عملكرد خاكريزهاي متكي بر شمع هاي پيچي تحت بار راه‌اهن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

خاكريزها اغلب براي ساخت‌وساز در پروژه‌هاي عمراني و توسعه مسير‌هاي بزرگ‌راه و راه‌آهن استفاده مي‌شوند. محدوديت دسترسي به زمين مناسب براي ساخت خاكريزها در بسياري از كشورها موجب شده است تا اغلب اين پروژه‌ها بر روي زمين‌هاي نرم اجرا شوند. با‌اين‌حال ساخت خاكريز بر روي زمين‌هاي نرم به دليل ويژگي‌هاي نامطلوب مانند ناپايداري، ظرفيت باربري پايين و نشست‌پذيري بالا در مدت‌زمان بهره‌برداري، يك كار چالش‌برانگيز است. اين مشكلات در بلندمدت هزينه‌هاي تعمير و نگهداري بالا و تأخير در زمان ساخت را به‌دنبال خواهد داشت. روش‌هاي مرسوم بهسازي زمين به‌دليل اينكه پروژه بايد در مدت‌زمان كوتاهي تكميل شود از لحاظ زماني مناسب نمي‌باشند. در اين شرايط خاكريزهاي متكي بر شمع به دليل زمان ساخت كوتاه‌تر و كنترل نشست بهتر نسبت به ساير روش‌هاي بهسازي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. انواع مختلفي از شمع‌هاي بتني، چوبي، فولادي با مقاطع هندسي متفاوت به‌منظور استفاده در سيستم خاكريز متكي بر شمع مورد استفاده قرار گرفته است. يكي از انواع شمع‌ها، شمع‌هاي پيچي است. در دهه‌هاي گذشته استفاده از شمع‌هاي پيچي به‌دليل مزيت‌هايي كه نسبت به شمع‌هاي پيش‌ساخته و درجا دارد، بسيار رايج شده است و در بسياري از پروژه‌هاي مسكوني، صنايع نفت و گاز و لوله‌هاي مدفون استفاده مي‌شوند. اگرچه مطالعات گوناگوني بر روي خاكريزهاي متكي بر شمع انجام شده است ولي رفتار دقيق اين خاكريزها هنگام استفاده از شمع‌هاي پيچي درك نشده است. هدف در اين پايان‌نامه بررسي و شناخت رفتار خاكريزهاي متكي بر شمع پيچي است كه به‌همين منظور يك مطالعه عددي سه‌بعدي با استفاده از نرم‌افزار آباكوس توسعه داده شد. صحت‌سنجي با‌توجه به گزارش‌هاي ميداني و آزمايشگاهي گزارش شده توسط ديگر محققان انجام شد و در ادامه مدل‌هاي عددي سه‌بعدي به‌منظور بررسي اثرات هندسه شمع پيچي، ارتفاع خاكريز و بارگذاري ترافيكي قطار توسعه داده شد. نتايج مدل‌سازي عددي نشان مي‌دهد كه استفاده از شمع‌هاي پيچي باعث بهبود در عملكرد سيستم خاكريزي مي‌شود. به‌دليل رفتار اصطكاكي شمع پيچي در سيستم خاكريزي، با تغيير طول و قطر بدنه شمع عملكرد سيستم بهبود پيدا مي‌كند و اضافه كرده پره به بدنه شمع در فواصل مختلف، تأثير چشمگيري در بهبود عملكرد سيستم خاكريزهاي متكي بر شمع نمي‌گذارد و حتي ممكن است باعث افزايش نشست و پايين آمدن مكانيزم انتقال بار شود. همچنين نتايج نشان مي‌دهد افزايش ارتفاع خاكريزي و بارگذاري ترافيكي باعث افزايش تنش وارد بر خاك و شمع مي‌شود كه به‌سبب آن نشست افزايش مي‌يابد و درصد بار اعمالي به شمع را نيز افزايش مي‌دهد، به‌طوريكه نشست‌ها با اعمال بار ترافيكي به ميزان 28 درصد افزايش مي‌يابد، اما افزايش سرعت در بارگذاري ترافيكي تنها 8/2 درصد ميزان نشست‌ها را افزايش مي‌دهد. همچنين اثر كلاهك در ابعاد مختلف به‌منظور تأثير در درصد باربري پره و بدنه شمع و همچنين اثري كه در كاهش ميزان نشست‌ها دارد مورد بررسي قرار گرفت. در تمامي مطالعات پارامتريك بدنه شمع در راستاي عمق مدفون آن بيشترين سهم در ظرفيت باربري را دارد و سهم پره شمع به طور متوسط كمتر از 20 درصد از باربري كل شمع را شامل مي‌شود كه اين ميزان به عوامل مختلفي بستگي دارد كه در طول مطالعه بررسي شده است.

214627

ژئوتكنيك

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

مهدي ابطحي، بابك ابراهيميان

محمد رضا خانمحمدي