مطالعه عددی خاکریزهای متکی بر شمع‌های پیچی و بتنی تحت بارگذاری ترافیکی راه‌آهن

Abstract

امروزه استفاده از المان‌های سازه‌ای مانند شمع‌ها، به عنوان یک راه‌حل مؤثر در بهبود عملکرد کلی یک سیستم خاکریزی به لحاظ پایداری و کنترل نشست در نظر گرفته می‌شوند. در سال‌های اخیر استفاده از شمع‌های پیچی به دلیل عملکرد مناسب تحت بار فشاری و کششی، نصب سریع و آسان شمع و حذف مشکلات بتن‌ریزی مورد توجه قرار گرفته است. این مقاله یک بررسی عددی از مقایسه عملکرد خاکریزهای متکی بر شمع‌های پیچی و بتنی ساخته شده بر روی خاک نرم، ارائه می‌دهد. برای این منظور مدل‌های المان محدود سه بعدی به‌طور جداگانه از خاکریزهای متکی بر شمع‌های پیچی و بتنی در حالی که طول و قطر شفت شمع‌های آن‌ها یکسان است، در نرم‌افزار آباکوس توسعه داده می‌شوند. نتایج مدل‌سازی ‌های عددی با مشاهدات میدانی و اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی دیگر پژوهشگران اعتبارسنحی می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد استفاده از شمع‌های پیچی در مقایسه با شمع‌های بتنی، باعث کاهش قابل قبول نشست در خاکریز و خاک نرم پی خواهد شد، و حرکات جانبی خاکریز را کنترل می‌کند. همچنین توزیع نیروی محوری در شمع حاکی از آن است که شمع پیچی ظرفیت باربری بیشتری نسبت به شمع بتنی دارد و شمع‌ها به صورت اصطکاکی رفتار می‌کنند. حضور کلاهک شمع، باعث کنترل قابل قبول نشست‌ها در سیستم خاکریز متکی بر شمع می‌شود و ظرفیت باربری بیشتری در شمع بسیج خواهد شد. همچنین اضافه کردن پره به بدنه شمع در فواصل مختلف، تأثیر چشمگیری در بهبود عملکرد سیستم خاکریزهای متکی بر شمع نمی‌گذارد و حتی ممکن است باعث افزایش نشست و پایین آمدن مکانیزم انتقال بار شود.