Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Laboratory tests of pull-off strength of chosen USPs attached to concrete sleepers

Kraśkiewicz Cezary, Zbiciak Artur, Zobel Henryk, Al Sabouni-Zawadzka Anna

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

247--262

EN

Resilient under sleeper pads (USPs) are vibration isolators used in the ballasted track structure to improve the dynamic performance of the track, reduce vibrations and protect the ballast layer. Being permanently connected with the rail supports (sleepers or turnout bearers), the pads must exhibit a proper value of the pull-off strength, which ensures that they do not separate from the supports while being transported to the construction site or during many years of exploitation. This study focuses on the experimental determination of the pull-off strength of USPs attached to full scale prestressed concrete sleepers. Three variants are tested: two pads equipped with different anchor layers attached to the sleepers in the production plant and one pad glued to the sleeper in the laboratory. Some of the tested USPs are made of recycled styrene-butadiene rubber (SBR). An important part of the work is specification of the requirements for the pull-off strength of USPs, as well as the requirements for sleepers and turnout bearers equipped with resilient pads.

PL

Podkładki podpodkładowe (z ang. USPs – under sleeper pads) to elementy sprężyste stosowane w konstrukcjach podsypkowych nawierzchni kolejowej w celu poprawy pracy nawierzchni torowej pod obciążeniami dynamicznymi, zmniejszenia drgań oraz ochrony podsypki przed przyśpieszoną degradacją. Jako elementy trwale połączone z podkładami lub podrozjazdnicami, podkładki USP muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość na odrywanie (przyczepność przez odrywanie), aby nie oddzieliły się od podpory szynowej podczas transportu na plac budowy lub w trakcie wieloletniej eksploatacji. W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych przyczepności przez odrywanie przeprowadzonych na podkładkach USP zamocowanych do podkładów strunobetonowych. Rozpatrywano trzy warianty próbek, różniące się typem zastosowanego podkładu oraz sposobem mocowania podkładki: wariant I: podkład typu PS-93 z podkładką USP ze zintegrowaną warstwą sczepną przypominającą rzepy z tworzywa sztucznego (próbka wykonana w zakładzie prefabrykacji); wariant II: podkład typu PS-94 z podkładką USP ze zintegrowaną warstwą sczepną w postaci geowłókniny (próbka wykonana w zakładzie prefabrykacji); wariant III: podkład typu PS-94 z podkładką USP przymocowaną za pomocą kleju (podkład wykonany w zakładzie prefabrykacji, podkładka USP przyklejona w laboratorium). Ponadto autorzy zaproponowali wstępne rekomendacje dla polskich kolei zarządzanych przez spółkę PKP PLK S.A., które odnoszą się do wymagań zagranicznych zarządców infrastruktury kolejowej – w szczególności regulacji Międzynarodowego Związku Kolejowego UIC oraz przepisów obowiązujących we Włoszech i Francji, opierających się na normowej procedurze EN 16730. Zaproponowano następujące graniczne wartości przyczepności przez odrywanie: wartość minimalna ≥ 0,4 N/mm2 i wartość średnia ≥ 0,5 N/mm2. Porównując wyniki badań laboratoryjnych przedstawione w niniejszym artykule z proponowanymi granicznymi wartościami przyczepności przez odrywanie określonymi dla USP stwierdzono, że żaden z wariantów przygotowanych w zakładzie prefabrykacji podkładów (I i II), nie osiągnął wartości wytrzymałości na odrywanie zalecanych przez UIC oraz przez autorów, co w połączeniu z obserwowanymi dużymi odchyleniami w położeniu USP względem krawędzi podkładu oraz strefami braku przyczepności podkładki do powierzchni podkładu – prowadzi do wniosku, że w analizowanych przypadkach nie osiągnięto wymaganej dokładności wykonania, a taka precyzja jest konieczna dla zapewnienia trwałości połączenia podkładki z podporą szynową. Wariant III dotyczący podkładu wykonanego w zakładzie prefabrykacji i podkładki USP przyklejonej za pomocą kleju w laboratorium osiągnął wartości wytrzymałości na odrywanie zalecane przez UIC oraz przez autorów niniejszego artykułu. Ponadto, zdaniem autorów, bezpośrednie zastosowanie w Polsce rozwiązań warstwy sczepnej z innych krajów nie zapewnia odpowiedniej wartości wytrzymałości na odrywanie. Należy ją zmodyfikować, uwzględniając np. wzajemną proporcję wymiarów pomiędzy siatką przestrzenną z rzepów z tworzywa sztucznego oraz ziarnami kruszywa stosowanego do produkcji podkładów w Polsce (zgodnie z wymaganiami WTWiO PKP PLK S.A. dotyczącymi podkładów i podrozjazdnic strunobetonowych). Należy kontynuować badania nad opracowaniem rozwiązania warstwy sczepnej USP, odpowiedniego dla warunków polskich – we współpracy z producentami zarówno podkładek USP, jak i podpór szynowych (podkładów i podrozjazdnic).

2

Laboratory testing of selected prototype under sleeper pads (USPs) - pull-off strength determined after the weather resistance test

Kraśkiewicz Cezary, Zbiciak Artur, Medyński Jarosław, Al Sabouni-Zawadzka A.

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

483--501

EN

Under sleeper pads (USPs) are resilient elements used in the ballasted track structures to improve dynamic behaviour of the track, reduce vibration and protect the ballast against fast degradation. As the elements permanently connected to the sleepers or turnout bearers, the pads must have an appropriate level of pull-off strength, so that they do not separate from the rail support (here: sleeper) during their transportation to the construction site or during many years of operation. In this paper, results of pull-off tests performed on four selected USP samples are presented: three samples made of SBR (styrene-butadiene rubber) granulate and one made of polyurethane. Moreover, details of the pad’s attachment to the rail support are discussed, and the requirements for the USP properties are specified, focusing on the pull-off strength determined after the weather resistance test. It is shown that only two out of four considered USP samples fulfilled the requirements specified by the authors.

PL

Podkładki podpodkładowe (z ang. USP - under sleeper pad) to elementy sprężyste stosowane w konstrukcjach podsypkowych nawierzchni szynowej w celu poprawy pracy nawierzchni pod obciążeniami dynamicznymi, zmniejszenia drgań oraz ochrony podsypki przed szybką degradacją. Jako elementy trwale połączone z podkładami lub podrozjazdnicami, podkładki USP muszą posiadać odpowiednią wytrzymałość na odrywanie (przyczepność przez odrywanie), aby nie oddzieliły się od podpory szynowej podczas transportu na plac budowy lub w trakcie wieloletniej eksploatacji. W artykule omówiono szczegółowo różne sposoby mocowania podkładek USP do podpór szynowych, zdefiniowano wymagania dotyczące właściwości USP, skupiając się na wytrzymałości na odrywanie wyznaczonej po badaniu odporności na warunki atmosferyczne, a także przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań laboratoryjnych podkładek. Autorzy przedstawili wyniki badań przyczepności przez odrywanie (ang. pull-off) przeprowadzonych na czterech wybranych próbkach USP: trzech z granulatu SBR (kauczuk styrenowo-butadienowy) i jednej z poliuretanu. Badania przeprowadzono zgodnie z procedurą opisaną w normie EN 1542 na próbkach poddanych wcześniej badaniom odporności na warunki atmosferyczne. Ponadto autorzy zaproponowali wstępne rekomendacje dla polskich kolei PKP PLK S.A., które odnoszą się do wymagań zagranicznych zarządców infrastruktury kolejowej - w szczególności regulacji Międzynarodowego Związku Kolejowego UIC oraz przepisów obowiązujących we Włoszech i Francji, opierających się na normowej procedurze EN 16730. Zaproponowano następujące graniczne wartości przyczepności przez odrywanie wyznaczonej po badaniach odporności na warunki atmosferyczne: wartość minimalna ≥ 0,40 N/mm2 i wartość średnia ≥ 0,45 N/mm2. Porównując wyniki badań laboratoryjnych przedstawionych w rozdziale 3 z proponowanymi granicznymi wartościami przyczepności przez odrywanie określonymi dla USP po badaniu odporności na warunki atmosferyczne, stwierdzono, że tylko dwa z czterech rozpatrywanych materiałów spełniały te wymagania - USP nr 1 i nr 2. Dla pozostałych dwóch podkładek (nr 3 i nr 33) wskazane są dalsze prace nad poprawą wartości przyczepności przez odrywanie (nad spoiwem i materiałem warstwy przylegającej do spodu podkładu), aby osiągnąć wartość dla każdej pojedynczej próby wynoszącą co najmniej 0,40 N/mm2 oraz wartość średnią wynoszącą co najmniej 0,45 N/mm2.

3

Wpływ ugięcia przęseł mostu kolejowego z korytem balastowym na naprężenia w szynach

Wieczorek W.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2016

|

Nr 2(109)

235--248

PL

W artykule omówiony został realistyczny wpływ ugięcia przęseł mostu kolejowego na powstałe naprężenia w szynach. W celu zweryfikowania rzeczywistych naprężeń poczyniono następujące założenia: rozdzielono opór wzdłużny toru na osobne opory podsypki oraz przytwierdzeń. Założenia te zostały zaimplementowane do numerycznego modelu złożonego z elementów bryłowych oraz interfejsowych (które pośredniczą pomiędzy elementami skończonymi). Przeanalizowano przypadki obliczeniowe dla okresu letniego oraz zimowego. Otrzymane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi przy przyjęciu założeń Eurokodu.

EN

In the paper a model of a ballasted track on a bridge in the vicinity of the support is presented. There are three calculation cases. Case 1: track equipped with rail fastenings which has a “softening” effect on the resultant longitudinal track resistance, case 2: track having the longitudinal resistance according to Eurocode EN 1991:2: 2003, and case 3: super stiff longitudinal resistance (for comparison). In order to check the influence of the deflection on the stresses in the rails in the above cases, a 3D FE numerical model was developed which reflected a real bridge located near Dębica, line E30, km 108+404 whose parameters and dimensions were known. These parameters were implemented into the numerical model consisting of solid and interface elements. Two cases were analyzed: for summer conditions (smaller longitudinal resistance) and winter conditions (larger longitudinal resistance for “frozen” ballast). The obtained results indicate that in all of the three track cases a negative increment of stresses in the rails occurs, which means an increment in tension in the rails. The author suggests a further development of the model which should include non-linear behavior and rheological effects in the ballast (relaxation due to vibration generated by passing trains).

4

Specyficzne zagadnienia projektowania nawierzchni kolejowych i ich elementów na mostach kolejowych

Płudowska M., Szołucha Ł., Zobel H.

Inżynieria i Budownictwo

|

2014

|

R. 70, nr 12

684--688

PL

Omówiono wybrane typy nawierzchni kolejowej stosowane na obiektach inżynieryjnych w Polsce i na świecie. Jako że w Polsce zgodnie z przepisami obligatoryjnie stosuje się nawierzchnie podsypkowe, szerzej omówiono ich elementy oraz potencjalne problemy, jakie mogą one powodować przy projektowaniu i eksploatacji obiektu mostowego, zwłaszcza przy wzrastających prędkościach pociągów.

EN

The paper discusses selected types of railway tracks used on bridges in Poland and in the world, especially the ballasted track as it has to be obligatorily used according to the guidelines contained in Id-2. The article presents it's basic elements and the potential problems they can cause during the design process and maintenance of the bridge, especially with increasing speed trains.

5

Problemy wyboru konstrukcji nawierzchni - analiza metodą ANKOT

Nowosińska I.

Problemy Kolejnictwa

|

2012

|

Z. 155

72-92

PL

W artykule scharakteryzowano rodzaje nawierzchni kolejowych, stosowanych do budowy i modernizacji linii. Opisano rozwój nawierzchni klasycznych i niekonwencjonalnych na kolejach dużych prędkości (KDP). Metodą analizy kontrastowej obiektów technicznych ANKOT, przedstawiono problem wyboru nawierzchni podsypkowej lub bezpodsypkowej.

EN

The paper describes various types of railway superstructures used in construction and modernization of railway lines. Development of classical and nonconventional superstructures applied to the high speed rail (HSR). Using the method of contrast analysis of engineering objects the question how to select traditional superstructure or the balastless track is presented.

