فهرست مطالب

مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل - سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار 1395)

مجله مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل
سال دوم شماره 1 (پیاپی 5، بهار 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • حسن زیاری، حسن دیواندری*، علی محمد یاوری صفحات 1-16
    مخلوط های آسفالتی نیمه ‏گرم، در قیاس با مخلوط های آسفالتی متداول، دارای مزایا و معایبی می باشند. بیشتر مزایای مخلوط های آسفالتی نیمه ‏گرم به دمای کم تولید، ملاحظات زیست محیطی، پیرشدگی کمتر قیر، کاهش مصرف سوخت و افزایش مدت زمان امکان اجرای آسفالت در طول سال مربوط می شود. در مورد معایب این نوع مخلوط آسفالتی نیز می توان به عملکرد ضعیف این آسفالت در مورد مسیله حساسیت رطوبتی اشاره داشت. در این تحقیق، اثر آهک هیدراته، که نوعی ماده اصلاح کننده در موارد مشابه به حساب می آید، بر اصلاح این خاصیت بررسی شده است. همچنین، بهبود سایر خواص عملکردی نظیر مقاومت شیارشدگی، مدول برجهندگی و مقاومت خزشی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در انتخاب ماده اصلاح کننده سعی بر آن شد تا مسیله هزینه و قابلیت دسترسی برای تولید تا حد امکان مورد توجه قرار داده شود تا مزیت عمده آسفالت نیمه‏ گرم، که کاهش هزینه های تولید مخلوط مذکور می باشد، به قوت خود باقی بماند. بدین منظور، مقادیر مختلف آهک هیدراته (صفر، 1، 2، 3 و 4 درصد وزن کل مصالح سنگی) به عنوان فیلر به مخلوط آسفالتی نیمه ‏گرم اضافه شد و آزمایش های خزش، حساسیت رطوبتی، مدول ارتجاعی و شیارشدگی انجام شد. از نتایج به دست آمده این گونه نتیجه گیری شد که آهک هیدراته می تواند به عنوان یک اصلاح کننده ضد عریان شدگی و مقاوم در برابر حساسیت رطوبتی در مخلوط های آسفالتی نیمه ‏گرم مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از این ماده به عنوان جایگزین بخشی از فیلر در مخلوط های آسفالتی نیمه‏ گرم به میزان 2% وزن مصالح سنگی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: آهک هیدراته، آسفالت نیمه گرم، حساسیت رطوبتی، مقاومت خزشی، شیارشدگی
  • مهدی پنجی*، بهمن انصاری، جعفر عسگری مارنانی صفحات 17-32
    در این مقاله، با استفاده از روش اجزای مرزی  نیم صفحه، محیط های لایه ای خاک شامل تونل های سطحی مورد تحلیل قرار گرفته اند. در استفاده از روش مذکور، وجه میانی لایه ها و پیرامون تونل نیاز به مش بندی دارند. بنابراین، از جمله مهمترین مسایل موجود در مطالعات پیشین مبتنی بر اجزای مرزی محیط کامل که نیاز به گسسته سازی سطح صاف زمین و مرزهای بریده شده مفروض در دوردست است، به خوبی برطرف شده است. ضمن تحلیل چند مثال و صحه گذاری نتایج حاصل با برخی پاسخ های تحلیلی در دسترس، طی یک مطالعه ی عددی، فرمول‏بندی این روش برای یک محیط دولایه خاک با تونل دایره ای زیرزمینی توسعه داده شده و اثر پارامترهایی نظیر عمق احداث تونل و خروج از مرکزیت بار سطحی بر الگوی تنشی محیط خاک مطالعه شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که روش اجزای مرزی نیم صفحه در مدل‏سازی محیط های لایه ای از قابلیت بالایی برخوردار است. روش پیشنهاد شده می تواند جایگزین مناسبی برای روش های پیشین اجزای مرزی، به ویژه در مدل‏سازی مسایل مختلف در حوزه ی مهندسی ژیوتکنیک، باشد.
