مهندسی زیرساخت های حمل و نقل
سال:1394 | دوره:1 | شماره:3 |تعداد مقالات:7

نرخ بالای استفاده از زغالسنگ و پایین بودن راندمان کارخانه های زغالشویی در ایران، سبب شده حجم زیادی از زغالسنگ در فرایند تولید به عنوان پسماند، دپو شود. پسماند تخلیه شده در طبیعت آثار مخرب زیست محیطی را در پی دارد، در صورتیکه بتوان این پسماند را جایگزین بخشی از سیمان مورد نیاز در تولید بتن کرد، می توان از آثار مخرب آن کاست. در این تحقیق پسماند زغالسنگ (کارخانه ی زغالشویی البرز مرکزی مازندران) پس از پودر کردن و رساندن ابعاد دانه ها به محدوده ی آیین نامه ای، جایگزین 5، 10، 20 و 30 درصد از وزن سیمان در مخلوط بتن غلتکی روسازی شد. مخلوط های بتن غلتکی روسازی حاوی سیمان آمیخته (ترکیب سیمان و پودر پسماند زغالسنگ) مورد بررسی خصوصیات مکانیکی (مقاومت فشاری و کششی) در دوره های عمل آوری 7، 28 و 90 روزه قرار گرفتتد. نتایج حاکی از آن است که جایگزینی 5 درصدی از پودر پسماند، سبب بهبود خواص مقاومتی مخلوط بتنی تا 90 روز شده، ولی جایگزینی 10 و 20 درصدی از این پودر، مقاومت فشاری و کششی مخلوط بتن غلتکی روسازی را در سنین مختلف کاهش می دهد، همچنین با افزایش درصد جایگزینی پودر پسماند، زمان وی بی مخلوط نیز کاهش می یابد.

از آنجا که در تحقیقات گذشته در زمینه استفاده از سرباره، مقایسه ای بین انواع سرباره تولیدی کارخانه های فولاد ایران صورت نگرفته، در این تحقیق، به منظور بررسی و مقایسه خصوصیات مکانیکی مخلوط های آسفالتی حاوی سرباره فولادی، بخش درشت دانه مصالح آهکی به ترتیب با 25، 50، 75 و 100 درصد سرباره های کوره قوس الکتریک (EAF) و کوره اکسیژنی (BOF) جایگزین گردید. پس از بررسی خصوصیات مصالح سنگ دانه ای آهکی و سرباره های فولادی با استفاده از تجهیزات پراش اشعه ایکس (XRF) و میکروسکوپ الکترونی (SEM)، با استفاده از روش طرح اختلاط مارشال، درصد قیر بهینه مخلوط های آسفالتی حاوی درصدهای مختلف هر دو نوع سرباره تعیین گردید. سپس، خصوصیات مکانیکی مخلوط های آسفالتی حاوی درصدهای مختلف سرباره با استفاده از آزمایش های ضریب برجهندگی در دماهای مختلف و آزمایش کشش غیرمستقیم در دو حالت خشک و اشباع مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از سرباره می تواند منجر به بهبود معنی دار خواص مکانیکی مخلوط های آسفالتی گردد. همچنین، حساسیت رطوبتی مخلوط های حاوی هر دو نوع سرباره نسبت به نمونه شاهد کمتر بود.

مدول الاستیسیته استاتیک به دست آمده از سیکل دوم آزمایش بارگذاری صفحه (Ev2) پارامتری کلیدی در تعیین میزان ظرفیت باربری و نشست خاکریز راه آهن و در نتیجه ارزیابی کیفیت خط است. در خطوط سریع السیر، تامین ظرفیت باربری و کنترل نشست لایه های زیرسازی، نسبت به خطوط معمولی، از اهمیت بیشتری برخوردار است. لذا، آئین نامه های زیرسازی راه آهن سریع السیر، مقدار مجاز پارامتر Ev2 را برای هر لایه از خاکریز به طور مجزا تعریف می کنند. آزمایش بارگذاری صفحه، که برای تعیین Ev2 صورت می گیرد، پرهزینه و زمان بر است. ولی آزمایش هایی مانند افت و خیز سنج ضربه ای سبک که مدول دینامیک خاکریز را اندازه گیری می کنند مقرون به صرفه تر هستند. در این مقاله، نتایج به دست آمده از آزمایش های میدانی بارگذاری صفحه و افت و خیزسنج ضربه ای سبک، که روی لایه های مختلف خاکریز در کیلومتراژهای مختلفی از مسیر راه آهن سریع السیر قم- اصفهان انجام گرفته، پردازش شده و رابطه میان آنها به کمک روش های رگرسیون خطی و غیرخطی تعیین شده است. ارتباط میان نتایج این داده های میدانی با نتایج تعدادی تست آزمایشگاهی در مورد نسبت باربری کالیفرنیا نیز به روشی مشابه استخراج شده است. همچنین، با به کارگیری تحلیل بازگشتی، مدول استاتیک و دینامیک هر لایه به تفکیک تعیین شده است.

