بخشی از مقاله
خلاصه
روسازي بتنی به عنوان یکی از بهترین روسازیهایی است که با توجه به سرعت و بار محوري براي راه آهن هاي امروزي تعریف میگردد و با توجه به نوع طراحی آن تقریبا تفاوت قابل توجهی از لحاظ اجرا و تعمیر و نگهداري با روسازي کلاسیک ( بالاستی ) دارد و با توجه به فراگیر شدن آن در تمام نقاط دنیا روشهاي گوناگونی براي اجراي آن وجود دارد که در هر کشور با توجه به امکانات و توسعه یافتگی آنها به روشهاي محتلفی اجرا میگردد . اجراي این سیستم در ایران بدلیل جدید بودن هنوز گسترش چندانی پیدا ننموده است و عمدتا در خطوط مترو و چند نقطه از راه آهن اجرا شده است که در این مقاله سعی شده روش اجرایی یک مورد اسلب ترك اجراشده در ایران ارائه گردد.
کلمات کلیدي: رو سازي کلاسیک ، اسلب تراك ،تراورس ، بتن پیشتنیده، گروت
1. مقدمه
یکی از اهداف مهم راه آهن از احداث خطوط آمد و شد مسافر و کالا به صورت اقتصادي و با حداکثر ایمنی می باشد . لازمه این امر آن است که خط به عنوان پایه و اساس راه آهن وظیفه خود را به صورت مناسب انجام دهد. براي دستیابی به این نقش هر جزء متشکله از سیستم باید وظیفه خاص خود را در برابر بار هاي ترافیک و عوامل محیطی به نحو رضایت بخش انجام دهد. روسازي راه آهن به عنوان یکی از پارامتر هاي اساسی براي خطوط راه آهن از همان ابتداي پیدایش راه آهن از اهمیت خاصی بر خوردار بوده است همنطور که امروزه در خطوط راه آهن دنیا مشاهده می شود خطوط راه آهن با توجه به روسازي آنها به دو دسته کلی تقسیم بندي شده اند
که عبارتند از :
-1 روسازي خطوط کلاسیک. -2 روسازيخطوطمدرنیا اسلبتراك.
باید توجه داشت که در هرصورت عملکرد اساسی رو سازي خطوط آهن ثابت است و همچنانکه می دانیم عملکرد خطوط به صورت زیر تقسیم بندي می شود .
-1 انتقال بار از چرخ به زمین .
-2 ثابت نگهداشتن عرض خط.
-3 تابت نگه داشتن خطوط در اثر نیرو هاي جانبی و طولی .-4 ثابت نگه داشتن تراز طولی و عرضی خط.
و بطور کلی با توجه به اینکه امروزه بدلیل برخی از ویژهگیهاي اختصاصی روسازي بتنی مانند عمر زیاد و عدم نیاز به تعمیر و نگهداري مداوم و همچنین ثابت بودن مشخصات هندسی خط و بالابودن بار محوري و سرعت قطارها روي این روسازي بزودي در دنیا جایگزین روسازي کلاسیک خواهد شدو ضمنا بدلیل ضخامت کمتر روسازي می تواند در بهسازي تونلهاي قدیمی بیشترین کاربرد را داشته باشد.
1 دانشجوي کارشناسی ارشد رشته عمران- سازه دانشگاه آزاد اسلامی واحد تاکستان
2 مدیر گروه و استادیار دانشگاه فردوسی مشهد
2. روسازي کلاسیک :
بطور کلی روسازي کلاسیک به همان روسازي خطوطی گفته میشود که در سراسر دنیا متداول است و اجزاي تشکیل دهنده آنها عبارتند از : روسازي را ه آهن کلاسیک شامل ریل ، تراورس ، بالاست ( و لایه زیر بالاست) صفحه زیر ریل و اتصالی و پابند میباشند که امروز در جهان از اهمیت خاصی برخوردار میباشند چرا که در بیش از %90 از روسازي شبکه خطوط موجود در دنیا از این روسازي استفاده شده است .
امروزه نیز با توجه به کیفیت و محاسن روسازي کلاسیک از این روسازي براي شبکه خطوط جدید الاحداث استفاده میشود . البته پیشرفتهاي چشم گیري را امروزه براي بالابردن کیفیت این روسازي مشاهده میکنیم که از آن جمله بالابردن کیفیت اجرا و همچنین نوع مصالح مصرفی و بهره برداري صحیح این سیستم میباشد .
شکل-1 تصویر روسازي کلاسیک اجرا شده یا روسازي بالاستی
3. روسازي خطوط مدرن یا خطوط بدون بالاست .
تاریخچه پیدایش خطوط بدون بالاست از سال 1950آغاز شده و عمدتا از سال 1960گسترش یافته است. خطوط بدن بالاست شامل انواع خطوط دال بتنی ،دال آسفالتی ،و یا بستر فولادي جانشین بالاست در خط می باشد که دال هاي بتنی یا بصورت پیش ساخته و یا در محل بطور پیوسته ریخته می شوندولی در دالهاي آسفالتی معمولا بصورت متراکم و پیوسته اجرا می شوند ، بستر هاي فولادي عمدتا بر روي شاهتیر هاي پلهاي فلزي اجرا می شوند. ولی بطور کلیاز پارامترهاي عمدة تأثیر گذار در طراحی خطوط آهن می توان به مواردي چون کیفیت روسازي خصوصاً در سرعتهاي بالا، هزینه هاي دوران بهره برداري شامل نگهداري و بازسازي، زمان اجرا و سهولت اجرا اشاره کرد. با افزایش شدت ترافیک، نگهداري و بازسازي خطوط مشکلتر شده و در نتیجه طرح هایی که نیاز به نگهداري کمتري در دوران بهره برداري دارند روز به روز مقبولیت بیشتري پیدا می کنند.
در حال حاضر در سراسر دنیا ایدة عدم استفاده از بستر بالاستی در حال گسترش است. از مزایاي عمدة روسازي هاي بتنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
می توان به موارد زیر اشاره کرد:
مزایا ي و معایب روسازي بتنی پیش ساخته:
1کاهش- ضخامت بستر که خصوصاً در داخل تونلها می تواند منجر به کاهش حجم حفاري و ایجاد صرفه اقتصادي در طرح گردد.
2نیاز- کمتر به نگهداري و بازسازي در طول دوران بهره برداري در مقایسه با بستر بالاستی که مکرراً نیاز به نگهداري و بازسازي داشته و با افزایش عمر سازه هزینه هاي آن افزایش می یابد.
-3 افزایش عمر مفید سازه (Service life)
-4 بیشتر بودن مقاومت برشی دال هاي بتنی در حرکت جانبی در برابر شتاب جانبی در پیچ هادر مقایسه با بستر بالاستیاین. مزیت اولاً امکان افزایش سرعت قطار را فراهم کرده و ثانیاً مشکل به هم خوردن هندسه ریل که در مورد بستر بالاستی وجود دارد تقریباً مرتفع شده و هندسه سیستم در دراز
مدت با رواداري قابل قبولی بدون تغییر می ماند.
5حذف- مشکل صدمه به ریل و چرخها به دلیل پرتاب ذرات بالاست در سرعتهاي بالا که با استفاده از سیستم روسازي بتنی کاملاً مرتفع می گردد. -6 از بین رفتن مشکل پرشدگی بالاست با ریزدانه در مناطق کویري که منجر به شکستن تراورس ها (( Slippers می گردد.
و اما در مقابل مزایاي فوق الذکر، باید به این نکته اشاره کرد که بستر با دال بتنی از گرانترین انواع بستر سازي می باشد. براساس تجربیات گذشته هزینه سرمایه گذاري متوسط آن تقریباً سه برابر بستر بالاستی متعارف می باشد. هزینه سرمایه گذاري بستر با دال بتنی در تونل ها در هر کیلومتر تقریباً 1/2 برابر بستر بالاستی و در پل ها به حدود 3/8 برابر افزایش می یابد. از طرف دیگر با احتساب هزینه هاي دوران بهره برداري در دراز مدت با توجه به نیاز کمتر
به نگهداري، در زمانی در حدود 10 سال اختلاف در هزینه سرمایه گذاري جبران می شود.
در حال حاضر سیستم روسازي بتنی به اشکال مختلف در نقاط مختلف دنیا در حال استفاده می باشد. استفاده از این سیستم در تونلهاي راه آهن کار برد بیشتري دارد و نخستین کاربرد آن در راه آهن کشور ما در مسیر بافق - مشهد بوده است که در نوع خود تجربه موفقی محسوب میگردد. با توجه به
تجربه استفاده از روسازي بتنی در تونلهاي راه آهن بافق مشهد و با در نظر گرفتن امکانات موجود سعی شده تا با اعمال کمترین تغییرات در هندسه و تکنولوژي ساخت، طرح فوق جهت کاربرد در تونل هاي راه آهن مورد بازنگري قرار گیرد.در ذیل نگاهی کلی به وضعیت آماري ،کیفیت ،و طبقه بندي انواع خطوط اسلب تراك مشاهده میگردد.
شکل-2وضعیت آماري استفاده از انواع روسازیها شکل-3وضعیت کیفیت و زمان تعمیر و نکهداري خطوط بالاستی نسبت خطوط
مدرن
شکل شماره -4طبقه بندي انواع ساخت روسازي بدون بالاست
روش بررسی در مطالعه حاضر شامل بررسی روشهاي اجرایی متداول اسلب تراك می باشدکه در ادامه به شرح آن پرداخته میشود.
4. انواع روش هاي اجرایی اسلب تراك موجود در دنیا
الف : سیستم دال بتنی رهدا
در این سیستم که شامل انواع رهدا 2000 ، رهدا سنگبرت، رهداي شهري می باشد عمدتا شامل لایه هاي ذیل می باشد که در ذیل روش اجراي آن با تصاویر نشان داده شده است -لایه تکیه گاهی پیوسته بتن مصلح - لایه پشتیبان متصل آسفالتی- لایه اتصال هیدرولیکی- لایه محافظ در برابر یخبندان
شکل شماره -5نقشه و مراحل اجراي اسلب تراك بروش رهدا ب: سیستم اسلب تراك بروش OBB-PRR
در این روش اغلب با دالهایی به ابعاد 5,16*2,4*16. ساخته می شوند و در داخل آن بازشوهاي مستطیلی در بالابه ابعاد 91*64 سانتیمتر ایجاد می گردد که باتوجه به اجراي بتن مصلح در آن باعث درگیري بیشتر بتن دال با زیر سازي شده و از حرکات جانبی و افقی دال جلو گیري می نماید.
شکل شماره -6نقشه و مراحل اجراي اسلب تراك بروش OBB-PRR ج: سیستم اسلب تراك بتنی غیر پیشتنیده
این سیستم داراي دال بتنی پیش ساخته بتن مصلح به ابعاد 495*200*20 سانتیمتر می باشد که بایک ملات آسفالتی سیمانی به ضخامت 5 سانتیمر بین دال و بستر بتنی اجرا می شود و مهار عرضی و طولی دال بتنی پیش ساخته با قطعات بتنی که در فواصل 5متر وبا قطر 40سانتیمتر و ارتفاع 20سانتیمتر نصب میگردد کنترل می شود.
شکل شماره -7نقشه و مراحل اجراي اسلب تراك بتنی غیر پیشتنیده
د: سیستم GE TRAC
در این سیستم دولایه آسفالتی با دقت 2میلیمتر اجرا می شود و بعد یک نمد 5میلیمتري زیر تراورس هاي پیشتنیده اجرا می شود و بلوکهاي مهاري بنام انکر بلت از حرکت جانبی تراورس ها جلوگیري می کند در این طرح از تراورس هاي پیشتنیده پهن با طول 2,4یا 2,6 متر استفاده می شود.
اشکال شماره -8نقشه و مراحل اجراي اسلب تراك بروش سیستمGE TRAC
5. طراحی اسلب تراك بتنی پیشتنیده
باتوجه به 4 نمونه متداول که در بالا ذکر گردید یک نمونه اسلب تراك بتنی پیشتنیده به صورت ذیل پیشنهاد میگردد که سعی شده علاوه بر سهولت در اجرا، شرایط ساخت قطعات اسلب تراك را در داخل کشور داشته باشد. که ابتدا ضمن ارائه مختصري درمورد طراحی این نوع اسلب تراك که براي خطوط راه آهن ایران پیشنهاد شده می پردازیم ودر نهایت چگونگی تولید واجراي آن را بیان می نماییم.
-مشخصات هندسی قالب
همانطور که عنوان شد در طرح روسازي بتنی مسیر سعی بر آن بوده که کمترین تغییرات در تکنولوژي ساخت دال هاي بتنی اعمال شود. لذا براي جلوگیري از تغییر قالب، و همچنین امکانات تولید این قطعات سعی شده است از قالب هاي تولید تراورس بتنی استفاده شود.
هندسه در نظر گرفته شده براي دال روسازي بتنی در شکل 2 نمایش یافته است.
شکل شماره - 9 پلان دال روسازي و تصویر سه بعدي دال روسازي
- تحلیل سازه اي دال((Slab Track
تحلیل سازة دال روسازي به منظور تعیین نیروهاي داخلی پدیدآمده در سازه در اثر نیروهاي وارده انجام گردیده است. با توجه به اینکه در دال روسازي از سیستم پیش تنیدگی جزئی استفاده شده است لذا تحلیل دال روسازي با استفاده از 2 مدل محاسباتی که در یکی پیش تنیدگی عرضی مدلسازي شده و در دیگري مجموعه دال روسازي، ریل و بستر زیرین تحت بارگذاري ناشی از حرکت قطار قرار گرفته است انجام شده است. نتایج تنش هاي پدیدآمده در دال روسازي از ترکیب تنش هاي ناشی از دو تحلیل فوق تعیین می گردد. در ادامه فرضیات، مراحل مدلسازي و نتایج تحلیل هاي انجام شده روي هر یک از مدلهاي صدرالذکر ارائه گردیده و کفایت دال روسازي تحت نیروهاي وارده بررسی شده است.
تحلیل پیش تنیدگی عرضی: ابعاد دال روسازي با توجه به ملاحظات مربوط به ابعاد و شکل هندسی قالب معادل259×118سانتیمتر انتخاب گردید.دال روسازي در جهت عرضی (در راستاي طول دال) با استفاده از دو گروه میلگرد 8 رشته اي پیش تنیده می گردد. قطر هر یک از میلگردها برابر 7 میلی متر مطابق با مشخصات فنی مذکور در شکل زیر می باشد. فاصله مرکز کشش هر گروه از میلهگردهاي پیشتنیدگی از زیر دال برابر 9/5 سانتیمتر و
فاصله پابندها در امتداد ریل بدون تغییر نسبت به قبل ]فاصله تراورس[ برابر60 سانتیمتر انتخاب گردیده است. محل میلهگردهاي پیشتنیدگی در شکل زیر نمایش یافته است.
