CZ2003790A3 - Stabilization process of particulate materials and a structure comprising a ballast bed - Google Patents

Stabilization process of particulate materials and a structure comprising a ballast bed Download PDF

Info

Publication number
CZ2003790A3
CZ2003790A3 CZ2003790A CZ2003790A CZ2003790A3 CZ 2003790 A3 CZ2003790 A3 CZ 2003790A3 CZ 2003790 A CZ2003790 A CZ 2003790A CZ 2003790 A CZ2003790 A CZ 2003790A CZ 2003790 A3 CZ2003790 A3 CZ 2003790A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
gravel
mcs
ballast
polymer
track
Prior art date
Application number
CZ2003790A
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Robert Malcolm Moss
Peter Keith Woodward
Original Assignee
Hyperlast Limited
Heriot-Watt University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyperlast Limited, Heriot-Watt University filed Critical Hyperlast Limited
Publication of CZ2003790A3 publication Critical patent/CZ2003790A3/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B37/00Making, maintaining, renewing, or taking-up the ballastway or the track, not provided for in a single one of groups E01B27/00 - E01B35/00
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2204/00Characteristics of the track and its foundations
    • E01B2204/03Injecting, mixing or spraying additives into or onto ballast or underground

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Railway Tracks (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Abstract

Particulates, partially ballast in a railway track, are stabilised by adding a multi component system synthetic material selectively to the ballast in accordance with the results of analysing the results of a site survey with a mathematical model, to produce a structure of stabilised elements in the ballast, with unstabilised parts, to provide required structural reinforcement.

Description

Způsob stabilizace částicových materiálů a struktura zahrnující štěrkové ložeA method for stabilizing particulate materials and a structure comprising a gravel bed

Oblast technikyTechnical field

Předkládaný vynález se týká způsobu stabilizace částicových materiálů a struktury zahrnující štěrkové lože.The present invention relates to a method of stabilizing particulate materials and a structure comprising a gravel bed.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Z množství návrhů dosavadního stavu techniky je známo modifikovat vlastnosti částicových technických struktur, jako je železniční štěrkové lože, pro například zlepšení stability prostřednictvím účinného držení kamenů pohromadě. Příklady jsou dokumenty EP-A-0,502,920 , EP-A-0641,407 a DE-A-394142, ve kterých jsou pro spojení částicových materiálů dohromady použity více-složkové systémy (MCS), jako jsou epoxidové a polyuretanové pryskyřice.It is known from a number of prior art designs to modify the properties of particulate engineering structures, such as a railway ballast bed, to, for example, improve stability by effectively holding the stones together. Examples are EP-A-0,502,920, EP-A-0641,407 and DE-A-394142, in which multi-component systems (MCS) such as epoxy and polyurethane resins are used to join the particulate materials together.

Technické chování částicových nosných struktur je modifikováno, když jsou použity MCS. Zejména se zvýší charakteristiky mechanické pevnosti a tuhosti. Navíc MCS rovněž modifikuje dynamické charakteristiky, přičemž mění vlastnosti, jako je poměrné tlumení a rychlost rázových vln (například tlakových, střihových a povrchových vln).The technical behavior of the particulate support structures is modified when MCSs are used. In particular, the mechanical strength and stiffness characteristics are increased. In addition, the MCS also modifies dynamic characteristics, altering properties such as damping and shock wave velocity (e.g., pressure, shear and surface waves).

Při aplikaci více-složkového systému na částicové materiály je žádoucí zajistit, aby zpevněna a stabilizovaná struktura dosahovala přijatelné úrovně kvality vlastností během její životnosti. MCS je výhodně aplikován ve správné prostorové poloze a dolů do správné hloubky pro zajištění, že je dosaženo požadovaných zlepšení technického chování. MCS je rovněž výhodně chemicky sestaven tak, aby se zajistilo, že jeho požadované vlastnosti jsou správné pro určité použití s ···· ·· ···· · · · · · · ·· · · · * ·· · • · ····· * · · • ···· «·«· · ··· ·· · ···· ···· ·· ·· ··· ·· · · uvážením, například, tuhosti, pevnosti, viskozity, mezí únavy, akustického tlumení, teplotního rozsahu, biocidních a hygroskopických vlastností a doby vytvrzování. Každá určitá aplikace MCS bude pravděpodobně jiná, protože každé místo použití bude jiné s ohledem na geometrii, konstrukční podmínky povrchu a pod povrchem a další technické charakteristiky. Další příměsi mohou být požadovány pro MCS, aby se dosáhlo požadovaného chování a předvídatelnosti, jako jsou například plniva na bázi cementu nebo asfaltu.When applying a multi-component system to particulate materials, it is desirable to ensure that the reinforced and stabilized structure achieves an acceptable level of performance quality over its lifetime. The MCS is preferably applied in the correct spatial position and down to the correct depth to ensure that the desired improvements in technical performance are achieved. The MCS is also preferably chemically formulated to ensure that its desired properties are correct for a particular application with the use of the MCS. ·········· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · viscosity, fatigue limits, acoustic damping, temperature range, biocidal and hygroscopic properties and curing time. Each particular MCS application is likely to be different because each location of use will be different with respect to geometry, surface and under surface design conditions and other technical characteristics. Additional additives may be required for MCS to achieve the desired behavior and predictability, such as cement or asphalt based fillers.

Nesprávná aplikace MCS může vést na předčasné selhání modifikované struktury. Ve velmi závažných případech to může vést na neplánované odezvy a/nebo katastrofické selhání.Incorrect application of MCS can lead to premature failure of the modified structure. In very severe cases this can lead to unplanned responses and / or catastrophic failure.

Cílem předkládaného vynálezu ke navrhnout způsob pro úpravu struktur na bázi částicových materiálů, který umožní dosažení výše zmiňovaných požadavků.It is an object of the present invention to provide a method for treating particulate material-based structures to achieve the aforementioned requirements.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podle vynálezu je tedy navržen způsob stabilizace částicových materiálů, který zahrnuje kroky:According to the invention, there is therefore provided a method of stabilizing particulate materials, comprising the steps of:

a) prozkoumání povrchových a podpovrchových oblastí místa použití s užitím snímacího zařízení a kombinováním s jakýmikoliv dostupnými, existujícími údaji o místě;(a) examination of the surface and subsurface areas of the site of use, using sensing equipment and combining with any available existing site data;

b) (b) analyzování takto získaných analyzing thus obtained výsledků results pro for stanovení determination i) and) kde má být aplikován více where more should be applied -složkový -component systém system (MCS) (MCS) t t ii) (ii) množství MCS, která mají být the amount of MCS to be použita; used; iii iii ) vlastnosti MCS; a ) MCS properties; and c) C) provedení selektivní aplikace MCS na strukturu performing selective application of MCS to the structure tak, so, j ak how bylo was stanoveno analýzou. determined by analysis.

Navíc způsob podle předkládaného vynálezu výhodně rovněž zahrnuje kroky:Moreover, the method of the present invention preferably also comprises the steps of:

analýzy požadovaných zátěžových vlastností, a analýzy struktury částicových materiálů na místě.analysis of the required stress properties, and analysis of the structure of particulate materials on site.

Předkládaný vynález rovněž navrhuje stabilizovanou strukturu štěrkového lože v železniční trati, vytvořenou uvedeným způsobem.The present invention also provides a stabilized ballast bed structure in a railway track formed by said method.

Způsob může zahrnovat další krok zvolení nebo vytvoření vhodného MCS potahového materiálu, například na bázi polyuretanu. Způsob podle vynálezu umožňuje úpravu předem a/nebo modulární vytvoření komponentů pro dosažení stabilizace částicových materiálů a okolních struktur.The method may comprise the further step of selecting or forming a suitable MCS coating material, for example based on polyurethane. The method of the invention allows for pre-treatment and / or modular formation of components to achieve stabilization of particulate materials and surrounding structures.

MCS může být výhodně použit pro zvýšení vertikální a/nebo příčné konstrukční stability (například tuhosti a pevnosti) a musí být pečlivě řízen pro zajištění, že pnutí a síly dynamicky, přechodně nebo staticky jsou v daných mezích únavy nebo pevnosti struktury zpevněné s MCS při vzetí do úvahy daného faktoru bezpečnosti pro požadované cykly životnosti. Použití nevhodného MCS může vést na předčasné a/nebo nepředvídatelné selhání nebo nežádoucí zhoršení výkonu a chování zpevněné struktury.The MCS can advantageously be used to increase vertical and / or transverse structural stability (e.g. stiffness and strength) and must be carefully controlled to ensure that the stresses and forces dynamically, transiently or statically are within the specified fatigue or strength limits of the MCS reinforced structure on take consider the safety factor for the required service cycles. The use of unsuitable MCS may lead to premature and / or unpredictable failure or undesirable deterioration in the performance and behavior of the reinforced structure.

Navíc MCS modifikuje statické a dynamické chování částicové struktury a tudíž úplnou nebo částečnou odezvu struktury.In addition, the MCS modifies the static and dynamic behavior of the particle structure and thus the full or partial response of the structure.

Změna statického a dynamického chování je spojena s určitou variantou aplikovaného MCS a s prostorovým umístěním a vlastnostmi struktury (například u aplikace v železniční trati: koleje, pražce, výkop, násep nebo u silniční aplikace: dlažba, chodník, odvodnění, povrch silnice, podpovrchová oblast silnice, štěrkové lože, podklad lože, podklad vozovky, a tak dále) . Tato změna musí být předvídána a uvážena pro zajištění, že není škodlivá, pokud se týká statického a dynamického chování aplikovaných statických a přechodových zatížení.The change in static and dynamic behavior is associated with a variant of the MCS applied and the spatial location and structure characteristics (for example, for track applications: rails, sleepers, excavation, embankment or road applications: pavement, sidewalk, drainage, road surface, subsurface road area) , gravel bed, bed base, road surface, and so on). This change must be anticipated and considered to ensure that it is not harmful as regards the static and dynamic behavior of the applied static and transient loads.

Vytvoření MCS membrány nebo bariéry v důsledku nevhodného použití MCS může zabránit rozptylování nadměrných tlaků v pórech na povrchu a pod povrchem, což vede na selhání nebo nežádoucí výkon struktury. Před aplikováním MCS tudíž musí být brána v úvahu další konstrukční hlediska, zejména zda požadovaným cílem konstrukce je vytvoření nepropustné mezivrstvy pro zajištění dosažení požadovaných vlastností technického chování (například odvodňování, a podobně).The formation of an MCS membrane or barrier due to improper use of MCS can prevent the dispersion of excessive pore pressures on and below the surface, resulting in failure or undesirable performance of the structure. Therefore, other design aspects must be taken into account before applying the MCS, in particular whether the desired design goal is to create an impermeable interlayer to ensure the desired performance characteristics (e.g., drainage, etc.) are achieved.