6

Wpływ sztywności górnej warstwy podtorza na oddziaływania dynamiczne pojazd-tor

Sołkowski J.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2010

|

Nr 95, z. 154

517--531

PL

W artykule przedstawiono pewne „inżynierskie” podejście do zagadnień związanych z wpływem jaki posiada sztywność podtorza na oddziaływania koło-szyna. Do analizy przyjęto uproszczoną wersję modelu nawierzchnia-podtorze jako układu belki Bernoulliego-Eulera na podłożu dwuwarstwowym typu Winklera. Podstawowymi parametrami, które były brane pod uwagę to: sztywność zawieszenia pojazdów, oraz sztywność podtorza, która była zmienna liniowo na pewnym odcinku oraz w drugim wariancie występowała nagła zmiana skokowa. Sztywności górnej warstwy przyjęte do obliczeń podtorza oszacowano zakładając, że długości linii zginania szyny w nawierzchni oraz w podtorzu są takie same. Przyjęto związek współczynnika podłoża szyny z modułem odkształcenia podłoża. W ten sposób oszacowano ugięcia sprężyste podtorza. Zauważono, że ugięcia sprężyste podtorza są na poziomie około 10-15% ucięć sprężystych nawierzchni (szyn w przytwierdzeniu oraz podkładów w podsypce). W związku z tym wpływ zmiany sztywności podtorza na całkowitą sztywność układu nawierzchnia-podtorza także zawierał się w tych granicach. Oznacza to, że w przypadku pojazdów z podatnymi zawieszeniami, wpływ ten jest zbyt mały aby wywołać znaczącą siłę koło-szyna. Z uwagi na przyjęte założenia modelowe, obliczenia prowadzono dla stosunkowo małych prędkości pojazdów (do około 120 km/h). W niektórych przypadkach może to być wystarczające – np. dla pociągów towarowych.

EN

In the paper, an „engineering approach” to the problems related to the influence of the subgrade stiffness on the wheel-rail force has been presented. To analyze the problems, a simplified model of the vehicle-track-subgrade has been assumed in which the track is composed of the Bernoulli-Euler beam and the ballast and the subgrade have been treated as two elastic spring systems of the Winkler type. The basic parameters like: the stiffness of the vehicle suspension and the stiffness of the subgrade have been taken into account. Latter, one of them has been assumed as linearly variable along the track or as an abrupt increase in stiffness. The elastic displacements of the subgrade have been estimated at a level of about 10-15% of the total elastic rail deflection. This means that in the case of relatively “soft” suspension of the vehicle this stiffness change has no significant influence on the dynamic force. However, the calculations have been limited to rather small speeds (up to 120 km/h). Such speed limit may be sufficient in the case of freight trains. In conclusion it has been stated that a more complex model should be applied and comparative calculations should be carried out.

7

Technologie oczyszczania podsypki stosowane przy budowie, modernizacji i utrzymaniu nawierzchni kolejowej

Stencel G.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2010

|

Nr 95, z. 154

533--543

PL

W artykule zawarto wybrane zagadnienia dotyczące technologii oczyszczania podsypki. Określono rodzaje i przyczyny zanieczyszczeń podsypki. Zaprezentowano wybrane typy maszyn przeznaczonych do zmechanizowanego oczyszczania podsypki. Przedstawiono wybrane problemy związane z zanieczyszczeniem podsypki, występujące na liniach kolejowych.

EN

Some problems concerning technology of ballast cleaning have been introduced in the paper. The types and the causes of ballast pollutions have been characterised. Some types of machines for mechanised ballast cleaning have been presented. Some problems of ballast cleaning on railway lines have been shown.

8

Wpływ parametrów mechanicznych nawierzchni kolejowej na ugięcia szyny w strefach przejściowych

Sołkowski J.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2009

|

Nr 91, z. 149

388-415

PL

W artykule przedstawiono przegląd problemów związanych z nawierzchniami kolejowymi w strefach przejściowych z punktu widzenia bieżących rozważań modelowo-teoretycznych, które podważają od dawna zakorzenione przekonania, co do natury efektu progowego. Podano także przykłady badań doświadczalnych prowadzonych w Stanach Zjednoczonych, których konkluzją jest stwierdzenie braku zależności oddziaływań dynamicznych koło - szyna od różnicy sztywności nawierzchni poza obiektem i na obiekcie. Ponadto, przedstawiono zestawienia sztywności różnych systemów przytwierdzeń i nawierzchni obecnie stosowanych, podkreślając w zasadzie niewielkie różnice sztywności pomiędzy nimi. W końcowej części artykułu przeprowadzono szereg obliczeń porównawczych z wykorzystaniem trzech modeli obliczeniowych, których konkluzją jest stwierdzenie dobrej zgodności wyników. Co ważniejsze, stwierdzono jakościową różnicę w przenoszeniu obciążeń (liniach ugięcia szyny) w zależności od tego, które parametry mechaniczne nawierzchni były uzmienniane, wskazując na różnice w sztywności zginania jako na przyczynę dodatkowego obciążenia nawierzchni.

