Nghiên cứu đề xuất giải pháp kết cấu tà vẹt composite sử dụng cho đường sắt Việt Nam nhằm phát triển bền vững

Diễn đàn khoa học 19/10/2021 14:59

Tà vẹt là một trong những bộ phận quan trọng của kiến trúc tầng trên đường sắt. Đường sắt Việt Nam hiện nay sử dụng nhiều loại tà vẹt: tà vẹt bê tông, tà vẹt sắt, tà vẹt gỗ. Trong đó, tà vẹt bê tông chiếm tỉ lệ 55,5%, tà vẹt sắt chiếm tỉ lệ 32,5%. Đối với tà vẹt bê tông hai khối có nhược điểm thanh thép nối hay bị rỉ, thanh thép nối có độ cứng chịu uốn nhỏ nên dễ bị uốn lên xuống làm sai lệch cự ly đường, diện tích áp xuống đá nhỏ. Tà vẹt bê tông dự ứng lực có nhược điểm khối lượng lớn, khó vận chuyển và lắp đặt. Đối với tà vẹt sắt có nhược điểm thời gian sử dụng ngắn, khả năng dẫn điện mạnh nên khó sử dụng trên đường điện khí hóa hoặc dùng tín hiệu tự động, lực kháng uốn kém và lực động lên ballast lớn, chèn đá dưới tà vẹt khó khăn. Tà vẹt gỗ thường dễ bị mục, tuổi thọ ngắn, dễ nứt dọc thớ.

Tác giả: ThS. TRẦN ANH DŨNG - Trường Đại học Giao thông vận tải; ThS. HOÀNG THANH HƯƠNG - Trường Cao đẳng Đường sắt; ThS. NGUYỄN THỊ THANH TÂM - Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải

Tà vẹt composite FFU trên cầu ở Áo

Từ thực trạng sử dụng và những nhược điểm của các tà vẹt hiện có cần nghiên cứu loại vật liệu mới cho tà vẹt là tà vẹt composite. Tà vẹt composite có độ bền cao, tuổi thọ cao, trọng lượng nhỏ, chống mài mòn tốt, chống cháy, dẫn nhiệt thấp, dẫn điện thấp, không từ tính, suy giảm âm thanh và rung động tốt, thiết kế linh hoạt cao, chi phí vòng đời thấp, chống thủy phân, mỡ và dầu, thân thiện với môi trường và hoàn toàn có thể tái chế, tái chế nguồn vật liệu thải loại. Bài báo trình bày về tà vẹt composite trên đường sắt nhằm đề xuất một dạng kết cấu phù hợp ở Việt Nam.

Ngay từ những năm đầu của sự phát triển đường sắt và những năm sau đó, tà vẹt gỗ là tiêu chuẩn thiết kế tà vẹt cho đường sắt trên toàn thế giới.

Đường sắt Việt Nam trong thời gian đầu cũng phụ thuộc rất nhiều vào việc sử dụng tà vẹt gỗ cho đường sắt. Khi nhu cầu phát sinh và do vấn đề môi trường nên dần dần bắt đầu giảm việc sử dụng tà vẹt gỗ. Sau đó, tà vẹt sắt và tà vẹt bê tông hai khối được phát triển. Cuối cùng, đường sắt Việt Nam sử dụng thêm tà vẹt bê tông dự ứng lực. Tà vẹt bê tông dự ứng lực được triển khai sản xuất và lắp đặt trên đường sắt Việt Nam từ năm 2005.

Tà vẹt composite đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và sử dụng. Đối với đường sắt Nhật Bản, từ năm 1978, Công ty Sekisui đã nghiên cứu phát triển tà vẹt composite FFU [1]. Tà vẹt FFU làm từ vật liệu composite với các sợi gia cố thủy tinh có tính chất vật liệu tương tự như gỗ tự nhiên. Đến năm 1980, Viện Nghiên cứu kỹ thuật đường sắt Nhật Bản đã lắp đặt thử nghiệm trên cây cầu bắc qua sông Menomonee và trong đường hầm Kanmon. Từ năm 2004, tà vẹt FFU đã được sử dụng trên một số cây cầu ở châu Âu cũng như ở các bộ ghi [2].

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây