26873

بررسي ميداني سطح تماس مؤثر بين تراورس HA110 و بالاست

كارشناسي ارشد

مهندسي راه‌آهن- خطوط راه‌آهن

1398

1401/2/27

جبارعلي ذاكري سردرودي

مهندسي راه‌آهن

سطح تماس مؤثر و توزيع فشار در سطح مشترك تراورس ـ بالاست مسير راه¬آهن نقش كليدي در كيفيت بهره¬برداري و ايجاد خرابي¬ها در مسير راه¬آهن بازي مي¬كند. در خطوط بالاستي راه¬آهن تعداد دانه¬هاي بالاست در تماس با كف تراورس نسبتا كم مي¬باشد. ماهيت گسسته و غيريكنواخت اين دو لايه ممكن است منجر به شكستگي و سايش در تراورس و بالاست شود. انتقال نامتوازن بار از تراورس به بالاست موجب توزيع تنش غيريكنواخت در زير تراورس مي-شود كه تنش حداكثر حاصل از آن چند برابر مقادير پيشنهاد شده توسط آيين¬نامه¬ها است. تماس كم و در نتيجه فشار بالاي بين ذرات بالاست و تراورس منجر به خرابي خط بالاستي شده و نياز به نگهداري و تعمير را افزايش مي¬دهد. با توجه به اهميت اين ناحيه از ساختار خط بالاستي، چندين تحقيق در اين زمينه به روش¬هاي مختلف با تراورس¬هاي متفاوت و بالاست با دانه¬بندي متفاوت در گذشته انجام شده است. هدف از اين پايان¬نامه شناخت بهتر رفتار مكانيكي سطح تماس تراورس و بالاست و بررسي پارامترهاي مؤثر در بهبود عملكرد اين دو عضو از ساختار خط بالاستي مي¬باشد. در اين پايان¬نامه براي اندازه¬گيري سطح تماس مؤثر بين تراورس بتني سنگين HA110 (از نوع عريض) و بالاست يك آزمايش ميداني تحت بارهاي واقعي با استفاده از يك نوع كاغذ مخصوص به نام كاغذ فشار در يك خط باري راه¬اندازي شد. بعد از عبور مقدار بار معيني از محل آزمايش، فشار در سطح مشترك تراورس ـ بالاست و نيروهاي واردشده به كف تراورس نيز محاسبه شد. 3 تراورس HA110 و بالاست با دانه¬بندي مطابق آيين¬نامه¬هاي حمل و نقل باري مورد آزمايش قرار گرفت و كل كف تراورس¬ها از لحاظ نحوه¬ي تماس با ذرات بالاست بررسي شد. نتايج آزمايش مقدار ميانگين سطح تماس مؤثر متوسط بين 3 تراورس HA110 و بالاست 9.23 درصد را نشان داد. اين مقدار براي 3/1 نشيمن¬گاه ريل برابر با 11.5 درصد است. اين محدوده شامل 3/1 طول تراورس به مركز محور قائم ريل مي¬باشد كه بيشترين بار از تراورس به بالاست منتقل مي¬شود. همچنين مقدار فشار متوسط محاسبه شده برابر kPa209 و فشار حداكثر kPa 2271 بدست آمد. همچنين تراورس HA110 نتايج بهتري را در محدوده مركز تراورس نسبت به ساير تراورس¬هاي ديگر از خود نشان داد كه اين مي¬تواند به علت وزن بالاتر اين تراورس باشد. اين موضوع باعث مي¬شود بار به شكل يكنواخت¬تري به بالاست منتقل شود.

1401/05/03

Field investigation on the effective contact area between HA110 sleeper and ballast

5/17/2023 12:00:00 AM

The effective contact surface and pressure distribution in the interface between the sleeper and the ballast of the railway track play a key role in the quality of operation and causing failures in the railway track. In railway ballast tracks, the number of ballast grains in contact with the floor of the sleeper is relatively small. The discrete and non-uniform nature of these two layers may lead to fracture and wear in the sleeper and ballast. Unbalanced load transfer from the sleeper to the top causes uneven stress distribution under the sleeper, the maximum stress resulting from which is many times the values suggested by the regulations. Low contact and as a result high pressure between the upper particles and the sleeper leads to the failure of the ballast line and increases the need for maintenance and repair. Due to the importance of this area of the ballast line structure, several researches in this field have been carried out in different ways with different sleepers and ballast with different granularity in the past. The aim of this thesis is to develop a complete understanding of the mechanical behavior of the contact surface of the sleeper and ballast and to investigate the parameters effective in improving the performance of these two members of the ballast line structure. In this thesis, to measure the effective contact surface between HA110 heavy concrete sleeper (wide type) and ballast, a field test under real loads was launched using a special type of paper called pressure paper. After passing a certain amount of load from the test site, the pressure on the sleeper-top interface and the forces applied to the bottom of the sleeper were also calculated. Three HA110 sleepers and ballast were tested with granulation according to the cargo transportation regulations, and the entire floor of the sleepers was checked in terms of the contact with ballast particles. The test results showed the average value of the average effective contact surface between three HA110 sleepers and ballast of 9.23%. This value is equal to 11.5% for 1/3 of the rail seats. This range includes 1/3 of the length of the sleeper to the center of the vertical axis of the rail, which transfers the most load from the sleeper to the ballast. Also, the calculated average pressure was 209 kPa and the maximum pressure was 2271 kPa. Furthermore, the HA110 sleeper showed better results in the range of the center of the sleeper than other sleepers, which could be due to the higher weight of this sleeper. This makes the load to be transferred to the ballast in a more uniform way.

اندركنش تراورس-بالاست , مساحت تماس سطح مشترك تراورس-بالاست , توزيع فشار كف تراورس , فشار حداكثر , كاغذ فشار

Sleeper-Ballast interaction , Sleeper-Ballast interface contact area , pressure distribution under the sleeper , peak pressure , pressure paper

Mohammad Farmani

Dr. Zakeri