    کلیدواژگان: اجزای مرزی نیم صفحه، محیط های لایه ای، تونل، تحلیل تنشی
  • محمدحسین ثقفی، هاشم شریعتمدار*، علی خیرالدین صفحات 33-51

    مسیله اصلی در پل های راه ‏آهن با قاب های صلب سازه های بتنی، عدم شکل پذیری کافی به دلیل کمبود آرماتور برشی در ناحیه اتصال و همچنین ناکافی بودن طول مهاری میلگردهای تیر در این ناحیه می ‏باشد. به طوری که بررسی های صورت گرفته روی این سازه ها بر پایه ضوابط آیین نامه های کنونی، عدم کارایی مناسب آنها را در برابر زلزله‏ های شدید ثابت نموده است. هدف از این تحقیق، بررسی رفتار لرزه ‏ای اتصالات تیر به ستون خارجی بتنی معیوب پل‏ ها قبل و پس از بهسازی با پانل ‏های کامپوزیت سیمانی الیافی توانمند (HPFRCC) پیش‏ ساخته می ‏باشد. در بخش اول پژوهش، مشخصات رفتاری پانل ‏های  HPFRCC با درصدهای مختلف الیاف پلی پروپیلن و الیاف فولادی با انتهای قلاب شکل، توسط آزمایش‏ های فشاری و خمشی چهارنقطه ای در آزمایشگاه تعیین گردیده است. در بخش دوم پژوهش، از نتایج بخش اول جهت مدل ‏سازی رفتار پانل ‏های HPFRCC در مقاوم‏سازی اتصال تیر- ستون پل‏ ها استفاده شده است. پس از صحت ‏سنجی با استفاده از نرم ‏افزار اجزای محدود، به بررسی رفتار غیرخطی اتصالات تیر- ستون بتنی که بر اساس ضوابط طراحی سازه‏ ای پل‏ های راه ‏آهن موجود طراحی شده است، پرداخته می ‏شود. در این تحقیق، سه حالت اتصال تیر- ستون مدل ‏سازی و بررسی ‏گردید. نتایج بخش اول نشان می ‏دهد که افزودن الیاف باعث افزایش محسوس مقاومت کششی نمونه‏ ها می‏ شود و همچنین مکانیزم ‏های چقرمگی مانند پل زدگی الیاف باعث استهلاک انرژی و کاهش گسیختگی ترد می‏ گردد. سطح زیر منحنی نیرو- تغییرمکان بعد از اعمال بار برای نمونه ‏های کامپوزیت الیافی با عملکرد بالا افزایش می‏ یابد. همچنین، نتایج بخش دوم نشان می ‏دهد که رفتار اتصالات تیر- ستون خارجی بهسازی شده با پانل‏ های HPFRCC سبب 93% افزایش شکل‏ پذیری، 45% افزایش مقاومت جانبی و 102% افزایش تغییرمکان جانبی نسبت به اتصال مبنا، که تمام نواحی اتصال از بتن معمولی تشکیل شده، می‏ گردد.

    کلیدواژگان: کامپوزیت های سیمانی الیافی، اتصالات تیر به ستون، مقاوم‏س ازی لرزه‏ ای، پل راه ‏آهن
  • مرتضی اسماعیلی، سجاد دلیری لیلاوی، مهرداد قاسمی زاده، فاطمه خطیبی* صفحات 53-68
    از جمله پارامترهای مهم در ارزیابی وضعیت روسازی آسفالتی راه ها، بررسی شرایط زهکشی لایه های اساس و زیراساس است. تکنیک غیرمخرب رادار نفوذی زمین (GPR) می تواند به عنوان ابزاری کاربردی در این راستا مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش، ارتباط میان داده های به دست آمده از تصاویر ثبت شده توسط دستگاه GPR و درصد رطوبت سیستم روسازی آسفالتی مورد بررسی قرار گرفته است. تعداد 18 نمونه استوانه ای با قطر و ارتفاع 80 سانتی‏متر و متشکل از لایه های آسفالت، اساس، زیراساس، بستر متراکم و بستر طبیعی در سه درصد رطوبت مختلف تهیه و متراکم شدند. سپس، برداشت تصاویر از نمونه ها با کمک یک دستگاه GPR با آنتن 250 مگاهرتز صورت گرفته و تصاویر ثبت شده در نرم افزار Labview مورد تحلیل و پردازش آماری قرار گرفته اند. بررسی پارامترهای آماری به دست آمده از تصاویر نشان داد که توزیع پارامتر کشیدگی، علاوه بر برخورداری از توزیعی مشابه توزیع نرمال، روند تغییرات منظم و قابل تفسیری با درصد رطوبت داراست. بر این اساس، با برازش یک منحنی خطی میان پارامتر کشیدگی و درصد رطوبت رابطه ای به دست آمده است که به کمک آن می توان درصد رطوبت لایه های روسازی را با دقت مناسبی بر اساس خروجی آزمایش GPR تخمین زد.
    کلیدواژگان: رادار نفوذی زمین، آزمایش غیرمخرب، زهکشی روسازی آسفالتی، رطوبت سیستم روسازی
  • سامان کردی، غلامعلی شفابخش* صفحات 69-84
    چند سالیست که گرایش به استفاده از مواد اصلاح کننده در قیر و مخلوط‏ های آسفالتی هدف اصلی بسیاری از پژوهش‏ های صورت گرفته در حوزه روسازی‏ های آسفالتی می ‏باشد. تمامی تلاش های فوق به منظور افزایش کارایی و مقاومت مخلوط ‏ها در برابر بارهای دینامیک وسایل نقلیه و همچنین شرایط محیطی مختلف می‏ باشد. فناوری نانومواد نیز از جدیدترین این مواد افزودنی می‏ باشد که با توجه به قابلیت های فراوان به عنوان یک ماده افزودنی مطلوب در اصلاح رفتار مخلوط‏ ها مورد استفاده قرار گرفته است. تاکنون تحقیقات آزمایشگاهی زیادی به منظور بهبود رفتار مخلوط‏ های آسفالتی با دانه بندی پیوسته به وسیله نانومواد صورت پذیرفته است، اما استفاده از آن ها در ساخت مخلوط‏ های آسفالت ماستیک درشت‏ دانه به ندرت صورت پذیرفته است. هدف از این پژوهش، ارزیابی آزمایشگاهی رفتار خستگی و مدول سفتی مخلوط ‏های آسفالت ماستیک درشت‏دانه بر اثر افزودن درصدهای مختلف نانواکسید آلومینیوم می ‏باشد. درصدهای مختلف نانومواد به مخلوط‏ های آسفالت ماستیک درشت ‏دانه افزوده شده و تاثیر آن ها بر عملکرد این مخلوط‏ ها به وسیله آزمایش ‏های خستگی و مدول سفتی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج آزمایش‏ ها نشان می دهد که مخلوط ‏های آسفالت ماستیک درشت‏دانه حاوی 6/0% نانواکسید آلومینیوم بهترین نتایج را در آزمایش ‏های مدول سفتی و عمر خستگی داشته اند.
    کلیدواژگان: نانو- آسفالت، نانواکسید آلومینیوم، آسفالت ماستیک درشت‏دانه، خستگی، مدول سفتی
  • علی سیاهی*، امیر کاووسی، امین میرزا بروجردیان صفحات 85-101
    عملکرد رنگ های خط کشی یکی از پارامترهای مهم در ارزیابی آنها می باشد. عملکرد رنگ های خط کشی به عوامل متعددی وابسته می باشد که از مهمترین آنها می توان به نوع روسازی، نوع آماده سازی و نوع رنگ مصرفی اشاره نمود. در این پژوهش، عملکرد یکی از رنگ‏ های دوجزیی پرمصرف در معابر شهر تهران مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار، از دستگاه تست چسبندگی استفاده شده است. در این پژوهش، اهدافی چون: بهترین زمان اجرای رنگ خط کشی دوجزیی روی آسفالت تازه اجرا شده، نقش جنس مصالح آسفالت در اندرکنش رنگ با سطح روسازی، اصلاح پرایمر مورد استفاده در سطح آسفالت و بررسی نقش پرایمر در اندرکنش رنگ خط کشی دوجزیی با سطوح روسازی مختلف مد نظر بوده است. بر پایه نتایج حاصل از آزمون ها مشخص گردید که ماندگاری رنگ خط کشی دوجزیی در روسازی های آهکی بیشتر از روسازی های سیلیسی می ‏باشد. همچنین، بهترین زمان اجرای رنگ خط کشی دوجزیی، 15 روز بعد از اجرای آسفالت تعیین شد. در ارزیابی ها، همچنین مشخص گردید که اجرای یک لایه پرایمر در روسازی های بتنی و سطح رنگ قبلی سبب افزایش مقاومت چسبندگی رنگ های خط‏ کشی دوجزیی به سطوح یاد شده می گردد (در حدود 10%). بالعکس، اجرای پرایمر در روسازی آسفالتی تمیز و عاری از گرد و غبار سبب کاهش مقاومت چسبندگی رنگ خط کشی دوجزیی می گردد (در حدود 35%).
    کلیدواژگان: رنگ های ترافیکی دوجزیی، روسازی آسفالتی، روسازی بتنی، پرایمر، مقاومت چسبندگی
  • مسعود محمدی، وحید توفیق* صفحات 103-118

    تقویت خاک‏ های ضعیف و نامناسب جهت به کارگیری در عملیات عمرانی برای ایجاد خاکی با ویژگی های مهندسی دلخواه، تثبیت و تسلیح نامیده می ‏شود. تثبیت خاک برای اهداف مختلفی به کار می رود که از آن جمله می توان به جلوگیری از فرسایش سطوح برای فعالیت های ساخت و ساز، بهبود شرایط خاک بسترهای ضعیف، کنترل شن های روان، بهسازی لایه های اساس و بازیافت راه های قدیمی اشاره کرد. امروزه، به دلیل ضعف هایی مانند مقاومت کم و زمان طولانی برای گیرش که خاک های تثبیت شده با انواع تثبیت کننده های رایج، از قبیل آهک و سیمان، دارند، گرایش برای یافتن مصالح جدید که این نواقص را رفع کنند افزایش یافته است. در این تحقیق، از خاک ماسه ای، یک ماده پتروشیمی به نام اپوکسی رزین به عنوان تثبیت کننده و همچنین از الیاف به عنوان تسلیح کننده خاک استفاده شده است تا تاثیر آنها بر پارامترهای مقاومتی خاک ارزیابی شود. رفتار نمونه‏ های خاک تثبیت شده در این تحقیق در فشار و برش بررسی شده است. نتایج حاصل از آزمایش‏ ها نشان می دهد که مقاومت ‏های فشاری و کششی خاک تثبیت شده با اپوکسی رزین افزایش چشمگیری دارد. در حالی که خاک ماسه ای مورد استفاده، مقاومت‏ های فشاری و کششی بسیار ضعیفی دارد. با افزودن الیاف به نمونه‏ ها، مقاومت فشاری خاک افزایش نمی یابد؛ اما باعث افزایش قابل توجهی در مقاومت کششی نمونه ‏ها می ‏شود. همچنین، نمونه ‏های دارای الیاف، تغییرشکل بیشتری از خود نشان می‏ دهند؛ یعنی تحت بارگذاری، انرژی بیشتری جذب می‏ کنند تا به مرحله گسیختگی برسند.

    کلیدواژگان: خاک ماسه ای، الیاف پلیمری، اپوکسی رزین، آزمایش مقاومت فشاری تک ‏محوری
|
  • H. Ziari, H. Divandari *, A. M. Yavary Pages 1-16
    Warm mix asphalts (WMA) have advantages and disadvantages in comparison with common asphalt mixtures. Most of the advantages of WMA are related to the low temperature of the production, environmental issues, less bitumen aging, reduction in fuel consumption and extension of the possible period for constructing the asphalt during the year. Warm mix asphalts have disadvantages such as weak performance in moisture damage. In this study, the effect of hydrated lime, which is an amendment material in similar cases, in modifying of this property and improving other properties, like rutting, dynamic module and creep resistance, will be analyzed. The cost problem is well-considered in selecting the amendment material, so as to preserve the greatest advantages of WMA, which are reduction in production cost and ease of accessibility. For this purpose, different amount of hydrated lime (0, 1, 2, 3 and 4 percent of aggregates) was added to WMA as filler, and then, the creep, moisture damage, dynamic module and rutting tests were performed. It was concluded from the obtained results that hydrated lime can be used in WMA as an anti-stripping and resistant to moisture damage material. Using hydrated lime for 2% of aggregates as a replacement for part of the filler in WMA is recommended.
    Keywords: Hydrated lime, Warm mix asphalt, Moisture damage, Creep resistance, Rutting
  • Mehdi Panji *, B. Ansari, J. Asgari Marnani Pages 17-32
    In this paper, a computational scheme called half-plane boundary element method (BEM) was proposed for analyzing multi-layered soil media. In this method, it is only required to discretize the interface layers and boundaries of the tunnel. Therefore, one of the important challenges in the previous studies on the full-plane BEM, which considered fictitious limited boundaries and discretizing the smooth ground and underground boundaries' surfaces, was improved as well. After analyzing several examples and verifying the results with existing analytical responses, some parametric studies were presented for a two-layer soil including underground circular tunnel, located in the second layer and subjected to uniform internal pressure. The results showed that the proposed half-plane BEM has great capability in modelling the multi-layered soils. This method can be particularly used for modelling the geological problems in the field of soil mechanics and related sciences vis-a-vis traditional full-plane BEM scheme.
    Keywords: Half-plane BEM, Multi-layered media, Tunnel, Stress analysis
  • M. H. Saghafi, H. Shariatmadar *, A. Kheyroddin Pages 33-51

    The significant problem with reinforced concrete rigid-framed railway bridges can be insufficient ductility due to shortage of transverse reinforcement in the joint region and also lack of embedded length of the beam reinforcements within this region. The investigations of such structures, based on current standard codes, approve the improper efficiency under severe earthquakes. The objective of this study was to investigate the seismic behavior of deficient reinforced concrete exterior beam-column joints in bridges before and after retrofitting with precast HPFRCC (High performance fiber reinforced Cementitious Composite) panels. In the first part of the study, mechanical properties of HPFRCC panels having different ratios of Polypropylene and hooked end steel fibers have been determined by compression and four-point flexural tests. In the second part of the study, behavior of the HPFRCC panels in retrofitting of beam-column joints of the bridges has been modeled using the results of the first part of the study. After validation, by using a finite element software, the nonlinear behavior of reinforced concrete beam-column joints, which have been designed based on criteria for railway bridges, has been evaluated. In the present resaerch, three types of beam–column joints are modeled and investigated. Results of the first part of the study reveald that adding fibers can significantly increase the tensile strength of the specimens and also the toughness mechanisms, such as bridging of the fibers, can dissipate energy, decrease brittle failure and also cause ductile behavior of the load-deflection curve after the peak load in fiber reinforced composites. Moreover, the analytical results of the second part of the study showed that such high performance materials can enhance bearing capacity and ductility of the joints. Behavior of the exterior beam-column joints, retrofitted with HPFRCC panels, have caused an increase in ductility, lateral strength and drift rather than reference joint specimen which is fully casted with normal concrete nearly 93% , 45% and 102% , respectively.

    Keywords: Fiber reinforced cementitious composites, Beam-column joints, Seismic Retrofitting, Railway bridge
  • M. Esmaeili, S. Daliri Liavali, M. Ghasemizadeh, F. Khatibi * Pages 53-68
    Drainage conditions of base and sub-base layers are one of the key factors that affect serviceability of asphalt pavement of the roads. The non-destructive testing method of ground penetrating radar (GPR) has been considered as an applicable method in this respect. In this paper, the relationship between obtained data from recorded images by GPR machine and moisture content of asphalt pavement system was investigated. Eighteen cylindrical samples with 80 cm diameter and height were constructed from asphalt, base, sub-base, compacted medium and natural medium in three different moisture percentages, and then were compacted. Then, a GPR machine, with 250 MHz antenna, was conducted over samples for profiling survey and the obtained radar images were analyzed statistically using Labview software. Comparison of the statisticall parameters obtained from the images showed that distribution of kurtosis is similar to a normal distribution and has logical and interpretable variation-trend with moisture percentage. Therefore, by using a linear curve, fitted between kurtosis and moisture content, an equation was extracted which could help to estimate nearly accurate the moisture content of pavement layers, based on the output of GPR test.
    Keywords: Ground penetrating radar, Non-destructive test, Asphalt pavement drainage, Pavement moisture
  • S. Kordi, Gh. Shafabakhsh * Pages 69-84
  • A. Siahi *, A. Kavussi, A. Boroujerdian Pages 85-101
    Performance of road-marking paints is one of the important parameters in their evaluation. The performance of road marking paints depends on many factors, which the most important ones are type of pavement, preparation of pavement surface and type of road marking paint. In this research, the performance of one of the two-component road-marking paints that is used in the streets of Tehran is evaluated. To perform the test, an adhesion-testing machine was used. In this research, the considered goals included best runtime of the two-component road marking paint on fresh asphalt surface, role of aggregate materials in interaction of road marking paint and pavement surface, modification of the primer used in pavement surface and role of the primer in interaction of two-component road marking materials and pavement surface. Analysis of the results showed that durability of two-component road marking materials in calcic pavements is more than siliceous pavements. Also, the best runtime is 15 days after the implementation of the asphalt. Also, the results revealed that implementation of a layer of primer in concrete surfaces and old road marking paint surfaces increases the adhesion strength (about 10%). On the other hand, implementation of a layer of primer in asphalt surfaces decreases the adhesion strength (about 35%).
    Keywords: Two-component road marking materials, Asphalt Pavement, Concrete pavement, Primer, Adhesive strength
  • M. Mohammadi, V. Toufigh * Pages 103-118

    Strengthening of poor and improper soils, in order to be utilized in civil engineering projects, for fabricating a soil with ideal engineering properties, is called stabilization and reinforcement. Soil stabilization is used for various purposes such as prevention of surface erosion, improvement of poor subgrades, controlling of shifting soils, rehabilitation of base layers and retrieving of old paths. Today, because of weaknesses such as poor strength and long duration for curing with common stabilizers (lime and cement), the attitude for finding new materials which can improve these deficiencies has increased. In this research, a sandy soil, a petrochemical material called epoxy resin (as stabilizer), and also a fiber (as soil reinforcing agent) were used to evaluate their effects on soil resistance-parameters. The behavior of stabilized soil in compression and shear was determined in this project. Results of the tests revealed that compression and tensile strengths of stabilized soil with epoxy resin were increased significantly; while the strengths of the sandy soil without epoxy were too weak. By addition of fiber to the soil samples, the soil compression strength was not increased; whereas, it has profound effect to promote tensile strength. Also, soil samples containing fiber showed more deformation. This means that they absorb more energy under loading to reach the rupture stage.

    Keywords: Sandy soil, Polymer fiber, Epoxy resin, Uniaxial compression test