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

یکی از عوامل خرابی مخلوط های آسفالتی در مناطق مرطوب، پدیده عریان شدگی (جدا شدن قیر از سنگدانه) است. نفوذ رطوبت به درون مخلوط های آسفالتی به دلیل ضعف پیوند سنگدانه- قیر می تواند باعث ایجاد عریان شدگی در مخلوط آسفالتی و به تبع آن ایجاد خرابی در سطح روسازی شود. برای ارزیابی مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان شدگی، روش های آزمایشگاهی متعددی به صورت استاندارد معرفی شده است. آزمون کشش غیرمستقیم لاتمن اصلاح شده و تعیین پارامتر TSR یکی از روش های رایج در ارزیابی مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان شدگی است. در این پژوهش، برای تعیین مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان شدگی روشی بر مبنای پردازش تصویر ارائه شده و پارامتر عریان شدگی به عنوان شاخصی برای ارزیابی حساسیت رطوبتی مخلوط آسفالتی معرفی شده است. نمونه های مورد استفاده در این تحقیق از مصالح آهکی، سرباره فولادی و فیلر آهک هیدراته تهیه شده اند. مقایسه مقادیر پارامتر شاخص عریان شدگی با مقادیر TSR نشان داد که روش پیشنهاد شده از قابلیت اطمینان مناسبی برای تعیین مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان شدگی برخوردار است.

روسازی هایی که در معرض رطوبت قرار دارند به سرعت دچار اضمحلال شده و از بین می روند. حساسیت رطوبتی را می توان از دست دادن مقاومت و دوام ناشی از تاثیر رطوبت دانست. بر اساس مطالعات صورت گرفته مشخص شده است که اثرات مخرب رطوبت، منجر به کاهش مدول آسفالت تا حدود 25%، افزایش شیارشدگی تا حدود 60% و نیز افزایش خرابی های ناشی از خستگی تا حدود 30% می شود. افزودن آهک هیدراته به عنوان روشی برای کاهش حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی داغ پذیرفته شده است. در تحقیق حاضر، مصالح سنگی مورد استفاده از یک کارخانه آسفالت واقع در غرب شهر تهران و قیر مورد نیاز از پالایشگاه اصفهان تهیه و آزمایش های مورد نیاز روی آنها انجام شد. جهت بررسی همزمان اثر دما و ماده افزودنی، سه نوع مخلوط آسفالتی حاوی درصدهای مختلف آهک هیدراته (1، 1.5 و 2 درصد وزن خشک دانه ها) تحت عنوان مخلوط آسفالتی اصلاح شده، و یک نوع مخلوط آسفالتی شاهد (بدون آهک هیدراته) در دو دمای 40 و 60 درجه سانتی گراد تهیه شدند. به منظور بررسی همزمان تاثیر دما و افزودنی آهک هیدراته بر حساسیت رطوبتی مخلوط های آسفالتی از نرم افزارMini Tab ، آزمایش کیفی آب جوشان (ASTM D-3625)، آزمایش های کمی لاتمن اصلاح شده (AASHTO T-283)، میزان اثر چرخ (AASHTO T-324) و پارامتر نسبت مارشال (ASTM D-1559) استفاده شد. نتایج به دست آمده از انجام آزمایش های مذکور و منحنی های میزان ترسیم شده با استفاده از نرم افزار Mini Tab، نشان داد که کاهش دما (از 60 به 45 درجه سانتی گراد) و افزودن آهک هیدراته موجب بهبود عملکرد مخلوط آسفالتی داغ در برابر خرابی های وابسته به رطوبت می گردد.