ساخت، نگهداری و بازسازی زیرساخت های حمل ونقل از جمله ضرورت های اصلی ایجاد و توسعه صنعت حمل ونقل پایدار به حساب می آیند. هزینه های گزاف و عملکرد نامناسب جنبه هایی مانند ایمنی و امنیت، مشکلاتی را پیش می آورند که اعتمادپذیری سیستم حمل ونقل را تهدید می کنند. مدل های پیش بینی تصادفات به عنوان ابزار تحلیل ایمنی، نقش به سزایی در تحلیل علل وقوع تصادفات ترافیکی دارند. در این مقاله، سعی شده است تا تاثیر خرابی رویه راه بر فراوانی تصادفات خروج از جاده، که جزو فراوان ترین و شدیدترین تصادفات در ایران و حتی جهان هستند، ارزیابی گردد. به همین منظور، شاخص وضعیت رویه راه برای 150 کیلومتر از محور سمنان به تهران تعیین و با استفاده از فرایندهای GENMOD و NLMIXED در نرم افزار SAS، انواع مدل های خطی تعمیم یافته و غیرخطی رگرسیونی ارائه شدند. پس از ارزیابی نیکویی برازش مدل ها و تخمین خطای آنها، مناسب ترین مدل انتخاب می شود. برای انجام نیکویی برازش، از ابزارهایی مانند انحراف معیار، آماره کای دو پیرسون، -2LL، AIC، AICc و BIC استفاده شده است. همچنین، دو ابزار دیگر شامل میانگین خطای مطلق و جذر میانگین مربع خطاها، اعتبار خروجی مدل را تخمین زدند. در تجزیه باقیمانده ها به روش باقیمانده های استاندارد شده، میانگین خطاها حدود -0.1048 و واریانس آنها برابر 0.9259 تخمین زده شدند که به فرضیه های میانگین صفر و واریانس 1 بسیار نزدیک هستند. نتایج مدل سازی نشان می دهد که مدل رگرسیون غیرخطی دوجمله ای منفی برازش بهتری دارد و ارتباط معنی دار بین شاخص وضعیت رویه راه و فراوانی تصادفات خروج از جاده را آشکار می کند. تحلیل حساسیت مدل نیز بیانگر آن است که به ازای افزایش هر واحد شاخص وضعیت رویه راه، نرخ فراوانی تصادفات خروج از جاده 1.93 درصد کاهش می یابد.

امروزه، تکنولوژی آسفالت نیمه گرم به عنوان روشی کارآمد برای کاهش هزینه های تولید آسفالت، مصرف سوخت و آلودگی های زیست محیطی شناخته شده است. در مقابل محاسن بی شمار، پدیده عریان شدگی به عنوان نقطه ضعفی برای این صنعت مطرح می گردد. یکی از روش هایی که در حال حاضر برای بهبود چسبندگی بین قیر و سنگدانه و حفظ دوام رویه آسفالتی به کار می رود، استفاده از مواد افزودنی شیمیایی و ارگانیک است. زایکوترم، تحت عنوان یک افزودنی نانوشیمیایی، نقشی دوجانبه به عنوان افزودنی ضدعریان شدگی و افزودنی تولید آسفالت نیمه گرم ایفا می کند. برای درک بهتر پدیده عریان شدگی در اثر ضعف چسبندگی، مکانیزم های متعددی برای توضیح چسبندگی بین اجزای مخلوط آسفالتی استفاده شده است. از آنجایی که چسبندگی بین دو فاز متفاوت، به واکنش شیمیایی و مکانیکی، جاذبه های مولکولی و تئوری انرژی بین سطح آزاد آن دو فاز بستگی دارد، بنابراین مکانیزم هایی که از بین رفتن چسبندگی در سیستم قیر و سنگدانه را کنترل می کنند، پیچیده هستند. هدف اصلی این مطالعه آزمایشگاهی، بررسی تاثیر جنس مصالح روی خواص عملکردی آسفالت نیمه گرم اصلاح شده با افزودنی نانوشیمیایی زایکوترم به عنوان ماده اصلاح کننده قیر و ماده ضد عریان کننده، در قالب آزمایش های مربوط به حساسیت رطوبتی متناسب با استانداردهای روز و آیین نامه های معتبر داخلی و بین المللی، اعم از آزمایش لاتمن اصلاح شده و آزمایش آب جوشان، است. جهت انجام این مهم، از آزمایش عملکردی تعیین مدول برجهندگی به روش کشش غیرمستقیم نیز استفاده شد. بررسی نتایج آزمایش ها و پردازش تصویر عکس های آزمایش آب جوشان، از طرفی حاکی از عملکرد نه چندان مناسب زایکوترم به عنوان افزودنی آسفالت نیمه گرم در هر دو مصالح آهکی و سیلیسی و از طرف دیگر، حاکی از افزایش چشمگیر مقاومت در برابر رطوبت در سنگدانه های سیلیسی است.

