16757

16757

بررسي عددي - آزمايشگاهي تأثير خرده لاستيك بر رفتار مكانيكي بالاست آلوده با ماسه

كارشناسي ارشد

خط و سازه ريلي

بهمن 1395

دكتر مرتضي اسماعيلي

راه آهن

آلودگي بالاست تأثير قابل توجهي در رفتار مكانيكي بالاست دارد. يكي از عوامل مهم آلودگي بالاست در مناطق كويري ، نفوذ ماسه‌هاي روان در بين دانه‌هاي بالاست مي‌باشد بطوريكه حضور درصد زيادي از ماسه‌هاي روان در بالاست، باعث افزايش صلبيت خط و در نتيجه افزايش ارتعاش ناشي از حركت قطار و همچنين افزايش خردشدگي بالاست مي‌شود. راهكار هاي ارائه شده براي رفع مشكل مذكور، عمدتاً مربوط به حذف يا كمينه كردن حركت ماسه بين دانه هاي بالاست مي باشد. در اين پژوهش، بكارگيري خرده لاستيك بصورت مخلوط با دانه هاي بالاست به عنوان راهكاري براي بهبود شرايط خطوط بالاستي ارائه گرديده است تا به كمك اين مصالح، بتوان با كاهش سختي صلبيت خط، خردشدگي بالاست آلوده با ماسه هاي روان را تا حد قابل قبولي كاهش داد. جهت بررسي تاثير خرده لاستيك بر بالاست آلوده،، آزمايشات جعبه بالاست با بالاست و ماسه بادي موجود در خط راه آهن كوير طبس در ايران انجام گرفته است. نمونه هاي مورد استفاده جهت انجام آزمايشات جعبه بالاست، از اختلاط 0%، 5% ، 10% و 15% خرده لاستيك با 0 % ، 50 % و 100% ماسه بادي بعنوان ماده آلوده كننده انجام شده است و برخي از آزمايشات مورد نظر تا اطمينان از ثبات نتايج تكرار گرديده است. دانه بندي ماسه مورد استفاده در بازه ( 0.84-0.075 ) قرار گرفته و اندازه دانه هاي خرده لاستيك مصرفي مشابه با اندازه دانه هاي بالاست خط طبس و منطبق بر دانه بندي AREMA _4A انتخاب شده است تا در عمليات زهكشي لايه بالاست اختلال ايجاد نكند. بر اساس آزمايشات صورت گرفته،نشست قائم، خردشدگي و ميرايي نمونه هاي بالاست مورد تحليل و بررسي قرار گرفته است . نتايج نشان دهنده آن است كه افزايش درصد ماسه ، منجر به كاهش ميرايي ،افزايش نشست و افزايش خردشدگي لايه بالاست شده است.از سوي ديگر، افزايش درصد خرده لاستيك مصرفي،موجب افزايش ميرايي و خردشدگي و همچنين افزايش نشست قائم بالاست گرديده است. در مجموع اختلاط خرده لاستيك به مقدار 5 درصد وزني بالاست مصرفي، بعنوان درصد بهينه براي كاهش ارتعاشات و خردشدگي بالاست تعيين گرديد. در بخش ديگري از تحقيق حاضر، با انجام تحليل رگرسيون روابطي جهت تخمين مقدار نشست، خردشدگي و ميرايي نمونه ها بر حسب تعداد سيكل بارگذاري ، درصد خرده لاستيك و درصد ماسه بادي موجود در نمونه ها ارائه گرديده است. در ادامه به منظور توسعه مدل عددي اجزا مجزا، رفتار نمونه هاي بالاست تميز با اختلاط 0 و 5 درصد خرده لاستيك به كمك نرم افزار PFC 3D شبيه سازي شده و پس از مقايسه با نتايج آزمايشگاهي اعتبارسنجي صورت گرفته است.

1395/12/03

1/1/1900 12:00:00 AM

In the current study, the application of tire derived aggregate (TDA) mixed with ballast grains has been introduced as an approach for enhancing the ballasted track performance in the presence of sand fouling. In order to assess the TDA influence on sand-fouled ballast, a series of ballast box tests was carried out on the mixture of TDA an​d ballast with AREMA 4A gradation, containing the Tabas desert windy sand with particle size range of 0.075-0.84 mm. Considering four TDA weight percentages of 0, 5, 10 an​d 15% an​d three weight percentages of 0, 50 an​d 100% for windy sand as the contaminant material, totally 36 experiments have been conducted. In this matter, the gradation of TDAs was similar to that of ballast so as to prevent them from disrupting the ballast layer drainage. On the basis of the laboratory outputs, the settlement, ballast breakage an​d damping ratio of samples were discussed. The experimental results indicate that increasing the sand percentage results in the reduction of mixture damping ratio, as well as the rise in settlement an​d ballast breakage of samples. On the other hand, the growth in TDA percentage led to an increase in ballast sample settlement, damping ratio an​d breakage. On the whole, the 5%-TDA sample was determined as the suitable ballast/TDA mixture in terms of breakage an​d stiffness of ballast layer, while the more TDAs continuously raised the damping ratio of samples. Furthermore, three regression equations have been presented for eva​luating the ballast settlement, breakage an​d damping ratio in terms of loading cycle, TDA an​d windy sand percentages within the samples.In addition, some samples were modelled with PFC 3D to validate experimental results. Therfore, modelling of clear ballast samples mixed with 0 an​d 5 percent of TDA have been conducted using discrete element method.