ارزیابی مقاومت جانبی دینامیک تراورس بتنی با استفاده از دستگاه بارگذاری آونگی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی راه آهن دانشگاه علم و صنعت ایران

2 دانشکده مهندسی راه آهن-دانشگاه علم و صنعت ایران

3 دانشگاه علم و صنعت

چکیده

   مقاومت جانبی تراورس یکی از پارامترهای کلیدی تضمین­کننده مقاومت جانبی خط و هندسه آن در صفحه افقی می‏باشد. متداول‏ترین روش تعیین مقاومت جانبی تراورس تک، آزمایش استاتیک STPT است. مهمترین نقطه ضعف آزمایش یاد شده، ارزیابی استاتیک مقاومت جانبی است. در صورتی که در عمل، بار اعمالی از جانب چرخ، یک بار دینامیک است. برای رفع این نقیصه، در تحقیق حاضر، از آزمایش بارگذاری پاندولی برای اعمال بار دینامیک بر تراورس بتنی استفاده شده است. برای جلوگیری از خرد شدن تراورس بتنی در حین آزمایش ضربه، یک پد الاستومتریک در وجه جانبی تراورس نصب شده است. نتایج آزمایش‏های صورت گرفته برای جرم‏های مختلف و زوایای رهاسازی متنوع در قالب نمودارهای طراحی متناظر با بارگذاری واقعی چرخ ارائه شده است. همچنین، نتایج این آزمایش با نتایج تعدادی آزمایش STPT در شرایط مشابه مقایسه گردیده است. نتایج این مقایسه بیانگر آن است که بر خلاف وجود مقاومت جانبی ثابت به‏دست آمده برابر 5/6 کیلونیوتن در آزمایش STPT ، نیروی نظیر جابجایی 2 میلی‏متر در آزمایش پاندولی از حدود 2 تا 31 کیلونیوتن متغیر است. بنابراین، نسبت مقاومت جانبی دینامیک به مقاومت جانبی استاتیک در محدوده­ی 3/0 تا 9/4 قرار می­گیرد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Dynamic Lateral Resistance of Concrete Tie Using Pendulum Loading Test Device

نویسندگان [English]

  • morteza esmaeili 1
  • saeed majidi parast 2
  • ahmad seyed hosseini 3
1 School of Railway Engineering Iran University of Science and Technology (IUST)
چکیده [English]

   Tie lateral resistance is one of the key parameters ensuring track lateral resistance and track stability in horizontal plane. Single tie push test (STPT) is the most common method to determine the static lateral resistance (SLR) of a single tie in ballasted tracks. The most important weakness of this test is evaluation of the SLR. Since the transferred force by train wheel to the rails has a dynamic nature, evaluation of SLR by STPT seems questionable; hence, for obviating the mentioned deficiency in STPT, in the present study, an innovative pendulum loading test device (PLTD) was designed and developed for assessing the dynamic lateral resistance (DLR) of single tie. By using the PLTD, a hammer is released with adjustable weights and triggering angels to impact on lateral side of sleeper and consequently, the tie lateral displacement as well as its acceleration are recorded. To prevent concrete tie breakage due to hammer impact, an elastomeric pad is attached at the end of tie. The tests’ results with different impact weights and triggering angels are presented as load-displacement diagrams corresponding to real wheel load as a design tool. Also, the results of this study were compared to some other STPT tests under similar conditions. The results of this comparison showed that despite constant lateral resistance of 6.5 kN in the STPT test, the corresponding force of 2 mm displacement in pendulum test varies from 2 to 31 kN. Finally, it was proved that the DLR/SLR ratio is in the range of 0.3-4.9, which can be used for practical purposes. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Track dynamic lateral loading
  • Pendulum loading test
  • Dynamic lateral resistance of tie
  • Track dynamic forces
سید­حسینی، س. ا. 1392. "اندازه‏گیری آزمایشگاهی مقاومت جانبی دینامیک تراورس بتنی". پایان­نامه کارشناسی، دانشکده مهندسی راه‏آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران.

مجیدی پرست. س. (1393)"اندازه‏گیری آزمایشگاهی مقاومت جانبی دینامیک تراورس‏های مختلف"، سمینار کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی راه‏آهن، دانشگاه علم و صنعت راه‏آهن

AREMA. 2006. “Manual for Railway Engineering”. Vol. 1, Track.

ERRI DT 360: Reinicke, Herrmann and Parmentier. 1997. ERRI D202 424/WG 3 Lateral Resistance Tests Report 50548, Deutsche Bahn, Germany.

ERRI DT 361: Hunt, G. A. and Yu, Z. M. 1997. “Measurement of Lateral Resistance Characteristics for Ballasted Track”. BR Research Report RR-TCE-81.

Esmaeili, M., S. Hosseini, S. A. and Sharavi, M. 2016. “Experimental assessment of dynamic lateral resistance of railway concrete sleeper”. Soil Dyn. Earthq. Eng., 82: 40-54.

Gallego, J. and Gomez-Rey, D. 1995. “A Finite Element Solution for the Lateral Track Buckling Problem”. Department of Railways System Technology, TIFSA-RENFE Group.

Getzner Company. 2012. “Sylomer SR18”. Copyright by Getzner Material GmbHl03, Germany.

Hunt, G. A. 1986. “Dynamic analysis of railway vehicle/track interaction forces”. PHD theses, Loughborough University, England.

Hopkinson, B.F.R.S. 1914. “A method of measuring the pressure produced in the detonation of explosives or by the impact of bullets”. Phil.6

 Trans. Roy. Soc. London, 213: 437-456.

Kish, A. 2011. “On the Fundamentals of Track Lateral Resistance”. AREMA Annual Conference, September 18-21, Minneapolis, MN.

Koike, Y., Nakamura, T., Hayano, K. and Momoya, Y. 2014. “Numerical method for evaluating the lateral resistance of sleepers in ballasted tracks”. J. Jap. Geotech. Soc.: Soils Found. 54(3): 502-514.

Le Pen, L. 2008. “Track behaviour: The importance of the tie to ballast interface”. PhD Thesis, University of Southampton, UK.

Le Pen, L., Bhandari, A. R. and Powrie, W. 2014. “Sleeper end resistance of ballasted railway tracks”. ASCE, J. Geotech. Geoenviron. Eng. 140(5): 04014004.

Plasser and Theurer Publications. 2007. “The Lateral Resistance of the Track”. Technical Report.

Sussmann, T., Kish, A. and Trosino, M. 1998. “Investigation of the Influence of Track Maintenance on the Lateral Resistance of Concrete Tie Track”. U.S. DOT/Volpe Center, Amtrak.

Zakeri, J. A., Mirfattahi, B. and Fakhari, M. 2010. “Field and Laboratory Investigation on the Lateral Resistance of Sleepers by Employing STPT Test”. Proceedings of the First International Conference on Road and Rail Infrastructure (CETRA 2010), 17-18 May, Croatia.

Zakeri, J. A., Mirfattahi B. and Fakhari, M. 2012. “Lateral resistance of railway track with frictional ties”. Proc. Inst. Civil Eng.- Transport J., 165: 151-155.

Zakeri, J. A., Esmaeili, M., Kasraei, A. and Bakhtiary, A. 2014. “A numerical investigation on the lateral resistance of frictional sleepers in ballasted railway tracks”. Proc. Inst. Mech. Eng., Part F: J. Rail and Rapid Transit, doi: 10.1177/0954409714543507.