22727

بررسي آزمايشگاهي، عددي تأثير پد زير تراورس (USP) بر زوال بالاست

كارشناسي ارشد

مهندسي خط و سازه هاي ريلي

96-97

1399/6/16

دكتر مرتضي اسماعيلي

راه آهن

چكيده در اين پايان‌نامه تأثير سختي پدهاي زير تراورس USP و هم‌چنين مقاومت‌هاي متفاوت سنگ‌هاي بالاست بر روي زوال بالاست مورد بررسي قرارگرفته است. براي اين منظور در گام اول مشخصات مكانيكي دو نوع USP نرم و سخت مورداستفاده در اين تحقيق ارائه شد. در گام بعدي مشخصات فيزيكي و مكانيكي سنگ‌دانه‌هاي بالاست سه معدن شهريار، انجيلاوند و كوهين مانند مقاومت فشاري سنگ مادر و ساير ويژگي‌ها بررسي و نتايج آن ارائه شد. كه با توجه به نتايج به‌دست‌آمده سه معدن شهريار، انجيلاوند و كوهين به ترتيب به‌عنوان سنگ‌دانه‌هاي بالاست نرم، متوسط و سخت در نظر گرفته شدند. در گام آخر با انتخاب دانه‌بندي استفاده‌شده در TfNSW heavy rail network استراليا طبق استاندارد AS 2758.7-1996 براي آزمايش جعبه با و بدون USP با سختي‌هاي متفاوت تحت 200000 سيكل بارگذاري و باربرداري مورد ارزيابي قرار داده شد. فركانس بارگذاري در آزمايش جعبه 3Hz و بار حداكثر برابر 43 كيلونيوتن نظير بار محور8.6 تن اعمال‌شده است. نتايج آزمايش‌هاي در قالب نشست، شاخص شكست بالاست، سختي و نسبت ميرايي محاسبه و تأثير مقاومت بالاست و هم‌چنين استفاده از پد نرم و سخت در آن‌ها مورد بررسي قرارگرفته است. در پايان جعبه بالاست با خصوصيات مطالعات آزمايشگاهي در نرم‌افزار PFC3D 5.0 مدل شده است. با ايجاد 9 مدل از سه معدن شهريار، انجيلاوند و كوهين در سه حالت پد نرم، پد سخت و بدون پد سعي بر اين شد تا مقادير سختي، نسبت ميرايي، تعداد دانه‌هاي شكسته شده، نشست و نيروهاي ايجادشده در جعبه بالاست ارائه شود. نتايج مدلسازي و نمونه‌هاي آزمايشگاهي بيانگر اين موضوع مي‌باشد كه استفاده از پد نرم نشست، شكست دانه‌هاي بالاست و سختي كاهش‌يافته و هم‌چنين نسبت ميرايي افزايش پيداكرده است. هم‌چنين با افزايش مقاومت سنگ‌دانه‌هاي بالاست نشست و خردشدگي بالاست (زوال بالاست) كاهش پيداكرده است. واژه‌هاي كليدي: المان‌هاي الاستيك ، پد زير تراورس ، جعبه بالاست، PFC3D، زوال بالاست

1399/07/29

Laboratory and numerical study of the effect of Under Sleeper pad (USP) on in Ballast Deterioration

9/7/2021 12:00:00 AM

The objective of this study is to investigate the effects of different stiffness values of Under Sleeper Pads (USP) and Unconfined Compressive Strength (UCS) values of mother rocks of ballast aggregates in the degradation of railway ballast. In the beginning the mechanical specifications of two types of soft and hard USP used in this research were presented. In the following, the physical and mechanical characteristics of the ballast aggregates of the three Shahriar, Anjilavand, and Kouhin quarries in Iran were obtained via a series of standard lab tests, such as the UCS and other characteristics, and the results were presented. The UCS of core specimens taken from the mother rocks of the mentioned queries were ranked as low value (159 MPa), medium value (216 MPa), and high value (285 MPa) respectively. Finally, by selecting the used grain size, 27 ballast box test laboratory experiments with presence of USPs with two different stiffness values and without USP under 200,000 loading and unloading cycles were carried out. Experiment results were extracted in the form of settlement, ballast breakage index (BBI), ballast stiffness, and ballast Damping Ratio (DR). The results illustrate for ballast of Shahriar quarry by increasing of the USP’s stiffness from hard to soft USP, settlement, BBI, and stiffness have decreased by 16.6%, 7.9%, and 34.6% respectively and DR has increased by 114.66 % while these reported percentages, i.e. settlement, Br, and Stiffness have decreased and DR has increased after strengthening the ballast mother rock in the cases of Anjilavand and Kouhin quarries. On the other side, based on the achieved results for all three categories of ballast strengths, the soft USP has shown the most suitable performance. Keywords: Under Sleeper Pad, Ballast Box Test, PFC3D 0.5, Ballast Deterioration