25428

بررسي آزمايشگاهي و عددي المان مجزا تأثير تراورس عريض HA110 بر مقاومت جانبي خط بالاستي

كارشناسي ارشد

مهندسي راه‌آهن- خطوط راه‌آهن

1397

1400/6/8

جبارعلي ذاكري

مرتضي اسماعيلي

راه‌آهن

هدف تمامي پژوهش‌هاي مهندسين و محقيقين در حوزه‌ي راه‌آهن، بالا بردن عملكرد سيستم خط و پايين آوردن حجم فعاليت و هزينه‌هاي تعمير و نگهداري خط مي‌باشد و لازمه¬ي رسيدن به اين اهداف شناخت كامل اجزاي روسازي خط، زيرسازي خط و رابطه‌اي كه اين اجزا با يكديگر دارند، است. در صورت عدم تامين پايداري جانبي كافي در نقاط مختلف خط آهن ممكن است مشكلاتي نظير: از بين رفتن هندسه جانبي خط و كمانش خط ايجاد گردد، كه مي¬تواند منجر به تحميل هزينه¬هاي زياد مالي، كاهش ايمني و در بعضي موارد صدمات جاني نيز گردد، كه اين موضوع لزوم بررسي پايداري جانبي خط را نشان مي¬دهد. مقاومت جانبي لايه¬ي بالاست يكي از مهم¬ترين عامل¬هاي تامين كننده پايداري جانبي خط مي¬باشد كه با تغيير عوامل موثر در آن نظير ضخامت آن، عرض شانه آن و ضريب اصطكاكي كه با تراورس دارد مي¬توان مقدار آن را تغيير داد. بار جانبي ناشي از عبور قطار در قوس¬ها، نيروي حرارتي ريل ممتد و ناپيوستگي دانه‌هاي بالاست باعث ايجاد تغيير مكان جانبي تراورس و نشست نابرابر در لايه¬ي بالاست خواهد شد. تغيير مكان جانبي تراورس يكي از موضوعات مهم در حوزه¬ي راه¬آهن است كه متاثر از ابعاد و شكل هندسي تراورس مي¬باشد. روش¬هاي مختلفي از قبيل استفاده از تراورس¬هاي خاص (نردباني، اصطكاكي، بالدار و ...) به جاي تراورس معمولي براي ايجاد پايداري بهتر خط استفاده شده است. در اين پژوهش مقاومت جانبي تراورس خاص HA110 با انجام آزمايش STPT مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين با كمك روش اجزا مجزا نحوه¬ي اعمال نيرو از سوي تراورس به لايه¬ي بالاست در آزمايش STPT و چگونگي توزيع نيرو در لايه¬ي بالاست شبيه سازي شده است. نتايج كار آزمايشگاهي و عددي حاكي از آن است كه استفاده از تراورس HA110 با افزايش درگيري تعداد دانه¬هاي بالاست و كاهش نيروي وارده به هر دانه¬ي بالاست باعث افزايش 31 درصدي مقاومت جانبي تراورس خواهد شد. همچنين نتايج كار عددي و آزمايشگاهي نشان داده است كه بيش¬ترين نقش در تامين مقاومت جانبي بر عهده¬ي اصطكاك بين بالاست و كف تراورس است. همچنين بررسي تاثير بار قائم بر روي مقاومت جانبي تراورس HA110 و B70 توسط شبيه¬سازي نشان داده است كه در حضور بار قائم افزايش مقاومت جانبي تراورس HA110 بيشتر از تراورس B70 بوده است.

1400/08/09

Numerical and experimental investigation on HA110 sleeper lateral resista

8/30/2022 12:00:00 AM

Lateral displacement of sleepers and uneven settlement in ballast layer induced by lateral loading of trains running through the curves, the continuous rail's thermal force, and the discontinuity of the ballast particles. One of the most critical challenges in railway track mechanics is lateral displacement of the sleeper affected by dimensions and geometric shape of the sleeper, ballast type, and density. Various procedures, such as using special sleepers (ladder, frictional, winged, etc.) instead of the ordinary type, have already been exercised to enhance track stability. In this study, lateral resistance of HA110 wide sleeper was investigated by single-tie push test (STPT) in a superstructure laboratory. Moreover, load imposed by the sleepers to ballast layer in the STPT and state of force distribution in ballast layer simulated using discrete element method (DEM). The laboratory and numerical investigation results indicate that lateral resistance is enhanced by 31 percent by increasing involvement of the number of ballast particles and reduced force applied to each ballast particles. Numerical and laboratory studies also indicate that the friction between the sleeper bottom and ballast particles plays the most significant role in providing lateral resistance. Moreover, studying the effect of vertical load on lateral resistance of HA110 and B70 sleepers through DEM simulation indicates that applying static vertical load of 5,10 and 15 tonnes, the lateral resistance of HA110 sleeper would be3, 4.3, and 5.7 percent, respectively, higher than B70 type.

مقاومت جانبي خط، خط بالاستي، تراورس بتني عريض، تراورس بتني HA110

lateral resistance of ballasted track; HA110 sleeper; STPT; DEM simulation.