دانشکده مهندسی

گروه آموزشی عمران

 

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش سازه

 

عنوان:

مطالعه اثر سایش سطحی بر روی رفتار دینامیکی تراورس‌های بتنی پیش‌تنیده(B70)

 

استاد راهنما:

دکتر فریدون رضائی

 

اساتید ممتحن:

دکتر محمد شوشتری

دکتر جواد طاهری‌نژاد

 

نگارش:

مسعود بابائی

 

زمان و مکان

27 بهمن 1397، ساعت 18

آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

 

BU-Ali Sina University

 

 

Faculty of Engineering

Department of Civil Engineering

 

Thesis Submitted for Master of Science Structural Civil Engineering

 

Title


Influence of Surface Abrasion on Dynamic Behaviour of B70 Prestressed Concrete Sleepers

 

Supervisor:

 

Fraydoon Rezaei (ph.D)

 

By:

 

Msaoud Babaei

 

February 2019

 

 

چكيده:

با توجه به رشد روز‌افزون جمعیت افزایش تقاضا برای جابجایی کالا و مسافر مسئله‌ای کاملاً طبیعی است. توجه به مسائل زیست‌محیطی، تراکم روزانه مسافر در فرود‌گاه‌ها و ترافیک زیاد در جاده‌ها از یک‌سو و از سوی دیگر وجود مزایایی چون: راحتی، ایمنی و سرعت‌بالا در ارائه خدمات با استفاده از قطار، اهمیت استفاده از سیستم حمل‌ونقل ریلی را دوچندان کرده است. سیستم حمل‌ونقل ریلی از اعضای مختلفی تشکیل ‌شده که در این ‌بین، تراورس‌ها یکی از مهم‌ترین اعضا محسوب می‌شوند. در خطوط راه‌آهن ایران با توجه به مزایای تراورس بتنی پیش‌تنیده (مقاومت بیشتر، نصب آسان‌تر و کاهش مصرف میلگرد) از این نوع تراورس استفاده می‌شود. درست است که نیروهای موجود در سیستم حمل‌ونقل ریلی در مدت‌زمان بسیار کوتاهی به اعضا وارد می‌شوند، اما بسیار بزرگ و قابل‌توجه هستند. ضمناً باید توجه داشت که تراورس‌ها در طول عمر خود این نیروها را به تعداد دفعات بسیار زیاد تجربه می‌کنند. وجود بارهای این‌چنینی (بزرگ و دینامیکی) می‌تواند، منشأ مشکلات بسیاری برای تراورس‌ها باشد. یکی از این مشکلات به وجود آمدن سایش‌های سطحی در محل نشیمن‌گاه و سطح زیرین تراورس‌ها می‌باشد. این پژوهش با استفاده از نرم‌افزار Abaqus، مدل‌سازی به روش المان محدود و در نظر گرفتن مصالح با رفتار غیرخطی و با هدف بررسی رفتار دینامیکی (تنش، کرنش و تغییر شکل) تراورس‌های بتنی پیش‌تنیده انجام شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که در اثر سایش‌های سطحی تنش‌ها، کرنش‌ها و تغییر شکل‌ها در تراورس‌های بتنی پیش‌تنیده‌ به مقدار قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. در وسط دهانه تراورس افزایش‌ تنش‌ها بیش از دو برابر و افزایش کرنش‌ها نزدیک به سه برابر می‌باشد. در محل نشیمن‌گاه نیز تنش نزدیک به سه برابر و کرنش بیش از دو برابر افزایش می‌یابد. با این وجود مشخص شد که در هیچ نقطه‌ای از تراورس بتنی ‌پیش‌تنیده افزایش تنش و کرنش تحت اثر سایش‌های سطحی به اندازه‌ای نبود که سبب ایجاد ترک شود. لازم به ذکر است که اگرچه افزایش پارامترهای مذکور به‌ویژه کرنش‌ها‌ سبب ایجاد ترک در عضو بتنی نشد؛ اما در کنار دیگر عوامل از جمله: بارهای ضربه‌ای، تغییر شکل‌های بزرگ و انقباض و انبساط بتن ناشی از عوامل جوی سبب تسریع در روند تشکیل ریزتر‌ک‌ها شده و در درازمدت عامل تشدید رشد این ریزترک‌ها گردد. علاوه بر این سایش‌های سطحی در محل نشیمن‌گاه عاملی برای تبدیل‌شدن بارهای دینامیکی (بارهای موجود در سیستم حمل‌ونقل ریلی) به بارهای ضربه‌ای محسوب می‌شوند. وجود بارهای ضربه‌ای خردشدن و زوال بتن به‌ویژه در محل نشیمن‌گاه را به ‌دنبال دارد. هر دو مسئله مذکور به‌شدت دوام و پایداری تراورس‌های بتنی را تحت تأثیر خود قرار داده و سبب کاهش عمر مفید آن‌ها می‌شوند.

واژه¬های کلیدی: تراورس بتنی پیش‌تنیده، بارهای دینامیکی و ضربه‌ای، اثر سایش سطحی، محل نشیمن‌گاه، رفتار دینامیکی،

 

Abstract:

Growth in the population will increase demand for the movement of goods and passengers. Attention to environmental issues, daily passenger congestion at airports and high traffic accidents on the roads on the one hand and on the other hand, benefits such as: comfort, safety and high speed in the provision of services using the train have doubled the importance of using the rail transport system. The rail transport system consists of several members, among them, sleepers are considered one of the most important members. In the railways of Iran, due to the advantages of prestressed concrete sleepers, (More resistance, easier installation and...) this type of sleepers is used. It is true that the forces in the rail transport system enter the members within a very short time, but they are very big and impressive. Meanwhile, it should be noted that sleepers experience a lot of these forces during their lifetime. The presence of such loads (big and dynamic) will cause problems for sleepers. One of these problems is the formation of surface abrasions in the rail seat and the bottom of the sleepers, which can have many damaging effects on the sleepers. This research was carried out using Abaqus software, finite element modeling and considering materials with nonlinear behavior with the aim of evaluating dynamic behavior (stress, strains and deformation), prestressed concrete sleepers. The results showed that the stresses, strains, and deformations in prestressed concrete sleepers would increase significantly as a result of surface wear. Increasing these parameters, especially strains, accelerates the formation of fine cracks and in the long run, they will increase the growth of these cracks. In addition, the presence of surface abrasions at the rail seat, given that the loads in the rail transport system are dynamical, will be a factor in the dynamics of the load to the impact loads. The presence of such loads (impact loads) will cause crushing and deterioration of concrete, especially in the rail seat. Both of these problems strongly affect the durability and stability of prestressed  concrete sleepers and reduce their useful life.

Key Words: Prestressed Concrete Sleeper, Dynamic Loads, Influence of Surface Abrasion, Dynamic Behaviour,  Rail Seat

 

 

 

 

 
همدان، چهارباغ شهید مصطفی احمدی روشن، دانشگاه بوعلی سینا- دانشکده مهندسی
   
 
کد پستی: 651754161   تلفن: +98-81-38292505-8  فاکس +98-81-38292631