National Transport Library Research Database

DEM-simulering av övergångszoner – etapp 2 (DEM simulation of transition zones – Stage 2)

  • Larsson, Stefan
  • Kungliga tekniska högskolan, Universitet eller högskola, 202100-3054
Sponsors, duration, budget: Trafikverket ; 2023-05-01 -- 2025-10-31 Registration number:
  • Trafikverket 2023/29717
Subject(s): Abstract: Sättningar och snabba styvhetsförändringar är ett vanligt problem i övergångszoner mellan och bank och styva konstruktioner, vilket skapar stora underhållsbehov. Problemet är vanligt för ballasterat och blir särskilt aktuellt för fixerat spår för tåg i höga hastigheter. Därför kommer större krav för övergångskonstruktioner att erfordras för att minimera sättningar, vilket är en förutsättning för hållbara konstruktioner och, i förlängningen, ett hållbart samhälle. De mekanismer som ger accelererade sättningar i övergångszoner är idag oklara. Ökad förståelse för dessa typer av multidisciplinära problem är nödvändig så att byggbranschens metoder kan förbättras och vara i linje med Trafikverkets hållbarhetsmål. För att studera dessa mekanismer i syfte att skapa underlag för kostnads- och klimatoptimerade dimensioneringslösningar utförs, inom detta projekt, simuleringar med diskret elementmodellering (DEM). Genom denna metod kan beteendet av bankmaterial och underballast studeras på partikelnivå och ta hänsyn till nedbrytning och omlagring. Projektet förväntas ge svar på hur sättningar i övergångszoner uppkommer och hur dessa ska undvikas. Denna projektansökan avser förlängning av Alireza Ahmadis doktorandprojekt från licentiatexamen fram till doktorsexamen. I licentiatprojektet har materialmodeller, simuleringsförfaranden mm utvecklats och kalibrerats mot laboratorieförsök. Användbara modeller med övergångszoner för både fixerat spår och ballasterat spår har utvecklats. Dessa används i doktorandprojektet för att simulera övergångszoner, genomföra sensitivitetsanalyser och ge förslag på lösningar. Eftersom de modeller som tagits fram i licentiatetappen kan användas till både fixerat och ballasterat spår, samt kan potentiellt användas också för vägkonstruktioner, har titeln på projektet ändrats från ”Övergångszoner för höghastighetsjärnväg” till ”DEM-simulering av övergångszoner”.Abstract: Settlements and rapid stiffness variations is a common problem in transition zones between embankments and stiff structures, which causes a significant need for maintenance operations. The problem exists for ballasted and especially fixed track for high-speed railways, and there will be greater demands for transition structures to minimize settlements, which is a requirement for sustainable structures and a sustainable society. The mechanisms that govern accelerated settlements in transition zones are presently unclear. Increased understanding of these types of multi-disciplinary problems is necessary to develop the methods of the construction industry and fulfil Trafikverket’s sustainability goals. In order to study these mechanisms with the purpose of providing a basis for design solutions, optimized in terms of cost and climate impact, simulation by discrete element modelling (DEM) is conducted in this project. Through this method, the behavior of embankment material and sub-ballast can be studied at particle level and take degradation and rearrangement into account. The project is expected to answer how settlements in transition zones arise and how they shall be avoided. The project application concerns extension of a PhD project from licentiate degree until doctoral degree. In the licentiate project, material models, simulations procedures etc. have been developed and calibrated against laboratory tests. Useful models with transition zones for both fixed track and ballasted track have been developed. These are applied in the doctoral project for simulation of transition zones.
Item type: