بررسي رفتار ارتعاشي دال خط ريل مدفون به روش عددي

Investigating the Vibrational Behavior of Embedded Rail Slab Track Using Numerical Method

هدف از ارايه مقاله حاضر بررسي رفتار ارتعاشي سيستم ريل مدفون در اثر اعمال بار هارمونيك است. رفتار ارتعاشي اين سيستم به طورعمده تابع الاستيسيته مصالح دورگير ريل و هندسه شيار جاگذاري آن است. بررسي مطالعات انجام شده در زمينه اين سيستم نشان م يدهد كه تاكنون تاثير اين پارامترها بر ارتعاشات منتشره محيطي مشخص نشده است . به اين منظور در مطالعه حاضر مدل عددي اجزا محدود دال خط ريل مدفون با استفاده از نرم افزار اجزا محدود ABAQUS توسعه داده شده و نتايج آن در حالت استاتيكي با مدل ارايه شده توسط ايسولد و همكاران مقايسه و به اين ترتيب مدل معتبر سازي شده است. سپس با توسعه مدل معتبرسازي شده در شرايط ديناميكي، بر روي پارامترهاي هندسي شيار نشيمن ريل و مصالح الاستيك دورگير آن به همراه دامنه بار هارمونيك و فركانس آن، تحليل حساسيت صورت گرفته و ارتعاشات محيطي بررسي شده است. نتايج تحليلها نشان مي دهد كه مقدار مدول الاستيسيته تركيب دورگير، تاثير بسزايي در ميزان ارتعاشات داشته و با افزايش آن از 1 به 10 مگاپاسكال، به ميزان اين ارتعاشات به شدت افزوده شده است . همچنين با بررسي اثر هندسه شيار نشيمن ريل ملاحظه مي شود كه افزايش مساحت آن منجر به كاهش ارتعاشات منتشره در محيط اطراف م يگردد. از سوي ديگر زماني كه دامنه بار هارمونيك اعمالي از 5/ 1 تن به 9 تن افزايش يابد، دسي بل ارتعاشات محيطي بيشتر شده و با افزايش فركانس آن، مقدار اين ارتعاشات كاهش مي يابد. بررسي نتايج ارتعاشي نشان مي دهد كه اين پديده، در فركانس 5 هرتز، بيشترين و در فركانس 50 هرتز كمترين مقادير را به خود اختصاص داده است. در مجموع ميزان ارتعاشات دال خط مذكور در فركانس بار اعمالي بيشتر از 60 هرتز قابل توجه نيست.

The vibrational behavior of embedded rail system is mainly a function of the elasticity of rail embedding resin as well as the geometry of rail seating trough. Reviewing the technical literature in the field of embedded rail slab tracks (ERST) system reveals any study on investigating of the effect of these parameters on the environmental vibration caused by ERST. In the present study by developing a 2D finite element model of embedded rail slab track using ABAQUS software the mentioned issue has been investigated. In this matter and as first stage, the results of the developed model under static loads has been compared with those reported by Esveld et all ( ) and consequently a verified model has been established. In continue, by using the validated model, the vibrational behavior of the model especially the case of environmental vibrations has been studied. In this regard an extensive parametric study has been fulfilled on four key parameters as load amplitude, load frequency, embedding resin elasticity and the dimensions of rail seating trough. The results of these analyses indicated that the varying the elasticity module of embedding resin in the range of 1 to 10 MPa had a great effect on the environmental vibrations. On the other hand it has observed that increasing the trough geometry and consequently its area section leads to reducing environmental vibrations. From another point of view, when the amplitude of the applied harmonic load increases from 1.5 to 9 tons, the intensity of environmental vibrations increases while by increasing the load frequency, this parameter show decrease. Focusing on loading frequency proved that the maximum and minimum vibrations are corresponding to 5 Hz and 50 Hz and the vibrational effects no so important for frequencies more than 60 Hz.