله : یادداشت پژوهشی

نویسندگان

دانشکده راه آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

کمانش خط آهن و تغییر هندسه آن پدیده­ای است که پایداری جانبی خط آهن را تهدید می­کند و مقاومت جانبی خط آهن عاملی است که در مقابل این تغییرات، پایداری خط را حفظ می‌کند. در خطوط بالاستی، مناطقی که نیروی جانبی به دلایلی چون تغییرات زیاد دما یا وجود قوس­های با شعاع کم، زیاد می­باشد، پایداری جانبی خط با محدود کردن سرعت سیر تأمین می‌گردد. این راهکار باعث کاهش ظرفیت جابه­جائی بار و مسافر می­گردد. راهکارهای متعدد دیگری برای تأمین سختی جانبی وجود دارد. در این مقاله، یک روش ابتکاری با استفاده از بتن آسفالتی در مقطع شانه بالاست ارائه شده است که با این کار پایداری جانبی خط آهن در برابر نیروهای جانبی اعمالی تأمین خواهد شد. همچنین در این مقاله خط آهن بالاستی با نرم­افزار اجزای محدود ABAQUS به صورت سه بعدی مدل شده و سپس خط بالاستی و خط تقویت شده توسط بتن آسفالتی در سه منطقه: 1) قسمت شانه بالاست، 2) قسمت مثلثی شیب شیروانی، و 3) مجموع قسمت­های 1 و 2 بررسی شده است. با توجه به این که بتن آسفالتی نسبت به دما حساس می‌باشد اثر بتن آسفالتی در دما­های 0، 15 و 30 درجه سلسیوس مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهند که خط آهن تقویت شده مقاومت جانبی بیشتری نسبت به حالت معمول خط بالاستی از خود نشان داده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical Investigation of Effect of Improved Shoulder with Concrete Asphalt whit Emphasis on Lateral Resistance Increasing of Ballasted Track

نویسندگان [English]

  • Jabbar Ali Zakeri
  • Morteza Esmaeili
  • Ahmad Kasraei
Railway School, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Buckling and geometric variation of railway track are the phenomena that threaten railway stability. The lateral resistance is the factor that maintains stability of railway track against them. In ballasted tracks, there are some regions that lateral forces increase, for example, in areas with high differences in temperature or in curves with low radii. In these places, the train speed will be restricted for keeping lateral stability. This approach will decrease the capacity of passengers and freight train transition. A lot of investigations by different researchers were carried out by using beam model or Euler theory Such as Kerr 1999 and Kish et al [1]. Other experimental and field studies have been done by Plasser and Theurer studies, Le pen and some Msc Dissertations in School of Railway engineering (SRE) of Iran University of Science and Technology (IUST). In this school a lot of bachelor and master thesis with this base defined and carried out. In related with numerical study of lateral resistance, there are limited studies like an article with subject “A numerical study of the lateral ballast resistance in railway tracks” presented by Kabo [2]. The technical investigation showed that different parameters affect the lateral resistance such as type and weight of sleeper (winged sleeper, frictional sleeper etc.), ballast density, fouling, extent and material of ballast layer. This paper presents an innovative approach with using concrete asphalt in ballast shoulder that will increase lateral stability of railway. In this approach ballast material in shoulder substitutes with concrete asphalt and performance of shoulder will be evaluated.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Lateral resistance
  • Ballasted railway track
  • Track stability
  • Concrete asphalt
  • Improved ballast
[1]      Kish, A., "On the Fundamentals of Track Lateral Resistance", AREMA, US, 2011.
[2]      Kabo, E., "A Numerical Study of the Lateral Ballast Resistance in Railway Tracks ", Rail and Rapid Transit Journal, 2006, 220, 425-433.
[3]      Lichtberger, B., "The Lateral Resistance of the Track", Plasser and Theurer Publications, 2007.
]4[    براتی، م.، "تأثیر بار قائم بر مقاومت جانبی خط با تراورس اصطکاکی"، سمینار کارشناسی­ارشد مهندسی خطوط، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1389.
]5[    میرفتاحی، ب.، "مطالعه میدانی مقاومت جانبی خطوط CWR با تراورس‌های اصطکاکی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1388.
]6[     فخاری، م.، "بررسی آزمایشگاهی تأثیر تراورس‌های اصطکاکی بر روی میزان افزایش مقاومت جانبی خط آهن"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1388.
]7[       بختیاری، آ.، "بررسی پارامتر‌های مؤثر بر مقاومت جانبی خط بالاستی"، سمینار کارشناسی­ارشد مهندسی خطوط، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1390.
[8]        Zakeri, J. A., Mirfatahi, B., Fakhari, M., "Lateral Resistance of Railway Track with Frictional Sleepers", Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 2012, 165, 151-155.
[9]        Woodward, P. K., Body, P., Banimahd, P., "Xitrack Reinforcement of Tunnel Railway Tracks from Floating to Fixed Geometry in a Day", The 9th International Conference on Railway Engineering, London, England, June, 2007.
[10]     Banimahd, M., Woodward, P. K., "3-Dimensional Finite Element Modeling of Railway Transition", The 9th International Conference on Railway Engineering, London, England, June, 2007.
[11]     Woodward, P. K, Nicholl, G., Zettor, B., "The Application of Xitrack Geocomposite Technology to Bletchley Points on the West Coast Main Line", The 9th International Conference on Railway Engineering, London, England, June, 2007.
[12]     Woodward, P. K., Nicholl, G., Thompson, D. R., "Cost Effective Solution of Persistent Permanent Way Track Faults Using Xitarck Geocomposite Technology", The 9th International Conference on Railway Engineering, London, England, June, 2007.
[13]     Hensley, M. J., Rose, J. G., "Design Construction and Performance of Hot Mix Asphalt for Railway Trackbeds", The 1st World Conference of Asphalt Pavement, Sydney, Australia, 2000.
[14]     Rose, J. G., Tucker, P. M., "Quick-Fix, Fast-Track Road Crossing Renewals Using Panelized Asphalt Underlayment System", AREMA Annual Conference and Exposition, Washington DC, US, September, 2002.
[15]     Erkens, S. M. J. G., Poot, M. R., "Determining and Modeling Asphalt Concrete Response (ACRe)", Heron, 2000, 45 (3), 219-236.
[16]   Zakeri, J. A., "Lateral Resistance of Railway Track", Reliability and Safety in Railway, In Tech-Open Access Publisher, Perpinya.
]17[    سلیگ، ا.، واترز، ج.، ترجمه اسماعیلی، ا.، و بلوکیان، ن.، "ژئوتکنیک راه‌آهن و مدیریت زیرسازی "، اصفهان، 1389.
]18[      کسرائی، ا.، "مطالعه عددی مقاومت جانبی خط بالاستی"، سمینار کارشناسی­ارشد مهندسی خطوط، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1391.
]19[ کسرائی، ا.، "مطالعه عددی مقاومت جانبی خط آهن بالاستی"، پایان­نامه کارشناسی­ارشد مهندسی خطوط، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران، 1392.