EN

In the paper, some problems connected to track transitions have been presented from the point of view of current theoretical investigations, which debunk the long-standing opinions on the nature of the transition problems. Some examples of measurements carried out in the United States have been given which have confirmed the theoretical findings that the stiffness variations along the track entering the bridge do not cause increased dynamic wheel-rail forces. Moreover, the stiffness of different fastening systems and tracks have been juxtaposed which indicated that the differences between them are relatively small. At the end of the paper, comparative calculations using three models giving similar results have been presented. What is more important, a qualitative difference has been found between the way the track carries dynamic loads depending on which mechanical parameters of the track are varied, which points out that the effects resulting from the bending stiffness variation are the main cause for the additional load on the track.

9

Różnice w sposobie pracy pomiędzy nawierzchniami podsypkowymi i bezpodsypkowymi

Sołkowski J.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2008

|

Nr 86, z. 142

187-204

PL

W artykule przedstawiono porównanie wybranych aspektów pracy nawierzchni podsypkowych i bezpodsypkowych w przenoszeniu obciążeń dynamicznych. Porównanie przeprowadzono w kontekście potrzeby łączenia różnych typów nawierzchni. Obliczenia wykonano z wykorzystaniem własnego modelu nawierzchni, który opisany jest przy pomocy równania różniczkowego ze zmiennymi współczynnikami stanowiącego rozwinięcie modelu belki na podłożu sprężystym. Wykorzystano także model MES 3D. W wyniku obliczeń wykazano, że traktowanie różnic pomiędzy nawierzchniami jako różnicy sztywności jest błędne i prowadzi do fałszywych wniosków odnośnie konstrukcji tzw. stref przejściowych, które postrzega się jedynie jako problem wzmacniania nawierzchni podsypkowej.

EN

In the paper selected aspects of the bahaviour of ballasted and ballastless tracks under dynamic moving loads have been compared. The comparison has been made in the context of the necessity of joining different track types while constructing co-called transition zones. The calculations have been carried out using a differential track model being an extension of the classical model of beam on elastic foundation. Apart from that, a finite element 3D model has been applied. In result of the calculations, it has been proved that perceiving the differences between ballasted and ballastless tracks in terms of their stiffness only is wrong and leads to false conclusions with regard to the construction of the transition zones, which are only seen as a sort of ramps with gradually increasing support stiffness.

10

Wstępny model strefy przejściowej

Sołkowski J.

Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji w Krakowie. Seria: Materiały Konferencyjne

|

2007

|

nr 82, z. 136

149-162

PL

W artykule przedstawiono propozycję modelu strefy przejściowej pomiędzy nawierzchnią bezpodsypkową a nawierzchnią podsypkową. Jest to model dynamiczny, w którym obciążenie stanowi skupiona siła pionowa poruszająca po torze. Ruch nawierzchni opisano przy pomocy liniowego równania różniczkowego cząstkowego o zmiennych współczynnikach. Równanie rozwiązano metodą różnic skończonych oraz przeprowadzono szereg obliczeń wpływu sztywności i tłumienia na wielość ugięcia szyny. Oszacowano także siły dynamiczne na styku koło-szyna. Rozważano dwa przypadki konstruowania strefy przejściowej: z dodatkowymi szynami wewnętrznymi oraz bez nich.

EN

In the paper, a preliminary model of the transition zone between ballasted and ballastless tracks has been presented. It is a dynamic model consisting of a concentrated moving load along the track and a linear beam resting on a linear foundation with damping. The motion of the beam has been described using a partial differential equation with variable coefficients. The equation has been solved using the finite difference method. Some preliminary calculations have been carried out. The influence of the stiffness and damping on the vertical rail deflection has been taken into account. Two cases of the transition zone have been calculated: with and without additional rails between the bearing rails.