Při použití MCS pro stabilizaci a zpevnění rovněž musí být pečlivě řízeny oblasti mokrých míst (to jest oblasti náchylné k načerpávání kalů či bahna při zatížení). Navíc MCS vytváří změnu ve statickém a dynamickém interakčním chování a může vytvářet další problémy, což tedy musí být zhodnoceno.When MCS is used for stabilization and consolidation, wet areas (ie areas prone to pumping sludge or mud under load) must also be carefully controlled. In addition, MCS creates a change in static and dynamic interaction behavior and can create other problems, which must be evaluated.

Použití MCS na míru vede na dynamicky odlišně se chovající přirozené nebo vytvořené struktury, jako jsou geologické struktury nebo mostní konstrukce, což musí být zhodnoceno pro zajištění, že modifikované dynamické charakteristiky jsou vhodné. To má například zabránit vytváření přídavných vibrací vedoucích na zátěžové rázy nebo zpětné rázové vlny.The use of tailored MCS results in dynamically differently behaving natural or formed structures, such as geological structures or bridge structures, which must be evaluated to ensure that the modified dynamic characteristics are appropriate. This is to prevent, for example, the generation of additional vibrations leading to load shocks or shock waves.

Částicové materiály, vyztužené a stabilizované způsobem podle předkládaného vynálezu, mohou být použity pro:Particulate materials reinforced and stabilized by the method of the present invention can be used to:

• · · ·• · · ·

Dlouhodobou/krátkodobou namáhaných struktur (například oblasti v železniční trati);Long-term / short-term stressed structures (eg railway track areas);

stabilizaci nadměrně kaly čerpající a mokréstabilize excessively sludge pumping and wet

Vertikální, příčnou a podélnou stabilizaci (v železniční trati například u přechodnic, převýšení, přípojek, výhybek, křížení a hlavních drah, včetně vysokorychlostních drah), například pro omezení nutné údržby;Vertical, lateral and longitudinal stabilization (on the railway line, for example, at crossings, elevations, connections, switches, crossings and main runways, including high-speed runways), for example, to reduce maintenance required;

Stabilizaci částicových struktur v tunelech;Stabilization of particle structures in tunnels;

Stabilizaci zádržných stěn, svahů, pojezdových drah a přistávacích ploch;Stabilization of retaining walls, slopes, taxiways and runways;

Zpevnění mostních dílů, včetně zvýšení tuhosti částicových materiálů před a za mosty pro zabránění zátěžových rázů;Reinforcing bridge parts, including increasing the stiffness of particulate materials before and behind bridges to prevent stress impacts;

Zpevnění a stabilizaci pro zajištění, že jsou dodrženy přesné tolerance například v železničních systémech pro běžné, dvoupodlažní a vysokorychlostní vlaky a jiné typy vlaků;Strengthening and stabilization to ensure that precise tolerances are maintained, for example in rail systems for standard, double-deck and high-speed trains and other types of trains;

Omezení pnutí v horních podložních vrstvách prostřednictvím vlastností zvýšené tuhosti a pevnosti MCS;Reduction of stresses in the upper backing layers by means of increased rigidity and strength properties of MCS;

Omezení pnutí v horních podložních vrstvách zvýšením tuhosti částicového materiálu pro pomoc při zabránění vytváření místních kapes v horních podložních vrstvách;Reducing stress in the topsheets by increasing the stiffness of the particulate material to help prevent the formation of local pockets in the topsheets;

Omezení trvalého poměrného prodloužení a opotřebení částicových materiálů, oddělování částicových materiálů (například vylamováním), omezením pohybu částicového materiálu a snížením výskytu narážejících částic.Reducing the permanent elongation and wear of the particulate materials, separating the particulate materials (e.g., breaking), limiting the movement of the particulate material, and reducing the occurrence of impacting particles.

• · · ·• · · ·

Aplikaci MCS membrány materiálů s různou strukturou) (například v pro zabránění rozhraních infiltrace podloží štěrkového lože a horní podložní vrstvy;Application of MCS membranes of materials with different structures) (for example, to prevent the interface of infiltration of the gravel bed subsoil and the upper subsoil;

Pomoc při zabránění hydraulické erozi povrchových a podpovrchových oblastí;Assistance in preventing hydraulic erosion of surface and subsurface areas;

Umožnění zvýšení aplikovaných zatížení a rychlosti přechodových zatížení bez značného zvýšení údržby struktury, a umožnění snížení poškození struktury v důsledku aplikovaných zatížení;Enabling an increase in applied loads and transient load speeds without significantly increasing structure maintenance, and allowing reduced structure damage due to applied loads;

Zabránění povrchových pohybů částicových materiálů v důsledku přechodných sil působení větru a v důsledku povrchových vln způsobených aplikovaným zatížením;Preventing surface movements of particulate materials due to transient wind forces and surface waves caused by applied loads;

Omezení vytváření a přenosu okolního hluku;Limiting the generation and transmission of ambient noise;

Umožnění výkonného mytí zpevněných struktur pro udržení čistoty se sníženými náklady;Enabling efficient washing of reinforced structures to maintain cleanliness at reduced cost;

Zlepšení statického a dynamického chování struktury.Improvement of static and dynamic structure behavior.

Některé příklady procedur pro stabilizaci štěrkového lože a příklady výsledných stabilizovaných struktur štěrkových loží v souladu s předkládaným vynálezem budou nyní pouze prostřednictvím příkladů popsány ve spojení s odkazy na připojené výkresy.Some examples of ballast bed stabilization procedures and examples of the resulting stabilized ballast bed structures in accordance with the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.

Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings

Obr.l znázorňuje schéma sestavy železniční trati, včetně štěrkového lože a horní podložní vrstvy, pro ilustraci obecných znaků trati, jsou označeny a použity v následujícím popisu;Fig. 1 shows a diagram of a railway track assembly including a ballast bed and an upper backing layer, to illustrate general track features, are identified and used in the following description;

Obr.2a a 2b znázorňují příčný respektive podélný (ve směru jízdy) pohled v řezu na první provedení struktury trati podle předkládaného vynálezu;2a and 2b show a cross-sectional and longitudinal (in the direction of travel) cross-sectional view of a first embodiment of the track structure according to the present invention;

10b znázorňují10b show

Obr. 3a a obr. 3b až obr. 10 a obr podobně j ako obr.Giant. 3a and 3b to 10 and similar to FIG.

2a a obr. 2b příčné respektive podélné pohledy v řezu na další provedení struktury trati podle předkládaného vynálezu;2a and 2b are cross-sectional and longitudinal cross-sectional views, respectively, of another embodiment of a track structure according to the present invention;

Obr.11 znázorňuje pohled ilustrující aplikaci štěrku s MCS na železniční lože;Fig. 11 is a view illustrating the application of gravel with MCS to a railway bed;

Obr.12 znázorňuje podélný řez nainstalovanou mostní deskou; aFig. 12 shows a longitudinal section through an installed bridge plate; and

Obr.13 znázorňuje vývojový diagram pro způsob vyhodnocení, použitý v určitém případě.13 shows a flowchart for an evaluation method used in a particular case.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Schéma zjednodušené struktury trati je znázorněno na obr. 1. Taková struktura zahrnuje oddálené kolejnice 10, procházející rovnoběžně v průběžném směru trati, nesené na pražcích 11, které spočívají na štěrkové vrstvě 12 . Tato štěrková vrstva 12 je dále nesena vrstvou 13 podkladu, která spočívá na podloží 14. Podloží může zahrnovat jakýkoliv přirozený nebo technicky upravený terén, jako je násep, půdu výkopu, nebo mostní desku (mostovku). Na následujících výkresech jsou řezy vedeny příčně přes strukturu trati v rovině X-X na obr. _1 a podélně ve směrech jízdy v rovině Y-Y na obr. 1.A schematic diagram of the simplified track structure is shown in Fig. 1. Such a structure includes spaced rails 10 running parallel to the running direction of the track supported on sleepers 11 resting on the gravel layer 12. This gravel layer 12 is further supported by the substrate layer 13 resting on the substrate 14. The substrate may comprise any natural or technically modified terrain, such as embankment, excavation soil, or bridge deck. In the following drawings, the cross-sections are taken transversely across the track structure in the X-X plane in Fig. 1 and longitudinally in the Y-Y plane directions in Fig. 1.

Obr. 2a a obr. 2b se týkají stabilizace výhybek, křížení a dalších podobných typů konstrukcí, které jsou často vystaveny příčným zatížením v důsledku setrvačných sil vlaků. Běžné metody stabilizace zahrnují přidání desek na konci pražce a/nebo vytvoření průběžného nosníku přiléhajícího k pražcům. Oba tyto postupy spoléhají na zvýšení pasivního odporu, ale často nefungují uspokojivě v důsledku progresivního plastického posouvání podkladového štěrku. Technikou, používanou pro překonání tohoto problému (například v této konstrukci) , je Crib Tie-back Method (CTbM). V této technice je kompozitní nosník 15 z polymerem napuštěného štěrku zkonstruován jako přiléhající k pražcům 11, aby pomohl zabránit pražcům 11 v příčném posouvání, jako předtím. Nosník 15 je ale nyní je nyní ale vázán pro vytvoření bednění nebo šalování s použitím kompozitních kotev 16 z polymerem napuštěného štěrku, které procházejí přes traú obecně mezi a pod pražci 11. Síla, požadovaná pro podržení kotev 16 bednění, je zajištěna hmotnostní vlaku. Tato technika tedy využívá vlastní hmotnost vlaku pro podržení nosníku 15 proti trvalému příčnému posunutí (vedle třecího odporu pod pražci 11). Šířka kotev může nebo nemusí vyplňovat celou šířku a/nebo hloubku plochy bednění v závislosti na velikosti požadované kotevní síly.Giant. 2a and 2b relate to the stabilization of switches, crossings and other similar types of structures that are often subjected to transverse loads due to the inertia forces of trains. Conventional stabilization methods include adding plates at the end of the sleeper and / or forming a continuous beam adjacent to the sleepers. Both of these methods rely on increasing passive resistance, but often do not function satisfactorily due to progressive plastic shifting of the underlying gravel. The technique used to overcome this problem (e.g. in this construction) is the Crib Tie-back Method (CTbM). In this technique, the polymer-impregnated gravel composite beam 15 is designed to abut the sleepers 11 to help prevent the sleepers 11 from transversely moving as before. The beam 15 is now, however, now bound to formwork or padding using composite anchors 16 of polymer impregnated gravel that extend across the track generally between and below the sleepers 11. The force required to hold the formwork anchors 16 is provided by the weight train. Thus, this technique uses the train's own weight to hold the beam 15 against permanent transverse displacement (in addition to the frictional resistance below the sleepers 11). The width of the anchors may or may not fill the entire width and / or depth of the shuttering surface depending on the amount of anchoring force required.

Směs polymeru je volena na základě požadovaných vlastností tuhosti a pevnosti kompozitního materiálu. Přesněji tedy mez pevnosti v tahu a mez pevnosti ve střihu polymeru jsou určovány jako součást konstrukčního procesu.The polymer blend is selected based on the desired rigidity and strength properties of the composite material. More specifically, the tensile strength and shear strength of the polymer are determined as part of the design process.

