English
Język Polski
Badania laboratoryjne przyczepności przez odrywanie wybranych podkładek USP przymocowanych do betonowych podkładów
DOI:
https://doi.org/10.24425/ace.2023.147658Abstrakt
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).Bibliografia
[1] R. Schilder, “USP (Under Sleeper Pads): a contribution to save money in track maintenance”, presented at AusRAIL PLUS 2013, 26-28 November 2013, Sydney, Australia, 2013.
[2] M. Sol-Sánchez, F. Moreno-Navarro, and M.C. Rubio-Gámez, “The use of elastic elements in railway tracks: A state of the art review”, Construction and Building Materials, vol. 75, pp. 293-305, 2015, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2014.11.027.
[3] D.L. Iliev, “Die horizontale Gleislagestabilität des Schotteroberbaus mit konventionellen und elastisch besohlten Schwellen”, Technische Universität München, 2012.
[4] C. Kraśkiewicz, A. Zbiciak, W. Oleksiewicz, and W. Karwowski, “Static and dynamic parameters of railway tracks retrofitted with under sleeper pads”, Archives of Civil Engineering, vol. 64, no. 4, pp. 187-201, 2018, doi: 10.2478/ace-2018-0070.
[5] A. Paixão, J.N. Varandas, E. Fortunato, and R. Calçada, “Numerical simulations to improve the use of under sleeper pads at transition zones to railway bridges”, Engineering Structures, vol. 164, pp. 169-182, 2018, doi: 10.1016/j.engstruct.2018.03.005.
[6] J. Mottahed, J. A. Zakeri, and S. Mohammadzadeh, “Field investigation on the effects of using USPs in transition zone from ballasted track to bridges”, International Journal of Civil Engineering, vol. 17, no. 9, pp. 1421-1431, 2019, doi: 10.1007/s40999-019-00440-3.
[7] L. Le Pen, G. Watson, A. Hudson, and W. Powrie, “The behaviour of under-sleeper pads at switches and crossings (S&C) – field measurements”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 232, no. 4, pp. 1049-1063, 2018, doi: 10.1177/0954409717707400.
[8] S. Kaewunruen, A. Aikawa, and A. Remennikov, “Vibration attenuation at rail joints through under sleeper pads”, Procedia Engineering, vol. 189, pp. 193-198, 2017, doi: 10.1016/j.proeng.2017.05.031.
[9] J. Zakeri, M. Esmaeili, and H. Heydari, “A field investigation into the effect of under sleeper pads on the reduction of railway-induced ground-borne vibrations”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 230, no. 3, pp. 999-1005, 2016, doi: 10.1177/0954409714565499.
[10] A. Omodaka, T. Kumakura, and T. Konishi, “Maintenance reduction by the development of resilient sleepers for ballasted track with optimal under-sleeper pads”, Procedia CIRP, vol. 59, pp. 53-56, 2017, doi: 10.1016/j.procir.2016.09.039.
[11] H. Gräbe, B. Mtshotana, M. Sebati, and E. Thünemann, “The effects of under-sleeper pads on sleeper-ballast interaction”, Journal of the South African Institution of Civil Engineering, 2016, vol. 58, no. 2, pp. 35-41, 2016, doi: 10.17159/2309-8775/2016/v58n2a4.
[12] X. Qu, M. Ma, L. Minghang, Y. Cao, and W. Liu, “Analysis of the vibration mitigation characteristics of the ballasted ladder track with elastic elements”, Sustainability, vol. 11, no. 23, 2019, doi: 10.3390/su11236780.
[13] T. Abadi, L. Le Pen, A. Zervos, and W. Powrie, “Effect of sleeper interventions on railway track performance”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 145, no. 4, art. no. 04019009, 2019, doi: 10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002022.
[14] C. Kraśkiewicz, A. Zbiciak, A. Al Sabouni-Zawadzka, and A. Piotrowski, “Experimental research on fatigue strength of prototype under sleeper pads used in the ballasted rail track systems”, Archives of Civil Engineering, vol. 66, no. 1, pp. 241-255, 2020, doi: 10.24425/ace.2020.131786.
[15] C. Kraśkiewicz, A. Zbiciak, and A. Al Sabouni-Zawadzka, “Laboratory tests of resistance to severe environmental conditions of prototypical under sleeper pads applied in the ballasted track structures”, Archives of Civil Engineering, vol. 67, no. 3, pp. 319-331, 2021, doi: 10.24425/ace.2021.138058.
[16] C. Kraśkiewicz, A. Zbiciak, J. Medyński, and A. Al Sabouni-Zawadzka, “Laboratory testing of selected prototype under sleeper pads (USPs) – pull-off strength determined after the weather resistance test”, Archives of Civil Engineering, vol. 69, no. 2, pp. 483-501, 2023, doi: 10.24425/ace.2023.145280.
[17] EN 1542:2000 Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Test methods. Measurement of bond strength by pull-off.
[18] EN 16730:2016 Railway applications – track – concrete sleepers and bearers with under sleeper pads.
[19] IRS 70713-1 Railway Application – Track & Structure “Under Sleeper Pads (USP) – Recommendations for Use”, 1st edition 01.04.2018.
[20] DB Netz AG, DBS 918 145-01 Technische Lieferbedingungen, Spannbetonschwellen mit elastischer Sohle – Elastische Schwellensohlen, 2016.
[21] RFI TCAR SF AR 03 007 C, Specifica tecnica di fornitura: Tappetini sotto traversa (USP), 2017.
[22] Infrabel, Technische bepaling L-23: Fabricatie en levering van betonnen monoblok dwarsliggers, uitgave: 2009.
[23] SNCF IG04013 Traverses et supports béton pour pose ballastée équipées de semelles résilientes en sous faces (ex CT IGEV 016) 14.08.2018.
[24] Warunki techniczne wykonania i odbioru podkładów i podrozjazdnic strunobetonowych Id-101. Załacznik do uchwały Nr 106/2020 Zarządu PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. z dnia 11 lutego 2020 r.
[25] C. Kraśkiewicz, H. Anysz, M. Płudowska-Zagrajek, and A. Al Sabouni-Zawadzka, “Artificial neural networks as a tool for selecting the parameters of prototypical under sleeper pads produced from recycled rubber granulate”, Journal of Cleaner Production, vol. 405, 2023, doi: 10.1016/j.jclepro.2023.136975.
[26] B. Indraratna, Y. Qi, T.N. Ngo, C. Rujikiatkamjorn, T. Neville, F.B. Ferreira, and A. Shahkolahi, “Use of geogrids and recycled rubber in railroad infrastructure for enhanced performance”, Geosciences, vol. 9, no. 1, 2019, doi: 10.3390/geosciences9010030.
Pobrania
Opublikowane
Jak cytować
Numer
Dział
