فهرست مطالب

مجله مهندسی زیر ساخت های حمل و نقل
پیاپی 1 (بهار 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/03/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمود عامری*، آرمین جراحی، منصور صادقی آواز صفحات 1-10
    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 غیر مستقیم 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 ارایه 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 عریان‏شدگی با مقادیر TSR نشان داد که روش پیشنهاد شده از قابلیت اطمینان مناسبی برای تعیین مقاومت مخلوط آسفالتی در برابر عریان‏شدگی برخوردار است.
    کلیدواژگان: مخلوط آسفالتی، عریان‏ شدگی، پردازش تصویر
  • امیر کاووسی*، جواد بختیاری صفحات 11-22
    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 ی 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 ی افزودنی، سه نوع مخلوط آسفالتی حاوی درصدهای مختلف آهک هیدراته (1، 5/1 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 افزار Mini 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.
    کلیدواژگان: مخلوط آسفالتی داغ، حساسیت رطوبتی، آهک هیدراته، دما
  • یاسر جعفریان*، علی لشگری، سیدمحسن میرایی صفحات 23-31

    از آنجایی که عملکرد صحیح سیستم حمل و نقل در مواقع بحرانی بسیار مهم می باشد، طراحی صحیح و پیش بینی دقیق تغییر مکان لرزه‏ای خاکریزها و ترانشه‏ ها در زمینه سیستم های حمل و نقل، دغدغه ی بسیاری از مهندسین است. برای تحلیل تغییر مکان ماندگار لرزه‏ ای خاکریز و ترانشه ی 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 غیر محافظه 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 ی 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، غیر وابسته و وابسته ی متعارف با تحلیل بلوک صلب و غیر وابسته ی 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.

    کلیدواژگان: خاکریز و ترانشه، تغییر مکان ماندگار، اثر دوران، بلوک صلب، تحلیل وابسته، تحلیل غیر وابسته
  • محمدایمان خداکرمی*، یونس نوری صفحات 33-44

    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.

    کلیدواژگان: ابنیه فنی راه، زیرساخت های حمل و نقل، امواج انفجاری، پدافند غیرعامل، عوارض توپوگرافی
  • جبارعلی ذاکری*، جاوید بهلول زاده صفحات 45-53
    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 قایم خط در تحلیل رفتار خطوط و ارتباط خیز قایم خط با سختی قایم خط آهن، بررسی تاثیر سختی قایم 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 قایم خط آهن نسبت به سختی قایم اجزای خط ارایه گردد. با در دست بودن محدوده های مجاز خیز قایم خط و نتایج تحلیل حساسیت های به‏دست آمده، روشی برای تعیین محدوده مناسب سختی قایم اجزای خط ارایه 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 ارایه گردیده است. با توجه به این نتایج و محدوده های مجاز تعریف شده در UIC، نمودارهایی به عنوان نمودارهای سختی مناسب قایم اجزای خط، ترسیم و مقادیر عددی آن ها جهت استفاده در طراحی دال خط ها پیشنهاد گردیده است.
    کلیدواژگان: خطوط بدون بالاست (دال خط ها)، سختی قایم خط آهن، مدول خط آهن
  • امیر مدرس*، مرتضی رحمان زاده صفحات 55-65
    هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر پودر زغال‏سنگ ضایعاتی به عنوان فیلر بر ویژگی های مخلوط آسفالتی گرم می باشد. در این تحقیق آزمایشگاهی، با بهره گیری از فیلر زغال‏سنگ ضایعاتی، اقدام به ساخت نمونه های حاوی صفر، 25، 50، 75 و100 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.
    کلیدواژگان: زغال ‏سنگ ضایعاتی، فیلر، مخلوط آسفالت گرم، پودر سنگ آهک
  • ابوذر شفیع پور، مهرداد میرشکاریان بابکی، محمدرضا احدی* صفحات 67-76
    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 سانتی‏متر) روی روسازی بتن غلتکی با ضخامت 20 تا 25 سانتی ‏متر در نرم افزار آباکوس (ABAQUS) مدل شدند. تحلیل تنش قایم 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.
    کلیدواژگان: روکش آسفالتی، روسازی بتن غلتکی، روش اجزای محدود
|
  • M. Ameri *, A. Jarahi, M. Sadeghi Avaz Pages 1-10
    It is well known that stripping (separation of aggregates and bitumen) is one of the reasons for asphalt-mixture failure in humid conditions. This could be due to moisture diffusion into the asphalt mixtures that is related to bond weakness between aggregate and bitumen in the asphalt mixtures, and consequently, damages the pavement surface. There are several standard laboratory methods for the evaluation of stripping resistance of asphalt mixtures. The modified Lottman indirect tensile test and determination of the TSR parameter is a common method for evaluating stripping resistance of asphalt mixtures. In this study, a method based on image processing is presented to determine the stripping resistance of asphalt mixtures, and a stripping parameter is developed as an indicator for assessing the moisture susceptibility of asphalt mixtures. The specimens in this research were prepared by mixing limestone materials, slag and hydrated lime filler. Comparison between stripping parameter and TSR values showed that the proposed method has sufficient reliability and is suitable for determining the stripping resistance of asphalt mixtures.
    Keywords: Asphalt Mixture, Stripping, Image processing
  • A. Kavoussi *, J. Bakhtiari Pages 11-22
    Stripping is one of the major distresses that occur in asphalt pavements. This will then results in complete pavement disintegration. Various studies have shown that moisture damage results in some 25% decrease in mix modulus and 60% increase in wheel tracking; plus 30% reduction in fatigue life of HMA mixes. Researchers have shown that hydrated lime, if used in the amount of 1 to 2%, is one of the most effective anti stripping additives in reducing moisture susceptibility of asphalt mixes. This research aimed at studying stripping resistance of asphalt mixes containing various amounts of hydrated lime. The testing method and the testing temperature were the two key factors that were considered in the research. The aggregates, selected from a quarry in west of Tehran were of siliceous type and the binder was a 60-70 penetration grade from Isfahan Refinery. Mixes containing 0, 1, 1.5 and 2% hydrated lime were prepared and were compacted. The testing program consisted of performing boiling water (ASTM D-3625), indirect tensile (AASHTO T-283) and wheel tracking (AASHTO T-324) tests. In addition, Marshall Quotient (ASTM D-1559) of the various mix compositions was determined. The tests were performed at two temperatures of 40 and 60oC. The testing results were analyzed using MiniTab software. These, performed both at dry and saturated conditions, resulted in determination of the optimum amount of hydrated lime in mixes. In addition, it was shown that at increased temperatures moisture susceptibility of mixes were increased.
    Keywords: Hot-mix asphalt, Moisture susceptibility, Hydrated lime
  • Y. Jafarian *, A. Lashgari, S.M. Miraie Pages 23-31

    Since proper functioning of the transportation system is essential in times of crisis, correct design and accurate prediction of earthquake-induced permanent displacement of embankments and trenches have been considered by many engineers. Different methods are available for estimating earthquake-induced permanent displacement of embankments and trenches in roads, such as pseudo-static, numerical, analytical and semi-analytical. Due to its simplicity, Newmarkian rigid block analogy has received considerable attention from geotechnical researchers and practitioners. Since the conventional Newmarkian analogy has many limitations, conservative and non-conservative estimations of sliding displacement would be possible. Therefore, researchers have proposed many modifications to this method. One of these limitations is the effect of rotation. In fact, it is anticipated that the downward rotational (stabilizing) movement of the soil mass, can significantly affect the yielding acceleration of the presumed slip surface. In this paper, keeping in mind the effect of rotation, the conventional formulation of the Newmark approach is modified numerically. The results are presented and compared for several conditions including the conventional rigid block, decoupled assumption of sliding and slope response, coupled consideration of sliding and slope response, and decoupled assumption with the effect of sliding block rotation. According to the results of this study, the period ratio (ratio of natural period of slope to the mean period of input motion) and the length of slip surface, can significantly affect the permanent displacement of sliding mass.

