Sulamispainuminen radan epätasaisuuden aiheuttajana
Metsovuori, Lauri (2013)
2013
Rakennustekniikan koulutusohjelma
Tuotantotalouden ja rakentamisen tiedekunta - Faculty of Business and Built Environment
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2013-10-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310231366
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201310231366
Tiivistelmä
Osana elinkaaritehokkaan radan tutkimushanketta on Suomen rataverkolla esiintyvien routaongelmien esiintymistä ja syitä kartoitettu monitoroimalla ratapenkereen tilaa useissa kohteissa ympäri maata. Mittauspisteet ovat olleet toiminnassa kohteesta riippuen vuosina 2008–2013 havainnoinnin osittain edelleen jatkuessa. Ratapölkyn päistä mitattujen siirtymien perusteella on keväisin todettu routanousujen sulamisen jälkeen tapahtuvan painumista, joka poikkeaa normaalisti tukikerroksen kulumisesta johtuvasta ratapölkkyjen korkeusaseman muuttumisesta.
Tässä työssä on selvitetty jäätymis-sulamissyklin aiheuttamia muutoksia maassa ja sen vaikutuksia muodonmuutosominaisuuksiin erityyppisissä maamateriaaleissa. Tavoitteena oli mittausaineistoon perustuen tutkia keväällä routanousun lähtötason alapuolelle syntyvän painuman syitä. Routalinssien sulettua routanousu tasaantuu, mutta tämän lisäksi käytännöllisesti katsoen routimattomissakin kohteissa pölkkyjen on todettu painuvan muutamia millimetrejä.
Mittausdatasta määritettiin syksyn ja kesän aikaiset raidesepelin kulumisnopeudet sekä talvenaikainen teoreettinen kulumisnopeus perustuen oletukseen, että kaikki painuma olisi hienontuneen sepelin tiivistymistä keväällä sulamisen jälkeen. Paras kulumisnopeuden riippuvuus bruttoliikennekuormituksesta havaittiin kesän ja syksyn kulumisnopeuksien keskiarvolla. Tämän perusteella pääteltiin keväällä tapahtuvien painumien johtuvan jostain muustakin tekijästä kuin sepelin hienonemisesta. Sulamispainumille ei ollut osoitettavissa yksiselitteistä riippuvuutta tietystä jäätymis-sulamissyklin aikaisesta muutoksesta kuten routimisen määrästä, roudan tunkeutumissyvyydestä tai rakenteen sulamisnopeudesta.
Routimattomissa kohteissa suurin osa sulamispainumasta tapahtui tukikerroksen sulamisen aikana. Näissä kohteissa voitiin päätellä sepelin talviaikaisen kulumisen aiheuttavan painumista keväällä tukikerroksen sulamisen yhteydessä. Sepelin koko vuoden kulumisnopeuden riippuvuus liikennekuormituksesta jäi kaikilla kohteilla jonkin verran sulan ajan riippuvuutta huonommaksi, minkä perusteella pääteltiin sulamispainumien johtuvan osassa kohteista myös jäätymis-sulamissyklin aiheuttamista muutoksista. Rakennemateriaalit olivat pääosin kelvollisia nykyisten rakeisuusohjealueiden näkökulmasta. Näin ollen ainoaksi sulamisen jälkeen syntyviä pysyviä muodonmuutoksia selittäväksi tekijäksi jäi kosteustilan muutoksen aiheuttama jäykkyyden aleneminen. Tämän vahvistaminen vaatisi kuitenkin kenttämittauksia tuekseen.
Tässä työssä on selvitetty jäätymis-sulamissyklin aiheuttamia muutoksia maassa ja sen vaikutuksia muodonmuutosominaisuuksiin erityyppisissä maamateriaaleissa. Tavoitteena oli mittausaineistoon perustuen tutkia keväällä routanousun lähtötason alapuolelle syntyvän painuman syitä. Routalinssien sulettua routanousu tasaantuu, mutta tämän lisäksi käytännöllisesti katsoen routimattomissakin kohteissa pölkkyjen on todettu painuvan muutamia millimetrejä.
Mittausdatasta määritettiin syksyn ja kesän aikaiset raidesepelin kulumisnopeudet sekä talvenaikainen teoreettinen kulumisnopeus perustuen oletukseen, että kaikki painuma olisi hienontuneen sepelin tiivistymistä keväällä sulamisen jälkeen. Paras kulumisnopeuden riippuvuus bruttoliikennekuormituksesta havaittiin kesän ja syksyn kulumisnopeuksien keskiarvolla. Tämän perusteella pääteltiin keväällä tapahtuvien painumien johtuvan jostain muustakin tekijästä kuin sepelin hienonemisesta. Sulamispainumille ei ollut osoitettavissa yksiselitteistä riippuvuutta tietystä jäätymis-sulamissyklin aikaisesta muutoksesta kuten routimisen määrästä, roudan tunkeutumissyvyydestä tai rakenteen sulamisnopeudesta.
Routimattomissa kohteissa suurin osa sulamispainumasta tapahtui tukikerroksen sulamisen aikana. Näissä kohteissa voitiin päätellä sepelin talviaikaisen kulumisen aiheuttavan painumista keväällä tukikerroksen sulamisen yhteydessä. Sepelin koko vuoden kulumisnopeuden riippuvuus liikennekuormituksesta jäi kaikilla kohteilla jonkin verran sulan ajan riippuvuutta huonommaksi, minkä perusteella pääteltiin sulamispainumien johtuvan osassa kohteista myös jäätymis-sulamissyklin aiheuttamista muutoksista. Rakennemateriaalit olivat pääosin kelvollisia nykyisten rakeisuusohjealueiden näkökulmasta. Näin ollen ainoaksi sulamisen jälkeen syntyviä pysyviä muodonmuutoksia selittäväksi tekijäksi jäi kosteustilan muutoksen aiheuttama jäykkyyden aleneminen. Tämän vahvistaminen vaatisi kuitenkin kenttämittauksia tuekseen.