شماره ركورد
33662
پديد آورنده
مهرآئين طالبي كهنگي
عنوان
مطالعه آزمايشگاهي و عددي اثرات بالاست شانه بر مقاومت جانبي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي خطوط راه آهن
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/06/16
استاد راهنما
جبار علي ذاكري و سيد علي مسيبي
استاد مشاور
-
دانشكده
راه آهن
چكيده
يكي از روشهاي افزايش سرعت در خطوط ريلي از طريق حذف درزها (جوشكاري ريلها) و با استفاده از ريلهاي بلند و بهكارگيري ريلهاي جوششده ممتد (CWR) امكانپذير است. نتايج آزمايشها و مدلسازيها نشان ميدهد كه طراحي و هندسه تراورس، شكل بالاست و اجزاي آن مانند شانه و آخوري نقش مهمي در مقاومت جانبي خط دارند. هدف اين پژوهش افزايش پايداري خط و ارتقاي مقاومت جانبي از طريق آزمايش و شبيهسازي عددي بوده است.
در اين تحقيق سه نوع تراورس شامل B70، ميانبال و بالدار بررسي شده است. همچنين تأثير تغيير تراز ارتفاعي شانه بالاست در سه سطح صفر، پنجاه و صد درصد در يك پانل خطي با هفت تراورس مورد آزمايش قرار گرفت. آزمايش (STPT) و سپس مدلسازي عددي با نرمافزار ABAQUS انجام شد كه در هر مدل سه تراورس شبيهسازي گرديد.
نتايج آزمايش STPT نشان داد كه تراورس بالدار در جابجايي دو ميليمتر و در شرايط شانه صد درصد بيشترين مقاومت جانبي را دارد. اين تراورس نسبت به تراورس B70 حدود 80٪ و نسبت به تراورس ميانبال حدود 50٪ مقاومت بيشتري نشان داد، كه تراورس بالدار بيشترين مقاومت جانبي را دارا ميباشد.
در بخش مدلسازي عددي با روش المان محدود، فاصله تراورسها در مدل B70 برابر با 60 سانتيمتر و در مدلهاي ميانبال و بالدار 63/5سانتيمتر در نظر گرفته شد. مقايسه نتايج مدلسازي و آزمايشگاهي نشان داد كه اختلاف مقاومت جانبي براي تراورس B70 در تراز ارتفاعي شانه بالاست صفر، پنجاه و صد درصد به ترتيب 16٪، 0/5٪ و 1٪، براي تراورس ميانبال 2/6٪، 4/3٪ و 2٪ و براي تراورس بالدار 1/4٪، 6٪ و 1٪ است.
آناليز حساسيت پارامترهاي مكانيكي بالاست نيز نشان داد كه پارامتر چسبندگي (C) بيشترين اثر را در افزايش مقاومت جانبي دارد. اين پارامتر موجب افزايش مقاومت جانبي به ميزان 33٪ در تراورس B70، 53٪ در تراورس ميانبال و 62٪ در تراورس بالدار شد. براي زاويه اصطكاك داخلي (φ) مقادير 14٪، 55٪ و 47٪ و براي مدول الاستيسيته (E) مقادير 1/3٪، 27٪ و 1/8٪ به دست آمد. بنابراين، نقش پارامتر C بالاست در افزايش مقاومت جانبي بيش از ساير پارامترها است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/26
عنوان به انگليسي
Experimental and numerical study of shoulder ballast effects on railway track lateral resistance
تاريخ بهره برداري
9/7/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
مهرائين طالبي كهنگي
چكيده به لاتين
The increase in railway track speed has been made possible by welding the rails and adopting the Continuous Welded Rail (CWR) method. Experimental tests and numerical modeling have shown that the design and geometry of the sleeper, as well as the geometry of the ballast and its regions (shoulder and crib), significantly influence the lateral resistance of the railway track. The primary objective of these experiments and simulations is to enhance track stability and lateral resistance.
In this thesis, three types of sleepers (B70, winged-center, and winged sleepers) and different ballast shoulder heights (0%, 50%, and 100%) were investigated using a track panel consisting of seven sleepers. The Single Tie Push Test (STPT) was performed, followed by numerical modeling in ABAQUS. In each panel, three sleepers were modeled.
The STPT results showed that the winged sleeper achieved the highest lateral resistance at 2 mm displacement and 100% ballast shoulder height, demonstrating an 80% higher resistance compared to the B70 sleeper and a 50% higher resistance compared to the winged-center sleeper. Furthermore, numerical modeling using the Finite Element Method (FEM) was carried out to validate and compare the experimental results. In the numerical models, each panel contained three sleepers, with B70 sleepers spaced 60 cm apart, and winged-center and winged sleepers spaced 63.5 cm apart.
For the B70 sleeper, the differences between experimental and numerical lateral resistance at ballast shoulder heights of 0%, 50%, and 100% were 16%, 0.5%, and 1%, respectively. For the winged-center sleeper, the differences were 2.6%, 4.3%, and 2%, while for the winged sleeper, they were 1.4%, 6%, and 1%, respectively.
Finally, a sensitivity analysis of the ballast’s mechanical properties indicated that, for cohesion (C), the final lateral resistance increased by 33% for the B70 sleeper, 53% for the winged-center sleeper, and 62% for the winged sleeper. For the friction angle (ϕ), the increases were 14%, 55%, and 47%, respectively. For the modulus of elasticity (E), the increases were 1.3%, 27%, and 1.8%, respectively. Thus, cohesion (C) was identified as the most influential parameter for enhancing the lateral resistance of the panels.
كليدواژه هاي فارسي
: مقاومت جانبي، خط با جوشكاري پيوسته (CWR)، آزمايش فشاري تراورس منفرد (STPT)، تراورس B70، تراورس ميانبال، تراورس بالدار، ABAQUS، FEM
كليدواژه هاي لاتين
Lateral Resistance, Continuous Welded Rail (CWR), Single Tie Push Test (STPT), B70 Sleeper, Winged-Center Sleeper, Winged Sleeper, ABAQUS, Finite Element Method (FEM)
Author
Mehraein Talebi Kahangi
SuperVisor
Jabbar Ali Zakeri & Seyyed Ali Mosayebi