    Keywords: Embankment, Trench, Permanent Displacement, Rotation Effect, Rigid Block, Coupled Analysis, Decoupled analysis
  • M.I. Khodakarami *, Y. Nouri Pages 33-44

    Assessment of the effects of shockwaves caused by explosions near strategic structures such as roads, tunnels, bridges and railways has always been of high importance. The blast loads on structures are dependent on extra atmospheric pressure around the structures. Studies reveal that because of the natural properties of the waves, their behavior is affected by the geometry of the wave propagation domain. These considerations are not included in traditional methods of determining the forces due to blasts on structures. The technical buildings of railways and roads are mostly built in mountainous regions. If an explosion occurs around these structures, the blast waves will be scattered near topographic irregularities and the resulting extra pressure should be considered. Due to reflection of the blast waves near the topographic irregularities, it is not wise to apply common methods of determining forces resulting from explosions imposed on structures to evaluate bridges and embankments in the vicinity of topographic irregularities. The investigations reported in this paper show that this extra pressure imposed on technical structures of roads is much greater than that of flat regions. Furthermore, results demonstrated that with increasing the amount of explosives and decreasing the width-to-depth ratio of the valley, the extra pressure resulting from explosion and its reflection increases as well. Additionally, it was observed that even the applied pressure pattern near the topographic irregularities differs from that of flat regions.

    Keywords: Road Technical Buildings, Transportation Infrastructures, Blast Waves, Passive Defense, Topographic Irregularities
  • J.A. Zakeri *, J. Bahloolzadeh Pages 45-53
    Slab tracks have several benefits respect to traditional tracks especially in high speed tracks. It is necessary to investigate the vertical stiffness effects of railway tracks on dynamic behavior of slab tracks, because of high importance of vertical displacement of railway tracks and also its relationship with stiffness of railway track. In this paper, sensitivity of the railway vertical displacement respect to vertical stiffness is studied with modeling and numerical analyses of railway structure. The suitable range of railway vertical stiffness can be evaluated by considering the allowed values of the railway vertical displacement and the obtained sensitivity analysis diagrams. In this innovative method, maximum and minimum values of railway stiffness are calculated and presented in graphs and tables by using the results of the analyses. According to the obtained results and the allowed values in UIC, the suitable vertical stiffness diagrams are presented and their numerical values are recommended for design of slab tracks.
    Keywords: Slab tracks, Vertical stiffness of track, Track modulus
  • A. Modarres *, M. Rahmanzadeh Pages 55-65
    The objective of this research is to investigate the effects of coal-waste powder as a replacement for the conventional filler material on the mechanical properties of hot-mix asphalt. In this laboratory research, using coal-waste filler, specimens with 0%, 25%, 50%, 75% and 100% filler as replacements for the limestone powder were prepared. The performance of hot-mix asphalts containing coal-waste powder was evaluated using Marshall Stability and indirect tensile strength tests. Marshall Stability, liquidity, tensile strength and durability of asphalt mixtures were determined and the effect of mixture of coal-waste and limestone powders on mixture characteristics was investigated. The coal-waste powder was then burned at 750 oC to produce coal powder ash. This ash was then used as filler in hot-mix asphalt and compared with other fillers. The results revealed that coal-waste powder had superior effects compared to limestone powder and, therefore, could be substituted for conventional filler according to performed tests. Moreover, burned coal-waste powder achieved better results than other tested fillers in this research.
    Keywords: Coal-waste, Filler, Hot-mix asphalt, Limestone Powder
  • A. Shafipour, M. Mirshekarian Babaki, M.R. Ahadi * Pages 67-76
    One of the limitations to implementing roller compacted concrete (RCC) pavement in Iran is lack of proper surface texture for high-speed traffic. One method to overcome this issue is to apply a thin asphalt surfacing on RRC pavement. This wearing course is unable to contribute significantly to the increase in stiffness of the structural system; however, if the composite slab system is treated as a beam in bending, the effect of asphalt surfacing could be calculated directly by assessing its effect on the neutral axis. The shift in the neutral axis is translated to a reduction in the concrete stress for a given bending moment as compared to the no-surfacing condition that, consequently, could reduce the concrete slab thickness. In this paper, the finite element method has been used to evaluate the reduction in the thickness of the concrete. In doing so, thin asphalt wearing course with conventional thickness (4 and 5 cm) on RCC pavement of 20 to 25 cm thickness was modeled by using the computer code "ABAQUS". Analysis of vertical stress and tensile strain of concrete substrate showed that reduction in the concrete thickness depends on thicknesses of the concrete pavement and thin bituminous wearing course. Average thickness reduction was calculated as approximately 10% to 15% of the concrete thickness.
    Keywords: Thin Asphalt Surfacing, Roller compacted concrete, finite element method