Obr. 3a a obr. 3b znázorňují strukturu pro stabilizování vertikálního posouvání pražců 11, kde pro vyřešení problémů, týkajících se slabých korun (plání) železničního či silničního spodku, nebo výhybkových oblastí vystaveným velkým vertikálním silám, je použita běžná • · · · « » · · · « ··«· ·· ·· konstrukce žebříkového typu. V této konstrukci je stabilizován pouze štěrk pod spodkem pražců, jak je znázorněno na obr. 3a a obr. 3b. Žebřík zahrnuje nosníky 17, 18 procházející podél stran štěrku, a množství příček 19, procházejících přes trať mezi nosníky 17, 18 a mezi pražci 11. Všechny nosníky 17, 18 a příčky 19 jsou pod úrovní pražců 11 a využívají celou hloubku štěrkové vrstvy 12 a jsou tvořeny prostřednictvím stabilizace polymerem. Žebříková konstrukce (stabilizace Typ 1) může být použita pouze tehdy, když je hloubka štěrkové vrstvy 12 postačující pro umožnění třecího zajištění nestabilizovaného štěrku pod pražci (to znamená, že vlastnosti tření nestabilizovaného štěrku jsou využity pro zajištění nestabilizovaného stěrku k přiléhajícímu bedněním stabilizovanému/zpevněnému štěrku). V oblastech se slabou korunou spodku jsou vlastnosti polymeru (například tuhost polymeru) konstruovány pro zajištění, že nad slabou oblastí je zkonstruován účinný základ stabilizovaného štěrku polštářového typu. Pokud je tuhost polymeru dostatečně velká, pak se dosáhne rovnoměrnějšího rozložení pnutí na přechodu s podkladem. Pro výhybky, vyžadující značnou údržbu, jsou vlastnosti polymeru voleny pro zajištění, že velké vertikální síly jsou účinněji rozloženy pod výhybkou, ale stále jsou zachovány dobré tlumící vlastnosti kompozitního materiálu.Giant. Figures 3a and 3b illustrate a structure for stabilizing the vertical displacement of sleepers 11, wherein conventional problems are used to solve the weaknesses of the railway or road substructure, or switch areas subjected to high vertical forces, using conventional · «··« · ·· ·· Ladder type construction. In this construction, only the gravel under the bottom of the sleepers is stabilized as shown in Figures 3a and 3b. The ladder includes beams 17, 18 extending along the sides of the ballast, and a plurality of crossbars 19 passing through the track between beams 17, 18 and between sleepers 11. All beams 17, 18 and crossbars 19 are below sleepers 11 and utilize the full depth of the ballast layer 12; they are formed through polymer stabilization. A ladder structure (Type 1 stabilization) can only be used if the depth of the gravel layer 12 is sufficient to allow friction securing of the unstabilized gravel below the sleepers (i.e. the friction properties of the unstabilized gravel are used to secure the unstabilised screed to the adjacent formwork stabilized / paved gravel). ). In areas with a weak crown bottom, the properties of the polymer (e.g., polymer stiffness) are designed to ensure that an effective base of the stabilized pillow type gravel is constructed above the weak area. If the stiffness of the polymer is sufficiently high, a more uniform stress distribution at the transition to the substrate is achieved. For switches requiring considerable maintenance, the polymer properties are selected to ensure that large vertical forces are more effectively distributed below the switch, but still retain good cushioning properties of the composite material.

Obr. 4a a obr. 4b znázorňují konstrukci stabilizace Typ 2 pro oblasti se slabou korunou a oblasti výhybek vyžadujících značnou údržbu, ve kterých hloubka štěrku není postačující pro zajištění, aby nestabilizovaný štěrk pod pražci byl zajištěn k bedněním stabilizovanému štěrku, (nebo když jsou vertikální síly příliš velké) . Je tudíž možné «Giant. Figures 4a and 4b illustrate the Type 2 stabilization design for weak crown areas and areas requiring considerable maintenance, in which the gravel depth is not sufficient to ensure that unstabilized gravel under the sleepers is secured to the ballast-stabilized ballast (or when vertical forces are too high) large). It is therefore possible to «

• ·· · ii tit 4« posouvání a pronikání štěrku pod pražci do koruny. Zvednutí pražce pro stabilizaci štěrku přímo pod pražcem je možné (to by ale vyžadovalo samostatnou konstrukci), ale často nežádoucí, protože to má nepříznivý vliv na vyrovnání trati. V této konstrukci jsou do pražců 11 v různých místech vyvrtány otvory 20 pro umožnění nalití/vstřikování polymeru do vespod ležícího štěrku a pro úplnou/částečnou stabilizaci tohoto štěrku, jak je znázorněno na obr. 4a a obr. 4b, vytvořením navíc k žebříkové konstrukci podle obr. 3a a obr. 3b, zahrnující rovnoběžné boční nosníky 17, 18 a příčky 19 pod a mezi pražci 11, množství kotevních pilířů 21 pod pražci.Shifting and penetrating gravel under the sleepers into the crown. Lifting the ballast to stabilize the ballast directly below the sleeper is possible (but this would require a separate design), but often undesirable as this has an adverse effect on the leveling of the track. In this construction, holes 20 are drilled into the sleepers at various locations to allow the polymer to be poured / injected into the underlying gravel and to fully / partially stabilize the gravel, as shown in Figs. 4a and 4b, by creating in addition to the ladder structure of 3a and 3b, comprising parallel side beams 17, 18 and crossbars 19 below and between the sleepers 11, a plurality of anchor pillars 21 below the sleepers.

V konstrukci podle obr. 5a a obr. 5b pro stabilizaci mokrých oblastí se předpokládá, že štěrková vrstva 13 podkladu je značně znečištěna v důsledku infiltrace podloží (čerpání kalů) a štěrk musí být vyměněn před úpravou polymerem. Vyměněný štěrk ve štěrkové vrstvě 12 je potom stabilizován s použitím polymeru za vytvoření stabilizované vrstvy 22 . Polymer je rovněž zkonstruován pro umožnění vytvoření jímky na rozhraní štěrkové vrstvy a vrstvy podkladu, vytvořením integrální polymerní membrány 23. Tato membrána zastavuje infiltraci podloží, ale měla by být použita pouze tehdy, když je možná velká důvěra ve spolehlivou funkci odvodňovací vrstvy. Hloubka stabilizovaného štěrku (od rozhraní štěrkové vrstvy a vrstvy podkladu) může být až ke spodku pražců, pokud to lze považovat za vhodné, ale je znázorněna vrstva 12 nestabilizovaného štěrku.In the construction according to Figs. 5a and 5b for stabilizing wet areas, it is assumed that the gravel layer 13 of the substrate is heavily contaminated due to the infiltration of the subsoil (sludge pumping) and the gravel must be replaced before polymer treatment. The replaced gravel in the gravel layer 12 is then stabilized using a polymer to form a stabilized layer 22. The polymer is also designed to allow the formation of a sump at the interface between the gravel layer and the substrate layer by forming an integral polymer membrane 23. This membrane stops the infiltration of the subsoil, but should only be used when great confidence in the reliable function of the drainage layer is possible. The depth of the stabilized gravel (from the interface between the gravel layer and the substrate layer) may be as far as the bottom of the sleepers, if this is considered appropriate, but an unstabilized gravel layer 12 is shown.

Obr. 6a a obr. 6b znázorňují konstrukci, ve které je polymer použit pro zajištění, aby příčné stranové toleranceGiant. 6a and 6b show a structure in which the polymer is used to ensure transverse lateral tolerances

44·· *· ···44 ··· · ··· 4

94 4 * « « * * · · · ·*>»·» ·> · • 4 4 4« · · 4 * « > ·· «4 · 4 * · »94 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

444· »· 44 444 44 44 trati byly ve specifikovaných limitech. Například, by tato konstrukce mohla být použita pro zajištění, že vůle trati v tunelech a na traťových nástupištích jsou v mezích správných limitů. Hloubka aplikace polymeru je obecně nastavena od povrchu horní úrovně pražce pod spodek pražce, jak je znázorněno na obr. 6a a obr. 6b. Obecně není nezbytné stabilizovat všechny z oblastí bednění, což je ale závislé na úrovních požadovaného zatížení a životnosti. Tuhost polymeru je obvykle nastavena dostatečně velká pro zajištění, že tuhost kompozitního materiálu zůstane vysoká (což zajišťuje malé posouvání kompozitního materiálu). Jak je znázorněno v této konstrukci jsou vytvořeny boční nosníky 24 ze stabilizovaného štěrku až k hornímu povrchu pražců a příčné nosníky 25 mezi střídavými dvojicemi pražců 11.444 · »· 44 444 44 44 The routes were within specified limits. For example, this design could be used to ensure that track clearances in tunnels and track platforms are within the correct limits. The depth of polymer application is generally adjusted from the top level of the sleeper below the bottom of the sleeper, as shown in Figures 6a and 6b. Generally, it is not necessary to stabilize all of the formwork areas, but this is dependent on the required load and service life levels. The stiffness of the polymer is usually set sufficiently high to ensure that the stiffness of the composite material remains high (which ensures little shifting of the composite material). As shown in this construction, side beams 24 are formed from stabilized gravel to the upper surface of the sleepers and transverse beams 25 between alternating pairs of sleepers 11.

Jak je znázorněno na obr. 7a a obr. 7b, je polymer použit pro vytvoření kontinuálního, stabilizovaného koberce 26 na povrchu štěrku kolem pražců 11. Účelem tohoto koberce 26 je stabilizování pouze povrchu štěrku (ačkoliv hloubka koberce může zasahovat pod pražce, pokud je požadován vysoký stupeň stabilizace).As shown in Figures 7a and 7b, the polymer is used to form a continuous, stabilized carpet 26 on the gravel surface around the sleepers 11. The purpose of the carpet 26 is to stabilize only the gravel surface (although the depth of the carpet may extend below the sleepers if desired). high degree of stabilization).

Koberec 26 je použit pro stabilizaci štěrku pro silám větru, vytvářeného vlakem, ztrátám kompaktnosti v důsledku vibrací štěrku a dalším problémům s poškozováním, jako je například vandalismus. Pro řešení problémů s vibracemi je tuhost polymeru obecně nastavena jako nízká pro zvýšení tlumících vlastností polymeru. Vibrace mohou pocházet z mnoha zdrojů, včetně vln v půdě, vytvářených vysokorychlostními vlaky (tyto vibrace mohou být velké na strukturách náspů nebo v železniční trati nad slabými základy nebo nadměrnými • ·The carpet 26 is used to stabilize gravel for wind forces generated by the train, loss of compactness due to gravel vibrations, and other damage problems such as vandalism. To solve vibration problems, the polymer stiffness is generally set low to increase the damping properties of the polymer. The vibrations can come from many sources, including the waves in the soil generated by high-speed trains (these vibrations can be large on embankment structures or railroads over weak foundations or excessive • ·

vibracemi jiných struktur trati, jako jsou mostní desky vibrující na svých charakteristických frekvencích.vibrations of other track structures, such as bridge slabs vibrating at their characteristic frequencies.

