Forbedring av banelegemer i jernbane
Gjør banelegemet stivere, reduser variabilitet, minimer setning av skinnegangen og at ballasten brytes ned
Tensars stabiliseringssystemer for jernbane brukes internasjonalt og gir hurtig, økonomisk og sikker bygging av spor og restaureringsprosjekter.
Tensar geonett er designet for å låses sammen med granulære materialer slik at bærelaget stenges inne, og dermed begrense partiklenes bevegelser under de belastningene togtrafikken gir. Dette reduserer deformeringen og skaper et mekanisk stabilisert lag med forbedret stivhet og styrke.
Vedlikehold og fornyelse av sporet
Mekanisk stabilisering av ballastlaget gjør at spornivået synker langsommere
Skinnegangens evne til å beholde høydenivået henger direkte sammen med designet og tilstanden til banelegemet og jordarbeidene under: Hvis lagene i banelegemet er adekvat utformet, er det kun ballastlaget som vil kreve vedlikehold. Det vil være nødvendig med periodisk komprimering for å holde skinnegangen på riktig nivå og kompensere for bevegelser i ballastlaget ved påvirkning fra trafikken. Imidlertid er det mange eksisterende sporseksjoner der skinnegangen ikke har særlig god bæring, noe som fører til at bevegelsene i ballastlaget akselererer og tap av kvalitet på skinnegangen. Graden av forringelse henger også sammen med stivheten i banelegemet. Mekanisk stabilisering av ballastlaget kontrollerer migrasjon av partiklene i laget, og dette har en direkte effekt på graden av forringelse i sporkvaliteten. Forskning har vist at man kan oppnå en reduksjon i synkingen på fra 2-4 ganger, noe som betyr å forlenge perioden mellom vedlikeholdsinnsatsene opptil 4 ganger.
Bygging av banelegemet
Mekanisk stabilisering — øker banelegemets stivhet og styrke
Stivheten i sporet er av stor betydning for jernbanesporets funksjon. Det er positivt med en viss bøyning ved hjulbelastning, da bøyningen utgjør en spredning av belastningen, noe som reduserer påkjenningen på hvert enkelt lag. Men ved for sterk bøyning øker belastningen på skinnesystemet og dynamiske påvirkninger på ballastlaget, noe som fører til dårligere kvalitet på sporet.
Stivheten i banelegemet har sterk innvirkning på togsporets samlede stivhet. Sporets geometri, bøyninger og levetid påvirkes alle av stivheten i banelegemet. Sporet stivhet er et sammensatt resultat av alle bærelagene og er derfor avhengig av egenskapene og tykkelsen på ballastlaget, nedre ballast-/forsterkningslag, forsterkningslag og undergrunn.
Mekanisk stabilisering av forsterkningslaget kan øke bæreevnen og stivheten til banelegemet, spesielt over myk eller variabel undergrunn.
De seks mulighetene for forbedring av banelegemet med mekanisk stabilisering
Øke stivheten i banelegemet: Stivheten i banelegemet har direkte påvirkning på bøyningen av skinnegangen ved belastning. En høy stivhet er viktig for å opprettholde hastigheten på linjen og økes ved mekanisk stabilisering av det nedre ballastlaget til forsterkningslaget.
Redusere variabiliteten i banelegemet: Variable forhold i undergrunnen gir en uensartet stivhet i skinnegangen, noe som fører til ujevn setning og bøyning av skinnegangen. Ved mekanisk stabilisering av det nedre ballastlaget blir stivheten i undergrunnen mindre variabel, noe som gir skinnegangen jevnere bæring.
Øk bæreevnen og reduser setninger i banelegemet: Myk undergrunn fører til at det dannes større setning, reduserer stivheten i sporet og tap av sporgeometri. Ved å stabilisere det nedre ballastlaget eller forsterkningslaget øker man bæreevnen, reduserer setninger og opprettholder korrekt sporgeometri.
Redusere forskyvnig av ballasten og setning av skinnegangen: Sideveis forskyvning av ballasten grunnet påvirkning fra togtrafikk, spesielt over svake punkter, fører til overdreven setning og tap av sporgeometri. Ved mekanisk stabilisering av ballastlaget kontollerer man forskyvning av ballasten, opprettholder god sporgeometri og øker intervallene mellom inngrep i form av komprimering av ballasten.
Minimere nedbrytning av ballasten: Trafikken på skinnegangen fører til nedsliping av ballastpartiklene, og man får finstoff som tetter dreneringsløpet og reduserer stivheten i ballastlaget. Mekanisk stabilisering av ballastlaget begrenser partikkel-til partikkel-bevegelsene, noe som reduserer nedbrytningen og bevarer styrken og dreneringsegenskapene til ballastlaget.
Jevne overganger i banelegemet: Bråe endringer i banelegemets stivhet kan forekomme ved strukturer under sporet som f.eks. kulverter eller brodekker. Dette fører til tap av sporgeometri og dårlige kjøreegenskaper, noe som begrenser hastigheten. Mekanisk stabiliserte og avstivede soner i fundamentet nær overgangen fører til jevne overganger.
Tensars prestasjonsbaserte designmetode for mekanisk stabilisert banelegeme
Tensar har utviklet en prestasjonsbasert designmetode for å bestemme tykkelsen på ballastlaget og det nedre ballastlaget for å hindre svikt i strukturen og undergrunnen i levetiden til gjenoppbygde jernbanelinjer. Den tar hensyn til en projeksjon av trafikktonnasjen fremover for å kunne forutsi samlet deformering av undergrunnen, for å sikre at uakseptabelt høy deformering (dannelse av lommer i ballastlaget) og progressiv svikt ikke er sannsynlig.
Et fullt validert, prestasjonsbasert design
I denne tilnærmingen brukes banebrytende 3D finitt elementanalyse (FEA) med avanserte konstitutive modeller for herdingsplastisitet for å forutsi permanente deformasjoner i både kohesive og ikke-kohesive undergrunner ved belastning med toghjul. Fordelen med mekanisk stabilisering av ballast- eller nedre ballastlag med TriAx tas inn i designet ved hjelp av Tensar Stabilised Soils konstitutive modell, med inndataparametere på grunnlag av høy triaksial kompresjonstesting på typisk jernbaneballast, og materialer i nedre ballastlag med TriAx geonett. Resultatene av parametriske studier i FEA har blitt brukt til å utvikle en enkel mobilisert bæreevne-tilnærming til prestasjonsbasert design for rask vurdering av alternativer. Designmetoden er validert ved laboratorietesting og data fra fullskalaforsøk i felten.