از آنجایی که عملکرد صحیح سیستم حمل و نقل در مواقع بحرانی بسیار مهم می باشد، طراحی صحیح و پیش بینی دقیق تغییر مکان لرزه ای خاکریزها و ترانشه ها در زمینه سیستم های حمل و نقل، دغدغه بسیاری از مهندسین است. برای تحلیل تغییر مکان ماندگار لرزه ای خاکریز و ترانشه راه ها روش های مختلفی همچون روش شبه استاتیک، عددی، تحلیلی و نیمه تحلیلی وجود دارد. روش بلوک صلب نیومارک به دلیل سادگی مورد توجه اکثر محققین و کاربران قرار گرفته است. اما از آنجایی که این روش دارای محدودیت هایی می باشد، تغییر مکان را محافظه کارانه و یا غیرمحافظه کارانه پیش بینی می کند. بنابراین، محققین سعی در مرتفع کردن محدودیت های این روش نموده اند. یکی از این محدودیت ها اثر دوران می باشد. در واقع پیش بینی می شود که حرکت چرخشی رو به پایین توده لغزش تاثیر قابل توجهی را بر شتاب گسیختگی سطح لغزش دارا خواهد بود. در این مقاله، با در نظر گرفتن اثر دوران، روش نیومارک مورد بازنگری و اصلاح قرار گرفته است. نتایج تحلیل های متفاوت مانند بلوک صلب، غیروابسته و وابسته متعارف با تحلیل بلوک صلب و غیر وابسته اصلاح شده مقایسه شده است. بر طبق نتایج این تحقیق، نسبت پریود (نسبت پریود اساسی به پریود میانگین موج ورودی) و طول لغزش تاثیر قابل توجهی بر تغییر مکان ماندگار دارند.

بررسی آثار امواج کوبشی ناشی از انفجار مواد منفجره در اطراف سازه های استراتژیک مانند راه ها، تونل ها، پل های جاده ها و خطوط ریلی همواره اهمیت قابل توجهی داشته است. نیروهای اعمال شده بر سازه ها تحت اثر انفجار، وابسته به اضافه فشار هوای اطراف سازه می باشد. مطالعات صورت گرفته در مورد چگونگی انتشار امواج نشان می دهد که رفتار امواج، به هندسه فضای انتشار موج وابسته است و با تغییر هندسه فضا، رفتار امواج نیز تغییر خواهد کرد، که این ملاحظات در شیوه های متداول تعیین نیروهای وارد بر سازه ها ناشی از انفجار مد نظر قرار نمی گیرد. بسیاری از ابنیه فنی مورد استفاده در خطوط ریلی و جاده ها در نواحی کوهستانی واقع شده اند و در صورت وقوع انفجار در نواحی شامل عوارض توپوگرافی، باید اثر تفرق امواج و میزان اضافه فشار ناشی از آن، در این نواحی در نظر گرفته شود. به دلیل بازتاب امواج انفجاری در مجاورت عوارض توپوگرافی، استفاده از روابط متداول تعیین نیروهای وارد بر سازه ها ناشی از انفجار به منظور ارزیابی پل ها و خاکریز جاده ها در مجاورت عوارض توپوگرافی معقول نمی باشد. با بررسی های انجام شده در این مقاله، ملاحظه می گردد که این اضافه فشار اعمال شده بر ابنیه فنی راه چندین برابر مقادیر مشابه در نواحی مسطح می باشد. همچنین، ملاحظه گردید که با افزایش میزان مواد منفجره و کاهش نسبت عرض دره به عمق آن، اضافه فشار ایجاد شده ناشی از انفجار و اثر بازتاب آن افزیش می یابد و حتی الگوی فشار اعمال شده در نواحی مجاور عوارض توپوگرافی منطبق بر الگوی توزیع فشار در نواحی مسطح نیست.