Obr. 8a a obr. 8B znázorňují provedení pro stabilizování cyklického svršku. Problémy s cyklickým svrškem obecně pocházejí z problémů se špatným vyrovnáním trati nebo z dynamického pohybu lokomotivy a/nebo vagónů. Například oblast s mokrými místy může vytvářet oscilace v systému zavěšení vlaku, které způsobují pohyb sinusového typu, čímž vznikají změny v dynamických silách na kolej po délce trati. Tento sinusový pohyb způsobuje trvalé posunutí štěrku v daných vlnových délkách. Cyklický svršek může rovněž pocházet z problémů například s nerovnoměrným podkladem či podložím. Konstrukce pro tento typ problému je založena na vytvoření dvou průběžných nosníků 27, 28 z kompozitního materiálu polymeru a štěrku, které obklopují příslušnou oblast. Tyto nosníky mohou být kontinuální (jak je znázorněno na obr. 8) nebo mohou využívat mechanismu zajištění štěrku, zahrnující příčné nosníky 29 po pražci, jak je popsáno v Příkladech 2 & 3 dále. Na přímé trati nemusí být příčná posunutí významná a tudíž je v určitých místech bednění pouze potřebná stabilizace štěrku v bednění (například každé třetí nebo čtvrté bednění).Giant. 8a and 8B show an embodiment for stabilizing the cyclic upper. The problems with the cyclic superstructure generally originate from problems with poor track alignment or dynamic movement of the locomotive and / or wagons. For example, an area with wet spots can create oscillations in the train suspension system that cause sinusoidal movement, causing changes in dynamic forces on the track along the length of the track. This sinusoidal movement causes a permanent displacement of the ballast at given wavelengths. The cyclic upper may also be due to problems with, for example, an uneven substrate. The design for this type of problem is based on the formation of two continuous beams 27, 28 of composite polymer material and gravel, which surround the respective area. These beams may be continuous (as shown in Fig. 8) or utilize a gravel securing mechanism including transverse beams 29 along the sleeper as described in Examples 2 & 3 below. On a straight track, transverse displacements may not be significant, and hence at certain formwork locations only stabilization of the gravel in the formwork (e.g. every third or fourth formwork) is required.

Účelem těchto stabilizací bednění je zajistit, aby nosníky 27 a 28 zůstaly příčně propojené. Protože tento typ stabilizace je obecně pro dlouhé délky trati, jsou vlastnosti polymeru voleny na základě měnících se vlastností koruny. Například může být při určování tuhostí polymeru jako konstrukční kritérium zvolena jednotná hodnota modulu trati.The purpose of these formwork stabilizations is to ensure that the beams 27 and 28 remain transversely connected. Since this type of stabilization is generally for long track lengths, polymer properties are selected based on the varying properties of the crown. For example, a uniform track module value can be selected as the design criterion when determining the polymer stiffness.

Nakonec obr. 9a a obr. 9b znázorňují uspořádání stabilizovaného štěrku pro stabilizací zatáček a zakřivení na • · • · · ·Finally, FIGS. 9a and 9b show a stabilized ballast arrangement for stabilizing the curves and curvature of the ballast.

2a a obr. 2b pro trati, nemusí být železničního spodku na násoech). V těchto • · · ·2a and 2b for the track, there is no need for the railway substructure on the axles). In these • · · ·

náspech. Konstrukce, navržená na obr zvýšení příčné stability železniční postačující (obecně je pasivní odpor menší než u trati, která není situována situacích může být pro zvýšení příčné stability požadován štěrkový klín 30 . Tento štěrkový klín 30 (nebo klíny) zasahuje za obvyklou hloubku stabilizace a je použit pro zvýšení pasivního odporu stabilizované trati, jak je znázorněna na obr. 9a a obr. 9b. Štěrkové klíny mohou být vytvořeny ze stabilizovaného štěrku, jak je znázorněno na obr. 9a a obr. 9b, nebo mohou být vytvořeny z jiného typu materiálu, který může být použit pro zajištění přídavné kotevní síly (jako jsou ocelové hřebíky do země). Vlastnosti polymeru jsou voleny na základě kritérií diskutovaných v Příkladu 1. Celá horní část 31 štěrku, definující sklon zatáčky, je stabilizována prostřednictvím přidání polymeru. Štěrkové klíny 30 procházejí podélně s tratí pod kolejemi.embankment. The structure designed to increase transverse stability of the railway is sufficient (generally, the passive resistance is less than that of a track that is not situated in situations a gravel wedge 30 may be required to increase transverse stability. This gravel wedge 30 (or wedges) extends beyond the usual stabilization depth. used to increase the passive resistance of the stabilized track as shown in Figures 9a and 9b The gravel wedges may be formed of stabilized gravel as shown in Figures 9a and 9b, or may be formed of another type of material, The properties of the polymer are selected based on the criteria discussed in Example 1. The entire upper gravel portion 31 defining the slope of the curve is stabilized by the addition of the polymer. longitudinally with the track under the rails me.

Stabilizované nosníky 31 mohou být použity po obou stranách pražců 11 pro odolání vlakům, které jsou jak rychlejší tak i pomalejší, než konstrukční rychlost zakřivení trati. Úplné stabilizace náspu může být dosaženo (snad pro slabé náspy) prostřednictvím použití techniky přibíjení hřebíků do země pro zvýšení pevnosti a tuhosti v kombinaci s technikou stabilizace polymerem pro zvýšení příčné (a vertikální, pokud je to potřebné) stability trati.Stabilized beams 31 may be used on both sides of sleepers 11 to withstand trains that are both faster and slower than the design curvature of the track. Full stabilization of the embankment can be achieved (perhaps for weak embankments) through the use of nail nailing techniques to increase strength and stiffness in combination with polymer stabilization techniques to increase the lateral (and vertical if necessary) track stability.

Obr. 10a a obr. 10b znázorňují uspořádání pro omezení údržby štěrkového lože na hlavní trati. Je obecně akceptováno, že při konstruování nové železniční trati může být údržba trati omezena prostřednictvím zajištění, že povrch podloží (horní podložní vrstva - pláň) je tvarován tak, že je • · • · · · rovnoběžný s kolejemi. To pomáhá zabránit problémům, jako je s pamětí štěrku, při kterých povrch štěrku (to jest na úrovni pražců) zaujímá stejný tvar, jako má nerovný povrch podloží. Při konstruování nové dráhy v okamžiku pokládání štěrku na trať. může být aplikován polymer pro zajištění, že daná štěrková vrstva 32 zůstane rovnoběžná s kolejemi. Tato štěrková vrstva 32 je aplikována ve specifické úrovni a ve specifickém rozsahu uvnitř štěrku v závislosti na požadované konstrukci a životnosti, jak je znázorněno na obr. 10a a obr. 10b. Tento typ přístupu pomáhá při zabránění vytváření kapes ve štěrku a tudíž snižuje pravděpodobnost nepravidelností v trati.Giant. 10a and 10b illustrate an arrangement for reducing maintenance of a ballast bed on a main track. It is generally accepted that when constructing a new railway line, the maintenance of the line can be limited by ensuring that the surface of the subsoil (topsheet) is shaped to be parallel to the rails. This helps to avoid problems, such as gravel memory, in which the gravel surface (i.e., at the sleeper level) assumes the same shape as an uneven subsoil surface. When constructing a new track at the moment of laying gravel on the track. a polymer may be applied to ensure that the ballast layer 32 remains parallel to the rails. This gravel layer 32 is applied at a specific level and to a specific extent within the gravel depending on the desired construction and durability as shown in Figs. 10a and 10b. This type of approach helps in preventing the formation of pockets in gravel and thus reduces the likelihood of track irregularities.

Při vylepšování existující trati může být rovněž použita stejná technika pro zlepšení životnosti vylepšené trati pro rovná/nerovná podloží. Během procesu čištění/obnovování štěrku může být aplikován polymer způsobem podobným jako bylo popsáno pro novou trať. Polymer je opět použit pro vytvoření nižší vrstvy kompozitního štěrkového materiálu, která je rovnoběžná s kolejemi. Konstrukce bude založena (například) na stabilizování štěrku od jeho středového bodu dolů k rozhraní nerovného štěrkového podkladu/podloží. Nestabilizování horní vrstvy štěrku umožňuje obvyklé operace pěchování. Jako u konstruování nové trati, budou vlastnosti polymeru a zatížení přizpůsobeny podloží a úrovni požadovaného zatížení prostřednictvím konstrukčních kritérií, jako je hodnota modulu trati. Obr. 11 znázorňuje typickou aplikaci polymeru pro vytvoření kompozitní nižší povrchové štěrkové vrstvy 32 během operace čištění štěrku s nerovnou podkladovou štěrkovou vrstvou a/nebo vrstvou podloží. Protože tato technika bude využívána • · · · pro dlouhé délky trati, vlastnosti polymerů se budou muset měnit pro přizpůsobení se měnícím se vlastnostem trati. Je tudíž pravděpodobné, že budou požadovány techniky, jako je zem pronikající radarový průzkum, pro zkoumání profilu podloží. Dělený násypný pokladač 33 štěrku je použit pro položení první vrstvy štěrku před nanášecí tryskou 34 a potom další vrstvy 12 neošetřeného štěrku nad vrstvou 32 stabilizovaného štěrku 32.When upgrading an existing track, the same technique may also be used to improve the service life of an improved track for flat / uneven subsoil. During the gravel cleaning / restoration process, the polymer can be applied in a manner similar to that described for the new track. The polymer is again used to form a lower layer of composite gravel material that is parallel to the rails. The structure will be based (for example) on stabilizing the gravel from its center point down to the uneven gravel subsoil / subsoil interface. Unstabilizing the top layer of gravel allows for conventional upsetting operations. As with the design of a new track, the polymer and load properties will be matched to the subsoil and the required load level through design criteria such as track module value. Giant. 11 illustrates a typical application of a polymer to form a composite lower surface gravel layer 32 during a gravel cleaning operation with an uneven base gravel layer and / or subsoil layer. Since this technique will be used for long track lengths, the properties of the polymers will have to change to accommodate the changing track characteristics. It is therefore likely that techniques such as ground penetrating radar survey will be required to investigate the profile of the subsoil. The split gravel hopper 33 is used to lay the first gravel layer in front of the applicator nozzle 34 and then the next untreated gravel layer 12 above the stabilized gravel layer 32.

