پژوهشنامه حمل و نقل

پژوهشنامه حمل و نقل

ارزیابی تاثیر سرعت و آرایش چرخ‌های وسایل نقلیه سنگین بر روی گسترش ترک‌های انعکاسی به روش المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
عرفان ناصرزارع 1
علی عبدی کردانی 2
حمید رضا بهنود 3
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
2 استاد، گروه مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
3 دانشیار، گروه مهندسی عمران، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران
10.22034/tri.2025.486248.3297
چکیده
خستگی عبارت است از پدیده‌ی شکست بر اثر تکرار بار، که تنش ایجاد شده توسط این بار ممکن است حتی به مراتب کوچک تر از مقاومت نهایی مصالح باشد. ترک‌های ناشی از خستگی، در مقاطع آسفالتی، با توجه به مکان پیدایش و نحوه گسترش آن‌ها دو دسته است. دسته اول ترک هایی است که در بخش پایینی مقطع آسفالتی پدید می‌آیند و سپس با تکرار بار به سمت بالا گسترش می‌یابند دسته دوم که در روسازی‌های ضخیم امکان پیدایش بیشتری دارند، از سطح روسازی، شروع شده و به سمت پایین گسترش می‌یابند. این دسته از ترک ها، نسبت به دسته اول تاکنون کم تر مورد توجه و مطالعه قرار گرفته اند. سه نوع وسیله نقلیه سنگین پرتردد، شامل: کامیون 6 چرخ 26 تن، تریلی 18 چرخ 40 تن و تریلی 12 چرخ 40 تن مورد مطالعه قرار گرفتند. سرعت وسایل نقلیه در سه سرعت متفاوت 40، 60 و 80 کیلومتر بر ساعت و ضخامت لایه جدید در ابعاد 5، 10، 15، 20 و 25 سانتیمتر بررسی شد. همچنین تغییرات ضریب پواسون و ضریب الاستیسیته لایه‌ها با افزایش 5 تا 30 درصدی بر روی عمق شیار شدگی سنجیده شد. این نتایج نشان می‌دهد که افزایش بارمحوری و تعداد چرخ‌ها رابطه مستقیمی با رشد ترک‌ها دارند و کاهش سرعت وسیله نقلیه باعث افزایش عمق شیار شدگی می‌شود. همچنین، افزایش ضخامت لایه‌های مختلف راه‌حل مناسبی برای کاهش ترک‌های انعکاسی نیست، در حالی که افزایش ضریب الاستیسیته لایه رویه مؤثرتر است.
کلیدواژه‌ها
آسفالت روسازی
المان محدود
ترک انعکاسی
مدول الاستیسیته

موضوعات

عنوان مقاله English

A Finite Element Analysis of Heavy Vehicle Wheel Configuration and Speed on Reflective Crack Propagation

نویسندگان English

Erfan Naserzare 1
Ali Abdi Kordani 2
Hamidreza Behnood 3
1 M.Sc., Grad., Department of Civil Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technical and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده English

Fatigue is a failure phenomenon caused by repeated loading, where the stress induced can be significantly lower than the ultimate strength of the material. Fatigue cracks in asphalt pavements can be categorized into two types based on their location and propagation pattern. The first type originates at the bottom of the asphalt layer and propagates upwards, while the second type, more common in thick pavements, starts at the surface and extends downwards. These latter cracks have received less attention in research compared to the former. Three types of heavy-traffic vehicles were studied: a 26-ton 6-wheel truck, a 40-ton 18-wheel trailer, and a 40-ton 12-wheel trailer. Vehicle speeds of 40, 60, and 80 kilometers per hour and new layer thicknesses of 5, 10, 15, 20, and 25 centimeters were analyzed. The effects of varying Poisson's ratio and elasticity modulus of the layers by 5% to 30% on rut depth were also examined. The results indicate that increased axial load and number of wheels have a direct correlation with crack growth, and reducing vehicle speed leads to deeper ruts. Additionally, increasing the thickness of the layers is not an effective solution for reducing reflective cracks, whereas enhancing the elasticity modulus of the surface layer shows better results.

کلیدواژه‌ها English

Pavement Asphalt
Finite Element
Reflective Cracks
Elasticity Modulus
  • طباطبایی، امیرمحمد (1377). روسازی راه. مرکز نشر دانشگاهی.
  • اکرامی، علی اکبر (1382). تغییر شکل و مکانیک شکست مواد و آلیاژهای مهندسی (چاپ اول). انتشارات دانشگاه صنعتی شریف.
  • عامری، محمود (1367). مکانیزم ترک و گسترش آن
    در روسازی، طرح مخلوط و ضخامت روکش برای جلوگیری از انعکاس ترک. مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس بین المللی عمران.
  • فرهی، غلامحسین (1367). مکانیک شکست (چاپ اول). انتشارات دانشگاه بو علی سینا.
  • اخوان بهابادی، محمد جواد، خبیـری، محمد مهدی و فتـوحی فیروزآبـادی، علیرضا (1395). بررسی عددی رشد ترک بر پایه ضرایب شدت تنش در اثر بارگذاری چرخ هواپیما در روسازی آسفالتی فرودگـاه. مجله پژوهشنامه حمل ونقل، شماره 3، 14-3.

-Deilami, S., & White, G. (2020). Review of reflective cracking in composite pavements. International Journal of Pavement Research and Technology, 13, 524-535

-Holevinsky, J. M., Soon, S. C., & Stolarsky, H. (2000). Investogation of Factor Related to Surface Initiated Cracks In Flexible Pavement. Department of Civil Engineering, University of Minnesuta.

-Harmelink, D., & Aschenbrener, T. (2003). Extent of Top-Down Cracking in Colorado. Clorado Department of Transportation Research Branch.

-Ghauch, Z.G. and Abou-Jaoude, G. G.,(2013). Strain response of hot-mix asphalt overlays in jointed plain concrete pavements due to reflective cracking. Elsevier Ltd, No. 124, 38-46.

-Schorsh, M., Chang.C.M, & Baladi.G.Y. (2003). Effect of Segregation on the Initiation and Propogation of Top-Down Cracks. The Transportation Research Board Annual Meeting, Washington D.C.

-Shafabakhsh, G., Akbari, M., & Bahrami, H. (2020). Evaluating the Fatigue Resistance of the Innovative Modified‐Reinforced Composite Asphalt Mixture. Advances in Civil Engineering, (1), 8845647.