مزایای فراوان خطوط ریلی بدون بالاست (دال خط ها)، علی الخصوص در خطوط پرسرعت، باعث افزایش چشمگیر استفاده از این نوع خطوط شده است. با توجه به اهمیت مدول خط و به تبع آن خیز قائم خط در تحلیل رفتار خطوط و ارتباط خیز قائم خط با سختی قائم خط آهن، بررسی تاثیر سختی قائم خط بر تحلیل رفتار دال خط ها امری ضروری به نظر می رسد. لذا در این مقاله سعی شده است از طریق مدل سازی و تحلیل عددی سازه دال خط ریلی به کمک روش المان های محدود، حساسیت خیز قائم خط آهن نسبت به سختی قائم اجزای خط ارائه گردد. با در دست بودن محدوده های مجاز خیز قائم خط و نتایج تحلیل حساسیت های به دست آمده، روشی برای تعیین محدوده مناسب سختی قائم اجزای خط ارائه شده است. در این روش ابتکاری، با استفاده از نتایج تحلیل ها، مقادیر بیشینه و کمینه سختی اجزای خط محاسبه شده و به صورت نموداری و جدولی ارائه گردیده است. با توجه به این نتایج و محدوده های مجاز تعریف شده در UIC، نمودارهایی به عنوان نمودارهای سختی مناسب قائم اجزای خط، ترسیم و مقادیر عددی آنها جهت استفاده در طراحی دال خط ها پیشنهاد گردیده است.

هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر پودر زغال سنگ ضایعاتی به عنوان فیلر بر ویژگی های مخلوط آسفالتی گرم می باشد. در این تحقیق آزمایشگاهی، با بهره گیری از فیلر زغال سنگ ضایعاتی، اقدام به ساخت نمونه های حاوی صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد وزنی فیلر بجای پودر سنگ آهک شده و عملکرد مخلوط های آسفالتی حاوی پودر زغال سنگ ضایعاتی با آزمایش های مقاومت مارشال و کشش غیر مستقیم مورد ارزیابی قرار گرفت. مقاومت مارشال، روانی، مقاومت کششی و دوام مخلوط های آسفالتی تعیین و تاثیر ترکیب پودر زغال سنگ ضایعاتی و پودر سنگ آهک بر خصوصیات مخلوط ارزیابی شد. در ادامه، پودر زغال سنگ ضایعاتی در دمای 750 درجه سانتی گراد سوزانده شد و تبدیل به خاکستر گردید. این خاکستر به عنوان فیلر در مخلوط آسفالت گرم استفاده و با فیلرهای دیگر مقایسه شد. نتایج نشان می دهد پودر زغال سنگ ضایعاتی باعث بهبود ویژگی های مخلوط آسفالتی نسبت به فیلر سنگ آهک شده و بر اساس آزمایش های صورت گرفته در این تحقیق می توان استفاده از پودر زغال سنگ ضایعاتی را به عنوان جایگزین مناسبی برای فیلر معمولی پیشنهاد نمود. همچنین، نتایج حاکی از آن است که خاکستر زغال سنگ ضایعاتی عملکرد بهتری نسبت به دیگر فیلرهای مورد استفاده در این تحقیق داشته است.

یکی از محدودیت های اجرای روسازی بتن غلتکی در کشور، عدم وجود سطح نهایی مناسب برای عبور ترافیک با سرعت زیاد است. اجرای روکش آسفالتی روی روسازی بتن غلتکی یکی از روش های افزایش کارایی و عمکرد این نوع روسازی است. اجرای این نوع روکش در سختی سازه ای کل سیستم تاثیر چندانی ندارد. اما اگر سیستم دال مرکب به عنوان یک تیر در خمش قرار گیرد می توان تاثیر ضخامت روکش آسفالتی را بر تار خنثی بررسی کرد. جابجایی تار خنثی به معنی کاهش تنش برای گشتاور خمشی معین نسبت به حالت بدون روکش است که این موضوع می تواند موجب کاهش ضخامت بتن شود. در این مقاله، به کمک روش اجزای محدود، به بررسی میزان کاهش ضخامت بتن پرداخته شده است. بدین منظور، روکش های با ضخامت های معمول (4 و 5 سانتی متر) روی روسازی بتن غلتکی با ضخامت 20 تا 25 سانتی متر در نرم افزار آباکوس (ABAQUS) مدل شدند. تحلیل تنش قائم و کرنش کششی زیرلایه بتنی نشان می دهد که کاهش ضخامت بتن بستگی به ضخامت روسازی بتنی و ضخامت روکش آسفالتی دارد که به طور متوسط کاهش ضخامت در حدود 10 تا 15 درصد ضخامت بتن بوده است.