Navržená technika stabilizace polymerem může být použita pro vytvoření přechodových zón pro umožnění jednotnější změny modulu trati při náhlých změnách tuhosti trati. Například může být kompozitní materiál polymeru a štěrku použit pro vytvoření přechodové zóny ze struktury relativně slabého náspu na tuhou betonovou mostní desku. Tato konstrukce bude zahrnovat prostorové umístění polymeru, například na míru vytvořenou stabilizaci v nižší úrovni, vedoucí až k mostu, v kombinaci s požadovanými změnami ve vlastnostech polymeru. Změnou celkových vlastností stabilizovaného štěrku může být dosaženo změn střihových vln štěrku a rychlostí trati pro modifikování dynamických charakteristik trati. Účelem přechodové zóny je pomoc při omezování problémů, jako jsou vlakové rázy, které vznikají z náhlých změn v tuhosti trati. Složité obrazce vzájemných interferencí, vytvářené, když se vlak blíží k pevné struktuře, v důsledku zemních vln v trati, mohou zvýšit potřebou údržbu štěrku. Navržená úprava pro stabilizování štěrku může v těchto oblastech omezit požadované nároky na údržbu. Příklad betonové mostní desky, stabilizované štěrkem před a za ní, je znázorněn na obr. 12. V tomto příkladu konstrukce se tuhost polymeru a prostorové umístění zvětšuje, jak se železniční trať blíží k mostní desce (a obráceně směrem od mostu), pro umožnění hladšího přechodu z náspu na most. Na mostní desce je tuhost polymeru snížena a jeho tlumící vlastnosti jsou zvýšeny pro omezení problémů s vibracemi (s opotřebením štěrku). V těchto konstrukcích může být žádoucí začlenit pryžové desky, nebo jiné typy systémů absorbujících energii, pod pražec, aby se umožnilo pružnější uložení pražce, pokud je to považováno za vhodné. Mostní deska 35 je pokryta plnou vrstvou 36 stabilizovaného štěrku, která je šikmá u každé strany desky, zatímco na každé straně mostu je vytvořena částečná vrstva 37 stabilizovaného štěrku, vedoucí k a od šikmých konců vrstev 36.The proposed polymer stabilization technique can be used to create transition zones to allow a more uniform change of track module during sudden track stiffness changes. For example, the polymer / gravel composite material may be used to form a transition zone from a relatively weak embankment structure to a rigid concrete bridge slab. This construction will include the spatial placement of the polymer, for example, tailor-made stabilization at a lower level leading up to the bridge, in combination with the desired changes in polymer properties. By varying the overall properties of the stabilized ballast, changes in ballast shear waves and track speeds can be achieved to modify dynamic track characteristics. The purpose of the transition zone is to help reduce problems such as train shocks that arise from sudden changes in track stiffness. The complex patterns of mutual interference created when the train approaches a solid structure due to ground waves in the track can increase the need for gravel maintenance. The proposed ballast stabilization treatment can reduce the required maintenance in these areas. An example of a concrete bridge slab stabilized with gravel before and after it is shown in Fig. 12. In this example construction, the polymer stiffness and spatial location increase as the railway line approaches the bridge slab (and vice versa away from the bridge) to allow a smoother transition from embankment to bridge. On the bridge plate, the polymer stiffness is reduced and its damping properties are increased to reduce vibration problems (with gravel wear). In these constructions, it may be desirable to incorporate rubber sheets, or other types of energy absorbing systems, under the sleeper to allow more flexible sleeper fit if deemed appropriate. The bridge slab 35 is covered with a full stabilized gravel layer 36 that is oblique at each side of the slab, while on each side of the bridge a partial stabilized gravel layer 37 is formed leading to and from the inclined ends of the layers 36.

Přechodové zóny mohou být vytvořeny bud' zvětšováním sklonu stabilizovaného štěrku, jako na obr. 12, nebo prostřednictvím využití stupňového uspořádání.The transition zones may be formed either by increasing the slope of the stabilized ballast, as in Fig. 12, or by employing a stepwise configuration.

Příkladem aplikace způsobu podle vynálezu, ilustrovaným vývojovým diagramem na obr. 12, je stabilizování řady výhybek, přes které pravidelně přejíždí vlak se zatížením náprav 25 T a s rychlostí 110 mph. Tento úsek trati je zatěžován 35 miliony hrubých tun (MGT) a výhybky jsou užívány pro odklánění nákladních vlaků na odbočku k seřazovacímu nádraží. Příčné (boční) posunutí kolejí ve výhybkách (situovaných na štěrkové trati), měřené prostřednictvím on-line zapojených nástrojů na vlaku, je řádově 15 až 25 mm v závislosti na aktuální hmotnosti nápravy a rychlosti při okamžitém zatížení. Údržba výhybek se obvykle provádí v 6 až 8 měsíčních intervalech (často jsou výhybky opětovně vyrovnávány). Průzkum na místě odhalil, že štěrk je typu doleritového čediče s hodnotou Dso 28 mm. Hloubka štěrku je mezi 300 až 400 mm s podkladovou štěrkovou vrstvou mezi • · « · · ·An example of the application of the method of the invention, illustrated by the flowchart in Fig. 12, is the stabilization of a series of switches, through which a train with a 25 T axle load and a speed of 110 mph regularly passes. This section of the line is loaded with 35 million gross tons (MGTs) and switches are used to divert freight trains to a turning to a shunting station. The lateral (lateral) displacement of rails in switches (situated on a gravel track), measured by means of on-line connected tools on the train, is of the order of 15 to 25 mm depending on the current axle weight and speed under instant load. Switches are usually maintained at 6 to 8 monthly intervals (often the switches are re-aligned). On-site survey revealed that gravel is dolerite basalt type with a value of D of 28 mm. The gravel depth is between 300 and 400 mm with the underlying gravel layer between • · «· · ·

120 až 150 mm, překrývající podloží z jílovité zeminy, v mírné prohlubni. Údaje CBR a údaje kuželového penetrometru při prozkoumávání podloží naznačily hodnoty tuhosti v rozmezí 100 až 120 MPa. Poissonova konstanta pro tento typ materiálu je 0,4 s koeficienty pevnosti ve střihu c' - 4 kPa a Φ' = 29°. Údaje hustoty, měřené na místě, naznačují jednotkovou sypnou hmotnost kolem 18 kN/m3. Povrchové vrstvení podloží je známé, takže nebylo považováno za potřebné užít radarová měření pronikající zemí.120 to 150 mm, overlying the clay soil, in a slight depression. CBR data and tapered penetrometer data when investigating the subsoil indicated stiffness values in the range of 100-120 MPa. The Poisson constant for this type of material is 0.4 with shear strength coefficients c '- 4 kPa and Φ' = 29 °. On-site density data indicates a unit bulk density of about 18 kN / m 3 . The surface layering of the subsoil is known, so it was not considered necessary to use ground penetrating radar measurements.

Rychlost střihových vln v podloží je vypočítána na hodnotě přibližně 150 m/s. Při 110 mph je maximální rychlost vlaku 49 m/s. Vytvoření transeismického stavu se tudíž neočekává při současných rychlostech vlaku (rychlost vlaku je menší než 60 % rychlosti zemní střihové vlny) . Kritické rychlosti trati jsou rovněž mimo současné limity rychlostí vlaku. Tento příklad se tudíž primárně soustředí na statickou analýzu vlaku.The shear wave velocity in the subsoil is calculated to be approximately 150 m / s. At 110 mph the maximum train speed is 49 m / s. Therefore, the creation of a transeism state is not expected at the current train speeds (train speed is less than 60% of the ground shear wave speed). Critical line speeds are also outside the current train speed limits. This example therefore focuses primarily on the static analysis of the train.

Hodnoty tuhosti pro štěrkovou a podkladovou štěrkovou vrstvu jsou kolem 200 MPa respektive 120 MPa s čistě třecími pevnostmi o hodnotě Φ +46° respektive Φ' +38°. Pórovitost štěrku je kolem 0,72 s jednotkovou hmotností 16 kN/m3. Kolejnice (E-210 GPa, p = 7850 kg/m3) a podložky kolejnic (E-200 MN/m) jsou standardní britské prvky s deskovými upevňovacími prostředky se šrouby na dřevěných pražcích s délkou 2,6 m, hloubkou 0,14 m a šířkou 0,2 6 m. Průměrná vzdálenost mezi pražci je 0,38 m. Nejsou zjevné žádné znaky načerpávání kalů, a vytváření mokrých míst na tomto daném místě není považováno za významné. To je potvrzeno prozkoumáním dobře udržovaného odvodnění trati. Znečištění štěrku, způsobené přetíženým štěrkem, je zjevné. To vyplynulo z vytváření velkých příčných sil, jak jsou nákladní vlaky odkláněny na odbočku. Výpočty očekávaných vertikálních a příčných sil vlaků (s použitím standardních procedur, například procedur doporučených v příručkách asociace britských a amerických železničních konstruktérů (AREA)) vedou na faktor dynamického zesílení 1,5 až 2x statických zatížení náprav vertikálně při rychlosti 100 až 110 mph a l,2x statických zatížení náprav horizontálně při odbočování při rychlosti 15 mph. Tyto hodnoty jsou použity v kombinaci s parametry materiálu, zjištěnými zkoumáním na místě, jako vstup do statického matematického modelu na bázi metody konečných prvků.The stiffness values for the gravel and undercoat are about 200 MPa and 120 MPa, respectively, with purely frictional strengths of Φ + 46 ° and Φ '+ 38 ° respectively. The gravity porosity is about 0.72 with a unit weight of 16 kN / m 3 . The rail (E-210 GPa, p = 7850 kg / m 3 ) and the rail washers (E-200 MN / m) are standard British elements with plate fasteners with screws on wooden sleepers with a length of 2.6 m, a depth of 0.14 The average distance between the sleepers is 0.38 m. No signs of sludge pumping are evident, and the formation of wet spots at this location is not considered significant. This is confirmed by the examination of well maintained drainage of the line. The gravel contamination caused by overloaded gravel is obvious. This resulted from the creation of large transverse forces as freight trains are diverted to a turn. Calculations of expected vertical and transverse forces of trains (using standard procedures, such as those recommended in the British and American Railway Designers' Handbooks (AREA)), result in a dynamic gain factor of 1.5 to 2x static axle loads vertically at 100 to 110 mph, 2x static axle loads horizontally when turning at 15 mph. These values are used in combination with the material parameters found in the on-site investigation as an input to a static mathematical model based on the finite element method.

Statický matematický model, použitý v programu konečných prvků DIANA, který je obecně dosažitelný a reprezentuje aktuální stav techniky, pokud se týká komerčně dostupných programů pro výpočty metodou konečných prvků. Použitá 3-rozměrná síú konečných prvků zahrnuje 2100 prvků následujících typů: 3-uzlové nosníkové prvky třídy III a 20-uzlové izoparametrické cihlové prvky. Je použito schéma plné integrace a krajní podmínky jsou hladké ve vhodných vertikálních směrech a pevné u základny. Síú je rozdělena do několika vrstev pro simulaci různých hloubek štěrku, štěrkového podkladu a položí. Modifikování vlastností štěrkového materiálu, jak je to vhodné s jejich prostorovým rozložením, simuluje změny v hustotách štěrku. Předpokládá se, že kolejnice, upevňovací prvky a pražce se chovají elasticky. Předpokládá se, že štěrk, štěrkový podklad a podloží se chovají nelineárně a jsou modelovány s využitím elasto-plastického Mohr-Coulombova stavového půdního modelu s využitím neasociativního pravidla plastického toku.The static mathematical model used in the DIANA finite element program, which is generally obtainable and represents the state of the art, with respect to commercially available finite element calculation programs. The 3-dimensional finite mesh used includes 2100 elements of the following types: Class III 3-node beam members and 20-node isoparametric brick members. A full integration scheme is used and the extreme conditions are smooth in suitable vertical directions and fixed at the base. The mesh is divided into several layers to simulate different depths of gravel, gravel substrate and lay. Modifying the properties of the gravel material as appropriate with their spatial distribution simulates changes in gravel densities. It is assumed that the rails, fasteners and sleepers behave elastically. It is assumed that gravel, gravel base and subsoil behave non-linearly and are modeled using an elasto-plastic Mohr-Coulomb state soil model using a non-associative plastic flow rule.