با توجه به اینکه عملکرد صحیح تاسیسات زیربنایی نیاز به طراحی دقیق دارد، بنابراین ارزیابی دقیق پارامترهای کلیدی با به کارگیری روش های نوین از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در سازه های خاکی و سیستم های حمل و نقل، به عنوان بخشی از مهمترین ابنیه فنی و زیرساخت ها که خدماتی ضروری برای بشر فراهم می نمایند، همواره برآورد و پیش بینی دقیق تر رفتار خاک، بخصوص در برابر بارهای دینامیکی، بسیار اهمیت دارد. خواص دینامیکی خاک ها شامل مدول برشی و نسبت میرایی از پارامترهای بسیار مهم جهت بررسی رفتار دینامیکی و همچنین مدل سازی این مصالح می باشند. ارزیابی صحیح این پارامترها برای انجام تحلیل های دقیق تر مسائل دینامیک خاک و یا اندرکنش خاک- سازه ضروری می باشد. روش های آزمایشگاهی مختلفی جهت اندازه گیری خصوصیات دینامیکی خاک ها موجود بوده و مطالعات بسیاری انجام شده است. در این مطالعه، بر اساس نتایج موجود و با استفاده از الگوریتم دسته بندی گروهی داده ها (GMDH) دو مدل جهت ارزیابی مدول برشی و نسبت مبرایی خاک های چسبنده ارائه گردیده است. بررسی صحت عملکرد مدل های ارائه شده، با استفاده از نتایج آزمون های سانتریفیوژ صورت گرفت. این مدل ها نسبت به پارامترهای ورودی آنالیز حساسیت شده و دقت آنها مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، مدل های ارائه شده با برخی روابط موجود مقایسه شده است. نتایج این تحقیق نشان از دقت بالای مدل های ارائه شده (مبتنی بر GMDH) در ارزیابی خصوصیات دینامیکی خاک های چسبنده دارد.

ارزیابی عملکرد لرزه ای پل ها مستلزم استفاده از زمین لرزه های طبیعی ثبت شده یا رکوردهای مصنوعی تولید شده جهت استفاده در تحلیل های تاریخچه زمانی غیرخطی است. به سبب پیچیدگی مرتبط با خصوصیات اتلاف انرژی پل ها و مشخصه های دینامیک زمین لرزه ها، کیفیت و کفایت نتایج تحلیل های دینامیک غیرالاستیک وابستگی بسیار زیادی به جامعیت گروه رکوردهای زمین لرزه مورد استفاده، مدل سازی ریاضی پل و رفتار ماده دارد. این عوامل، لزوم در نظر گرفتن معیارهای مناسب برای انتخاب رکوردهای زمین لرزه و ارزیابی پتانسیل خسارت آنها جهت اتصال بین بارگذاری لرزه ای و پاسخ سازه ای را بیش از پیش مشخص تر می کند. بر اساس مطالعات پاسخ لرزه ای پایه پل ها، به خوبی مشخص شده آنچه که در بین پارامترهای فوق سبب افزایش خسارات سازه ای می گردد، محتوای فرکانسی زلزله می باشد. لذا در این مقاله، محتوای فرکانسی زمین لرزه به عنوان اصلی ترین عامل که پاسخ غیرالاستیک پایه پل های بتن آرمه را تحت تاثیر قرار می دهد، در نظرگرفته شد. روش های مختلف تعیین محتوای فرکانسی زمین لرزه ها ارائه شده و بهترین روش جهت تعیین محتوای فرکانسی انتخاب گردید. به کمک روش انتخابی محتوای فرکانسی، هفت رکورد زمین لرزه بر اساس شاخص مربوطه تعیین شده و تاثیر این شاخص بر عملکرد لرزه ای پایه پل های بتن آرمه و روند وقوع تشکیل مفاصل پلاستیک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحلیل نشان می دهد که به دلیل مشخصات متفاوت زمین لرزه ها، الگوهای مفصل پلاستیک، که حاصل تحریکات لرزه ای می باشند، نشان دهنده تغییرات در بین زمین لرزه ها هستند. نتایج همچنین نشان می دهد که در یک زمین لرزه با محتوای فرکانسی بالا، مفاصل پلاستیک با طول بیشتری در پایه پل ها شکل می گیرند. برای زمین لرزه هایی که به یک دامنه حداکثر شتاب زمین مقیاس شده اند، محتوای فرکانسی کم، مفصل پلاستیک طویل تری را شکل می دهد.