• · *· ···· « · « • · ····· · · * ···# ···· · • ·· ·· · ···· ······ «·«·· · · ··· · # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # · · · · · · · · ··

Předpokládají se dilatace materiálu pro štěrk a štěrkový podklad na základě třetích úhlů kritického stavu pro dva materiály.Expansion of the material for the gravel and the gravel substrate is assumed based on the third critical state angles for the two materials.

Uspořádání lokomotiv pro stanovení případů zatížení vlaků zahrnují: Class 87 (například průměr kol = 1,150 m, vzdálenost středů kol 3,28 m, délka podvozku 9,97 m, hmotnost nápravy 202 T + 2 T neodpruženo) , Class 86/4 a Class 253/254 HST. Příklady zatížení nákladních vagónů zahrnují 100 tunový GLW cisternový (nádržkový) vagón Class B (například průměr kol = 0,95 m, vzdálenost středů kol = 2,0 m, délka podvozku = 13 m, hmotnost nápravy = 25 T). Přídavný násobící faktor 1,5 je použit pro simulování zvýšení faktoru dynamického zatížení pro dosedací plochy kol.Locomotive arrangements for determining train load cases include: Class 87 (eg wheel diameter = 1,150 m, wheel center distance 3.28 m, chassis length 9.97 m, axle weight 202 T + 2 T unsprung), Class 86/4 and Class 253/254 HST. Examples of loading wagons include a 100 ton GLW Class B tank wagon (eg wheel diameter = 0.95 m, wheel center distance = 2.0 m, chassis length = 13 m, axle weight = 25 T). An additional multiplication factor of 1.5 is used to simulate an increase in the dynamic load factor for wheel bearing surfaces.

Matematický model je nejprve použit pro ověření hodnot současného příčného posunutí ( příčné vychýlení mezi 10 až 25 mm v závislosti na aplikované příčné síle) . Jakmile jsou simulovány naměřené hodnoty posunutí je model konečných prvků považován za zkalibrovaný a jsou zkoumány a analyzovány různé konstrukce pro určení optimální konstrukce pro přidávaný kompozitní materiál s polymerem. Pro určení vlastností požadovaného konstruovaného polymeru je použita iterační metoda v kombinaci s nově konstruovanou strukturou trati. Požadované chování je nastaveno na 5 mm příčné vychýlení pří příčném zatížení vlaku.The mathematical model is first used to verify the values of the simultaneous lateral displacement (lateral deflection between 10 to 25 mm depending on the applied lateral force). Once the measured displacement values are simulated, the finite element model is considered to be calibrated and various structures are examined and analyzed to determine the optimal structure for the polymer-composite material to be added. The iteration method is used in combination with the newly constructed track structure to determine the properties of the desired engineered polymer. The required behavior is set to 5 mm lateral deflection of the lateral load of the train.

Vlastní konstrukce použitá pro stabilizaci tohoto místa je vázaná konstrukce (bylo zkoumáno několik konstrukcí a jejich výkon vyhodnocen s ohledem na chování cílového nastavení). V tomto určitém případě je kompozitní průběžný nosník vázán do bednění s použitím polymerního kompozitního materiálu (vázání je vytvořeno pod spodkem pražců). Tuhost použitého polymeru byla E = 500 MPa a zaplnění štěrku bylo 10% na hmotnost štěrku. Tato konstrukce ukazuje, že lze dosáhnout podstatného zvýšení příčné stability ve srovnání s běžnou stabilizací typu s průběžným nosníkem. Simulované modelování ukázalo zvýšení příčné stability pro tento určitý případ na hodnotu přibližně 6 krát větší, než u běžného nestabilizovaného štěrku, a 4 krát větší, než pro stabilizaci pouze s průběžným nosníkem, při uvedených podmínkách vlakového zatížení. Výsledky matematického modelu byly podrobně studovány, pokud se týká pnutí, deformaci, posunutí, a podobně, pro zajištění, že tyto veličiny jsou v přijatelných limitech únavy pro zvolený kompozit/polymer. Matematický model je rovněž použit pro zkoumání oblastí možných plastických deformací, vytvářejících trvalé plastické posunutí, a také pro umožnění modifikování konstrukce podle potřeby a vypočítaných faktorů bezpečnosti.The actual structure used to stabilize this site is a constrained structure (several structures were examined and their performance evaluated with respect to the behavior of the target setting). In this particular case, the composite continuous beam is bonded to the formwork using a polymer composite material (bonding is formed under the bottom of the sleepers). The stiffness of the polymer used was E = 500 MPa and the ballast fill was 10% by weight of the ballast. This design shows that a substantial increase in lateral stability can be achieved compared to conventional continuous beam type stabilization. The simulated modeling showed an increase in transverse stability for this particular case to a value of approximately 6 times greater than that of conventional unstabilized gravel, and 4 times greater than for stabilization with a continuous beam only, under the stated train load conditions. The results of the mathematical model have been studied in detail in terms of stress, deformation, displacement, and the like, to ensure that these quantities are within acceptable fatigue limits for the selected composite / polymer. The mathematical model is also used to investigate areas of possible plastic deformation, creating a permanent plastic displacement, as well as to allow modification of the structure as needed and calculated safety factors.

Pro získání optimálního plnění polymeru pro konstruovanou tuhost a cyklické vlastnosti kompozitu byly provedeny laboratorní testy. Výsledky těchto laboratorních testů byly použity pro odhad zkonstruované životnosti ošetřeného místa s využitím podobné odchylky namáhání, jako bylo vypočítáno matematickým modelem. Testy zahrnují uzavřené testování střihu, testování v tlaku ve třech osách (monotónní a cyklické) a cyklické testování krajních hodnot, to jest tří-rozměrné uzavřené testy. Výsledky testování střihu (rozměry 300 mm x 300 mm) naznačují, že ne zpevněný (nestabilizovaný) štěrk pro určitý případ plnění polymeru má součinitele meze pevnosti ve střihu c3 = 0 kPa a Φ' = 46°. Navíc polymer při 10% plnění (na hmotnost štěrku) do štěrku zvyšuje součinitele meze pevnosti ve střihu na c3 = 0 kPa aLaboratory tests were performed to obtain optimal polymer loading for the constructed stiffness and cyclic properties of the composite. The results of these laboratory tests were used to estimate the design life of the treated site using a similar stress variation as calculated by the mathematical model. Tests include closed shear testing, three-axis compression testing (monotonic and cyclic), and cyclic extreme value testing, i.e., three-dimensional closed tests. The shear test results (dimensions 300 mm x 300 mm) indicate that non-stabilized (unstabilized) gravel for a particular polymer fill case has shear strength factors c 3 = 0 kPa and Φ '= 46 °. In addition, the polymer increases the shear strength coefficients to c 3 = 0 kPa at 10% loading (by gravel weight) into the ballast and

Φ' = 46 °, což ukazuje značné zvýšení pevnosti. Tyto hodnoty byly potvrzeny testy v tlaku ve třech osách. Cyklické vlastnosti zpevněného štěrku byly rovněž testovány. V prvním z těchto testů byl prováděn cyklický test v tlaku ve třech osách na zpevněném štěrku při počítačově simulovaném špičkovém vychýleném stavu při pnutí. Výsledky ukázaly celkovou plastickou deformaci 0,4 % při špičkovém cyklickém stavu vychýlení při pnutí 384 kPa (jak bylo vypočítáno matematickým programem) po 20000 zatěžovacích cyklech. Druhý vzorek byl cyklován při špičkovém zatížení 768 kPa (faktor bezpečnosti 2x pro vnitřní stav pnutí). Opět byla zaznamenána celková plastická deformace kolem 0,4 %.46 '= 46 °, indicating a significant increase in strength. These values were confirmed by compression tests in three axes. Cyclic properties of reinforced gravel were also tested. In the first of these tests, a cyclic three-axis compressive test was performed on the paved gravel at a computer simulated peak deflection state. The results showed a total plastic deformation of 0.4% at a peak cyclic stress deflection of 384 kPa (as calculated by the mathematical program) after 20,000 load cycles. The second sample was cycled at a peak load of 768 kPa (safety factor 2x for internal stress). Again, a total plastic deformation of about 0.4% was noted.

V simulovaném testu krajních (mezních) hodnot (tradiční trojrozměrný uzavřený test pro železniční štěrk) bylo aplikováno 2,66 milionů zátěžových cyklů při konstrukčních zátěžových podmínkách na povrchu stabilizovaného štěrku (prostřednictvím zatěžovací hlavy) pro dosažení požadované hodnoty MGT za 10 let zatěžování na WCML (West Coast Main Line). Stabilizovaný štěrk vykazoval plastickou deformaci kolem 1,0 mm. Typické výsledky pro cyklické testy nezpevněného štěrku při této úrovni zatížení jsou obecně dostupné v literatuře celkového posunutí mezi 3 0 až 4 0 mm zpevněného štěrku je tudíž mnohem dokonalejší, než chování nezpevněného štěrku, jak co se týče pevnosti tak i při cyklickém zatěžování. Nebyly opotřebení štěrku.In the simulated limit test (traditional three-dimensional closed test for railway ballast), 2.66 million load cycles were applied under design load conditions on the stabilized ballast surface (through the load head) to achieve the desired MGT value in 10 years WCML load ( West Coast Main Line). The stabilized gravel showed a plastic deformation of about 1.0 mm. Typical results for cyclic unreinforced gravel tests at this load level are generally available in the literature of an overall displacement between 30 to 40 mm of unreinforced gravel is much superior to the unreinforced gravel behavior in terms of both strength and cyclic loading. There were no gravel wear.

a zahrnuj i hodnoty Chování vytvořeného pozorovány žádné znakyand also include the Behavior generated values observed no features

Na laboratorních testů základě výsledků matematického modelování byla provedena modifikace konstrukce pro omezení koncentrace pnutí na koncích pražců. Konstruování • · · je tudíž iterační proces, který bere do úvahy výsledky matematického modelování a laboratorních testů v kombinaci s očekávanými podmínkami zatěžování a požadovanými kritérii pro chování konstrukce pro dosažení optimální struktury pro danou sadu výhybek a pro zajištění, že všechna konstrukční kritéria (posunutí, deformace, pnutí, a tak dále) jsou v mezích vhodných tolerancí. Finální struktura kompozitu tudíž splňuje všechna kritéria konstrukčního chování a životnosti pro limit příčných posunutí 5 mm za 10 let na West Coast Main Line (WCML). Tento proces tudíž poskytuje kompletní konstrukční proceduru s předvídatelností chování pro modifikovaným polymerem stabilizovanou železniční trať. Až do této chvíle monitorování chování po úpravě, prováděné místním poskytovatelem údržby, prokázalo, že se upravené místo chová podle konstrukčních záměrů.Based on the results of mathematical modeling, the design of the structure was modified to reduce the stress concentration at the ends of the sleepers. Designing is therefore an iterative process that takes into account the results of mathematical modeling and laboratory tests in combination with expected load conditions and required design behavior criteria to achieve the optimal structure for a given set of switches and to ensure that all design criteria (displacement, deformation, stress, and so on) are within the appropriate tolerances. Therefore, the final composite structure meets all design behavior and durability criteria for a 5 mm transverse displacement limit of 10 years on the West Coast Main Line (WCML). Thus, this process provides a complete design procedure with predictability of behavior for the modified polymer-stabilized railway track. Up to this point, the post-treatment monitoring by the local maintenance provider has shown that the treated site behaves according to the design intent.

V tomto příkladu není potřebná úplná dynamická analýza, protože kritické rychlosti podloží a trati jsou podstatně větší než současné rychlosti vlaků. Pokud je ale tuhost podloží menší (nebo jsou pozorovány jakékoliv jiné speciální okolnosti či podmínky na trati, například značné nepravidelnosti na trati, vedoucí k velkým dynamickým silám na trati), je potřebné přidat další konstrukční krok k výše popisovanému příkladu. Pro umožnění plně dynamické konstrukce a analýzy železniční trati a následně polymerem upravené železniční trati je použit program pro metodu trojrozměrné dynamické analýzy konečných prvků. Tento program umožňuje uživateli zkoumat změny v chování trati při aplikaci polymeru a reprezentuje vyspělý konstrukční nástroj pro železniční konstruktéry. Příklady vhodných MCS směsí jsou uvedeny níže. Přesné podíly ingrediencí, a dokonce i použitých diisokyanátů a polyolů v polyuretanu, se mohu měnit podle fyzikální vlastností, jako je viskozita, jak je stanoveno výsledky výše popisovaného procesu analýzy.In this example, full dynamic analysis is not needed because the critical ground and track speeds are significantly greater than the current train speeds. However, if the stiffness of the subsoil is less (or any other special circumstances or conditions on the track are observed, for example significant track irregularities leading to high dynamic forces on the track), it is necessary to add an additional design step to the example described above. To enable fully dynamic construction and analysis of the railway track and subsequently polymer-modified railway track, a program for the three-dimensional dynamic element analysis method is used. This program allows the user to investigate changes in track behavior when applying polymer and represents an advanced design tool for railway designers. Examples of suitable MCS mixtures are given below. The exact proportions of the ingredients, and even the diisocyanates and polyols used in the polyurethane, can vary according to physical properties, such as viscosity, as determined by the results of the analysis process described above.

Příklad 1 - (Aplikace na železniční trať.)Example 1 - (Application to Railroad.)

Štěrková vrstva zahrnuje štěrk z drceného vápence se středním průměrem 40 00, který je navrstven do hloubky 300 mm mezi pražci a kolejemi trati.The gravel layer comprises crushed limestone gravel with an average diameter of 4000, which is layered to a depth of 300 mm between the sleepers and the track rails.

MCS zahrnuje například polyuretan mající následující složení smíchané s použitím zařízení na bázi Graco Harocat (Ochranná známka), a je nalit na štěrk, který je předtím položen v hloubce 3 00 mm. Podkladem pro tuto 3 00 mm vrstvu štěrku je pískový koberec. Konstrukce může požadovat, aby přebytek polymeru, prosakujícího skrz štěrk, vytvářel bariéru proti vzestupnému posouvání písku nebo podkladové vrstvy.MCS includes, for example, a polyurethane having the following composition mixed using a Graco Harocat (Trade Mark) device, and is poured onto the gravel that has been laid at a depth of 300 mm before. The base for this 3,00 mm layer of gravel is a sand carpet. The design may require an excess of polymer seeping through the gravel to provide a barrier against the upward displacement of the sand or underlay.

Polyuretan zahrnuje následující dva komponenty, které jsou drženy odděleně před litím, potom jsou smíchány a lity společně.The polyurethane comprises the following two components, which are held separately before casting, then mixed and cast together.

Komponent A (Polyol)Component A (Polyol)

Ricinový olejCastor oil

Polyeter na bázi sorbitolu PolyleterdiolSorbitol-based polyester Polyleterdiol

Metylnaftalen (VYCEL U (TM) Tris(2-chlorofyl)fosfát Hlinitokřemičitan sodný (prášek Zeolitu (TM))Methylnaphthalene (TOTAL U (TM) Tris (2-chlorophyll) phosphate Sodium aluminosilicate (Zeolite powder (TM))

49,25 % hmotnostních % hmotnostních % hmotnostní % hmotnostních % hmotnostních % hmotnostní ester mastné kyseliny fenylrtuúnaté (Thoreat 535 (TM))49,25% w / w% w / w% w / w% phenylmercuric fatty acid ester (Thoreat 535 (TM))

0,5 % hmotnostního dialkyl-cín-merkaptid (Fomrez UL22 (TM))0.5% dialkyl tin-mercaptide (Fomrez UL22 (TM))

Komponent B (Isokyanát)Component B (Isocyanate)

Polymerický dimetylendifenyl diisokyanát (MDI)Polymeric dimethylenediphenyl diisocyanate (MDI)

0,3 % hmotnostního0.3% by weight

100 % hmotnostních100% by weight

Míchací poměr těchto dvou komponentů je:The mixing ratio of the two components is:

Komponent A - 100 dílůComponent A - 100 parts

Komponent B - 56 dílůComponent B - 56 parts

Směs, včetně štěrku v 5% úrovni, poskytuje následující mechanické vlastnosti:The mixture, including gravel at 5% level, provides the following mechanical properties:

Sypná hmotnost: 1,55 y/ccBulk density: 1.55 y / cc

Modul pružnosti v tlaku: 100 až 800Compressive modulus: 100 to 800

Příklad 2 (Aplikace na železniční trať)Example 2 (Railway application)

Železniční štěrk s 10% plněním je připraven s použitím směsi polyuretanu a bitumenu. Isokyanátem ukončený pre-polymer je přidán do kationtového bitumenu v následujícím složeni:Railway ballast with 10% filling is prepared using a mixture of polyurethane and bitumen. The isocyanate-terminated pre-polymer is added to the cationic bitumen in the following composition:

FR emulgovatelný pre-polymer na bázi polyeteru 20 dílů hmotnostníchFR emulsifiable polyether based polymer 20 parts by weight

60% emulze kationtového bitumenu 100 dílů hmot.60% cationic bitumen emulsion 100 parts by weight.

Pre-polymer je sestaven následovně:The pre-polymer is assembled as follows:

PPG diol 2000 m.w.PPG diol 2000 m.w.

100 dílů hmot.100 parts by weight

• · to · ··.. ,. ,• · to · ·· ..,. ,

EID 9086 35 dílů hmot.EID 9086 35 parts by weight

Amgard TMCP (TM) 10 dílů hmot.Amgard TMCP (TM) 10 parts by weight

Vycel-U 5 dílů hmot.Vycel-U 5 parts mass.

Směs pre-polymeru a bitumenu je rozprašována na štěrk v množství pro zajištění 10% plnění.The mixture of pre-polymer and bitumen is sprayed onto gravel in an amount to ensure 10% loading.

Směs vytvrzuje za dvě hodiny a vytváří elastický tuhý materiál, jehož pevnost v tlaku při 10 % plnění je 50 MPa při 15°C.The mixture cured in two hours to form an elastic, rigid material whose compressive strength at 10% loading was 50 MPa at 15 ° C.

Další systémy vytvrzování pro polyuretanový pre-polymer zahrnují použití alkalických činidel, jako je roztok křemičitanu sodného, hydroxid vápenatý a hydroxid hořečnatý a suspenze hydroxidu hořečnatého a rovněž emulze dalších organických polymerů. Tyto směsi mohou být použity podobně pro spojování částicového materiálu, jako je štěrk, pro vytvoření pevného nosného kompozitního materiálu. Tlak, složení, množství a místo pro rozprašování nebo jinou aplikaci na štěrkovou vrstvu jsou stanoveny matematickým modelováním účinků pnutí při různých rychlostech a zatížení vlaků tak, aby se dosáhlo, že kompozitní materiál polymeru a štěrku dosáhne předepsané životnosti při přijatelném chování. Je zřejmé, že provoz, zahrnující vysoký výskyt těžkých lokomotiv s naloženými vlaky převážejícími nerosty, bude vyvíjet odlišná pnutí než relativně lehké, ale rychlé HST jednotky či málo frekventované pomalejší a lehčí osobní j ednotky.Other curing systems for the polyurethane pre-polymer include the use of alkaline agents such as sodium silicate solution, calcium hydroxide and magnesium hydroxide, and magnesium hydroxide slurry as well as emulsions of other organic polymers. These compositions can be used similarly to bond particulate material, such as gravel, to form a solid carrier composite material. The pressure, composition, amount, and location for spraying or other application to the ballast layer are determined by mathematical modeling of the effects of stress at various speeds and train loads to ensure that the polymer / ballast composite material achieves the prescribed service life under acceptable behavior. Obviously, the operation, involving a high incidence of heavy locomotives with loaded trains carrying minerals, will develop different strains than relatively light but fast Hubble units or low-frequency slower and lighter passenger units.

Polymerní směs umožňuje štěrku, aby byl odvlhčena a následně aby vytvořil tuhý kompozitní materiál na místě železničního lože, který vydrží dlouhodobá zatížení a vibrace na trati.The polymer blend allows the gravel to be dehumidified and subsequently to form a rigid composite material in place of the rail bed that can withstand long-term loads and vibration on the track.

Claims (11)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Způsob stabilizace částicových materiálů, vyznačující se tím, že zahrnuje kroky:A method for stabilizing particulate materials, comprising the steps of: a) prozkoumání podmínek místa, včetně povrchových a podpovrchových oblastí místa s užitím snímacího zařízení;(a) examination of site conditions, including surface and subsurface areas of the site, using sensing equipment; b) analyzování takto získaných výsledků pro stanovení:(b) analyzing the results obtained to determine: i) kde má být aplikována směs více-složkového systému (MCS);i) where the multi-component system (MCS) mixture is to be applied; ii) množství MCS, která mají být použita;(ii) the quantities of MCS to be used; iii) vlastnosti požadovaného MCS; a(iii) the characteristics of the required MCS; and c) provedení selektivní aplikace MCS na částicové materiály na místě tak, jak bylo stanoveno v kroku b) .c) performing selective application of MCS to the particulate materials in place as determined in step b). 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že zahrnuje další kroky:The method of claim 1, further comprising the steps of: analýzy požadovaných zátěžových charakteristik; a analýzy struktury částic na místě.analysis of required stress characteristics; and in-situ particle structure analysis. 3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že zahrnuje další krok výběru nebo vytvoření vhodného MCS potahového materiálu.The method of claim 2, comprising the further step of selecting or forming a suitable MCS coating material. 4. Způsob podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že MCS se selektivně aplikuje na štěrk v soustavě železniční trati pro vytvoření struktury stabilizovaného štěrku, přičemž části štěrku jsou stabilizovány a jiné části jsou ponechány bez ošetření s MCS.Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the MCS is selectively applied to the ballast in the railway track system to create a stabilized ballast structure, wherein the ballast parts are stabilized and the other parts are left untreated with the MCS. 5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že MCS zahrnuje pryskyřicový systém na bázi polyuretanu, který se použije pro spojování a tím pro stabilizování kamenů štěrku tvořícího železniční štěrkové lože.Method according to claim 4, characterized in that the MCS comprises a polyurethane-based resin system which is used for joining and thus for stabilizing the gravel stones forming the railway ballast bed. 6. Struktura zahrnující štěrkové lože v železniční trati, vyznačující se tím, že štěrk je selektivně ošetřen s MCS pro stabilizování částí štěrku a ošetření, přičemž stabilizované prvky pro štěrkové lože.A structure comprising a ballast bed in a railway track, characterized in that the ballast is selectively treated with MCS to stabilize parts of the ballast and treatment, wherein the ballast bed elements are stabilized. ponechání jiných částí bez části štěrku tvoří zpevňovací se tím, že procházej ící procházej ícíleaving other parts without a part of the ballast formed by reinforcing by passing through 6 až 7, organický nalit na vlhkostí nebo vytvrzovacího jako donátor a6 to 7, pour organic on moisture or curing as a donor; and 7. Struktura podle nároku 7, vyznačující stabilizované části štěrku zahrnující prvky, podélně s tratí mimo pražce, a další prvky, příčně k trati pod a mezi pražci.A structure according to claim 7, characterized by stabilized ballast sections comprising elements longitudinally with a track outside the sleepers, and other elements transverse to the track below and between the sleepers. 8. Struktura podle kteréhokoliv z nároků vyznačující se tím, že MCS zahrnuje jedno-složkový polymer nebo polymerní prekursor, který může být štěrk a vytvrzen reakcí s atmosférickou kyslíkem, odpařováním, následnou aplikací činidla, ošetřením ozařováním, nebo aplikací tavením na štěrku.Structure according to any one of the claims, characterized in that the MCS comprises a one-component polymer or polymer precursor, which can be gravel and cured by reaction with atmospheric oxygen, evaporation, subsequent application of the reagent, radiation treatment, or melting application to gravel. 9. Struktura podle kteréhokoliv z nároků δ až 7, vyznačující se tím, že MCS zahrnuje dva nebo více komponentů, které jsou předem smíchány před nalitím na štěrk.Structure according to any one of claims 8 to 7, characterized in that the MCS comprises two or more components which are premixed before being poured onto the gravel. 10. Struktura podle kteréhokoliv z nároků 6 až 9, vyznačující se tím, že polymer je smíchán se štěrkem před uložením na štěrkové lože a vytvrzením polymeru.Structure according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the polymer is mixed with gravel before being deposited on the ballast bed and curing the polymer. 11. Struktura podle kteréhokoliv z nároků 6 až 10, vyznačující se tím, že je vytvořena způsobem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5.Structure according to any one of claims 6 to 10, characterized in that it is formed by a method according to any one of claims 1 to 5.
CZ2003790A 2000-08-19 2001-08-17 Stabilization process of particulate materials and a structure comprising a ballast bed CZ2003790A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB0020399.2A GB0020399D0 (en) 2000-08-19 2000-08-19 Method of stabilizing particulates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2003790A3 true CZ2003790A3 (en) 2003-12-17

Family

ID=9897881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003790A CZ2003790A3 (en) 2000-08-19 2001-08-17 Stabilization process of particulate materials and a structure comprising a ballast bed

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20040109730A1 (en)
EP (1) EP1309759A1 (en)
AU (2) AU8415901A (en)
CA (1) CA2420047A1 (en)
CZ (1) CZ2003790A3 (en)
EA (1) EA004335B1 (en)
GB (1) GB0020399D0 (en)
HU (1) HUP0300774A2 (en)
NO (1) NO20030768L (en)
PL (1) PL361311A1 (en)
WO (1) WO2002016695A1 (en)
ZA (1) ZA200302034B (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030223826A1 (en) * 2002-03-21 2003-12-04 Ianniello Peter J. Synthetic alternatives to uniform and non-uniform gradations of structural fill
KR101601782B1 (en) * 2008-05-23 2016-03-09 루브리졸 어드밴스드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Fiber reinforced tpu composites
MX360680B (en) 2009-06-24 2018-11-13 Basf Se Method of producing a composite material using a mixing system.
KR101669716B1 (en) 2009-12-21 2016-10-27 바스프 에스이 Composite pavement structure
CN102191730B (en) * 2010-03-09 2015-08-26 拜耳材料科技(中国)有限公司 Polyurethane elastomer railway ballast pad and preparation method thereof
BR112012026894A2 (en) * 2010-04-21 2016-07-19 Bayer Materialscience Ag polyurethane ballast layer, method for preparing it and using it
CN103380094A (en) 2010-12-29 2013-10-30 巴斯夫欧洲公司 Colored composite pavement structure
ES2580927T3 (en) * 2011-06-29 2016-08-30 Torrescamara Y Cía De Obras, S.A. Transition structure and construction method
CN104109989A (en) * 2013-04-18 2014-10-22 中铁十一局集团第一工程有限公司 Method for curing double-block ballastless tracks in extreme environments
US9045865B2 (en) * 2013-04-19 2015-06-02 SAFEKEY Engineering Technology(Zhengzhou), Ltd. Polymer grouting method for uplifting ballastless track of high-speed rail
JP6217291B2 (en) * 2013-10-03 2017-10-25 新日鐵住金株式会社 Repair method of structure with change of support height
CN107132160A (en) * 2017-06-13 2017-09-05 同济大学 One kind visualization high ferro roadbed granule, which shakes to fall into, recurs model assay systems
JP2019148116A (en) * 2018-02-27 2019-09-05 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Estimation method for ballast settlement amount at ballast track
CN110219212A (en) * 2019-06-20 2019-09-10 中铁四院集团岩土工程有限责任公司 Non-fragment orbit sleeper hangs empty regulation method
CN111395075A (en) * 2020-03-09 2020-07-10 朔黄铁路发展有限责任公司 Maintenance method of ballast track bed
CN111912758B (en) * 2020-06-30 2022-07-01 太原理工大学 Test device and method for measuring drainage capacity of ballast track bed in different dirty states
CN114236536B (en) * 2022-02-23 2022-05-27 铁科检测有限公司 Railway roadbed ground penetrating radar data processing system and method thereof

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE394142C (en) 1924-04-23 Schicketanz & Co Device for the production of spherical bodies from plastic masses
US2357769A (en) * 1942-12-31 1944-09-05 Rushmer John Robbins Stabilizing material introducing device
JPS521161B2 (en) * 1972-02-10 1977-01-12
US4084381A (en) * 1977-01-19 1978-04-18 Woodbine Corporation Stabilization of earth subsurface layers
US4451180A (en) * 1978-05-09 1984-05-29 Duval Henry H Method for restructuring railway roadbeds
US4494694A (en) * 1982-09-28 1985-01-22 Iowa State University Research Foundation, Inc. Support system for a railroad track
US5372844A (en) * 1989-12-02 1994-12-13 Koch Marmorit Gmbh Process and device of applying multi-component resins and use of same
ATE105741T1 (en) 1989-12-02 1994-06-15 Koch Marmorit Gmbh METHOD AND APPARATUS FOR THE APPLICATION OF MULTI-COMPONENT RESINS AND APPLICATIONS OF SAME.
DE4014529A1 (en) * 1990-05-07 1991-11-14 Koch Marmorit Gmbh Thermosetting resin mixer and applicator and use of mixed resins
DE4214890C2 (en) 1992-05-07 1998-07-09 Koch Marmorit Gmbh Use of a process for the temporary consolidation of a ballast bed
DE4313880A1 (en) * 1993-04-28 1994-11-03 Koch Marmorit Gmbh Method and device for the controlled application of adhesives
JP3340795B2 (en) * 1993-05-11 2002-11-05 三洋化成工業株式会社 Ballast consolidation method and consolidation material
DE59403945D1 (en) * 1993-08-31 1997-10-09 Plasser Bahnbaumasch Franz Method of stabilizing an earthen level

Also Published As

Publication number Publication date
NO20030768D0 (en) 2003-02-18
NO20030768L (en) 2003-03-28
EA200300280A1 (en) 2003-08-28
EA004335B1 (en) 2004-04-29
CA2420047A1 (en) 2002-02-28
GB0020399D0 (en) 2000-10-04
EP1309759A1 (en) 2003-05-14
PL361311A1 (en) 2004-10-04
AU8415901A (en) 2002-03-04
WO2002016695A1 (en) 2002-02-28
ZA200302034B (en) 2004-04-20
AU2001284159B2 (en) 2005-11-24
US20040109730A1 (en) 2004-06-10
HUP0300774A2 (en) 2003-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sol-Sánchez et al. Review of the design and maintenance technologies used to decelerate the deterioration of ballasted railway tracks
Lazorenko et al. Dynamic behavior and stability of soil foundation in heavy haul railway tracks: A review
Li et al. Railway geotechnics
Michas Slab track systems for high-speed railways.
CZ2003790A3 (en) Stabilization process of particulate materials and a structure comprising a ballast bed
Li et al. Transition of railroad bridge approaches
AU2001284159A1 (en) Method of stabilizing particulates
Bian et al. Track settlement restoration of ballastless high-speed railway using polyurethane grouting: Full-scale model testing
Likitlersuang et al. NUMERICAL MODELLING OF RAILWAY EMBANKMENTS FOR HIGH-SPEED TRAIN CONSTRUCTED ON SOFT SOIL.
KR20180098794A (en) Method for reinforcing rail roadbed of earthwork transitional zone considering transfer range of train load
Tayabji et al. Concrete slab track state of the practice
Lee et al. Comparisons of structural behavior between level and cant area of asphalt concrete track
Setiawan Sub-grade service life and construction cost of ballasted, asphaltic underlayment, and combination rail track design
Le et al. Evaluation on the full-scale testbed performance of lightweight foamed soil using railroad loading system
JP2604476B2 (en) How to build a slab track
Setiawan Worldwide hot mix asphalt layer application and scrap rubber and bitumen emulsion studies on railway track-bed
D'Angelo Bitumen stabilised ballast: a novel track-bed solution towards a more sustainable railway
EP1608812A2 (en) Civil engineering support structures
Mayuranga et al. A state of the art review of the influence of rubber inclusions in railway tracks
Lund et al. Transition Zones between Ballasted and Ballast less Tracks
RU2583112C2 (en) Method of reinforcing railway track ballast section
KR20050060991A (en) Structure of a road bed for slab track in a high speed railway
Orel Comparison of ballasted and slab track based on LCC analysis
RU97382U1 (en) THE BASIS OF THE UNBALLAST WAY
PL173957B1 (en) Track structure of stable subgrade