عوارض خرسانية

العارضة الخرسانية ( الإنجليزية البريطانية ) أو الرابطة الخرسانية ( الإنجليزية الأمريكية ) هي نوع من عوارض السكك الحديدية أو روابط السكك الحديدية المصنوعة من الخرسانة المسلحة بالفولاذ .

في عام 1877، اقترح جوزيف مونييه ، وهو بستاني فرنسي، استخدام الخرسانة المسلحة بالفولاذ لصنع عوارض السكك الحديدية. صمم مونييه عارضة وحصل على براءة اختراع لها، لكنها لم تنجح.

استُخدمت العوارض الخرسانية لأول مرة في خط ترام ألفورد وساتون عام 1884. وكان أول استخدام لها على خط سكة حديد رئيسي من قِبل شركة ريدينغ في أمريكا عام 1896، كما هو مسجل في وقائع جمعية السكك الحديدية الأوروبية (AREA) آنذاك. وتم تطوير التصاميم لاحقًا، واستخدمت خطوط السكك الحديدية في النمسا وإيطاليا العوارض الخرسانية لأول مرة مع مطلع القرن العشرين. وسرعان ما تبعتها خطوط سكك حديدية أوروبية أخرى.

قامت سكة حديد لينتون وبارنستابل (1898-1935) في شمال ديفون، والتي يبلغ عرضها 597 ملم ( 1  قدم و 11.5 بوصة   ) ، بتجربة استخدام عوارض خرسانية في عدة مواقع على طول الخط. ولأن هذه العوارض كانت تُصبّ وفقًا للعرض المطلوب، فقد كانت قليلة الفائدة خارج مناطق المحطات على هذا الخط شديد الانحناء، حيث كان تخفيف العرض مطلوبًا بشكل متكرر. كما كانت هذه العوارض مزعجة وتفتقر إلى مرونة العوارض الخشبية، مما أدى إلى طريق شديد الصلابة. ^{[ 1 ]} ويمكن الآن رؤية بعض هذه العوارض الخرسانية معروضة في محطة وودي باي. ^{[ 2 ]} 

لم يُحرز تقدم كبير حتى الحرب العالمية الثانية ، حين شحّت الأخشاب المستخدمة في صناعة العوارض الخشبية بسبب المنافسة من استخدامات أخرى، كالمناجم. ^{[ 3 ]} بعد إجراء أبحاث على خطوط السكك الحديدية الفرنسية والأوروبية الأخرى، طُوّرت العوارض الخرسانية مسبقة الإجهاد الحديثة. كما جرى تركيب مقاطع قضبان أثقل وقضبان ملحومة طويلة، مما استلزم استخدام عوارض ذات جودة أعلى. حفّزت هذه الظروف تطوير العوارض الخرسانية في فرنسا وألمانيا وبريطانيا، حيث أُتقنت هذه التقنية.

ازداد الاهتمام بعوارض السكك الحديدية الخرسانية بعد الحرب العالمية الثانية في أعقاب التطورات التي طرأت على تصميم وجودة وإنتاج الخرسانة مسبقة الإجهاد.

استُخدمت عوارض السكك الحديدية الخرسانية ذات الرأس المدبب منذ أربعينيات القرن العشرين على الأقل؛ إذ استخدمت شركة غريت ويسترن دعامة ذات فتحتين، مما وفّر الأخشاب النادرة التي كانت تُستخدم في زمن الحرب، بالإضافة إلى مسامير التثبيت الفولاذية. ^{[ 4 ]} وقد اعتمدت السكك الحديدية الحكومية هذا التصميم خلال الحرب العالمية الثانية، ولا سيما قبيل يوم الإنزال مباشرةً، عندما كانت الأخشاب شحيحة، وكانت هناك حاجة ماسة لتمديد أو استبدال مسارات السكك الحديدية. وهكذا، أُعيد بناء محطة غريفزند ويست ستريت عام 1944 لاستيعاب الزيادة الهائلة في حجم الشحن.

في عام 2021، تم استخدام عوارض مصنوعة من الخرسانة الكبريتية ، والتي تتطلب طاقة منخفضة ولا تحتاج إلى ماء في عملية التصنيع، في بلجيكا. ^{[ 5 ]}

يمكن أن تكون عوارض السكك الحديدية الخرسانية قطعة واحدة ذات أبعاد موحدة أو متغيرة. كما يمكن أن تتكون من كتلتين منفصلتين متصلتين بقضيب ربط فولاذي. خلال الحرب العالمية الثانية، أنتجت شركة السكك الحديدية الغربية العظمى عوارض من نوع "الوعاء" ذات الكراسي  - عبارة عن وحدتين خرسانيتين متصلتين بقضبان فولاذية  - لاستخدامها في الخطوط الجانبية وبعض المنعطفات، ولكن هذه العوارض أحادية الكتلة لم تكن مزودة برابط قياس في كل موضع، حيث كان يتم وضعه عادةً كل 3 أو 4 وحدات أو بالتتابع عند وصلات السكك الحديدية. وقد سُجل مثال على ذلك في خط جانبي عند تقاطع تاليلين الشرقي وفي خط روك الجانبي، تاليبونت-أون-أوسك، على خط سكة حديد بريكون وميرثير السابق في سبتمبر 1963. وحتى وقت قريب، كانت هناك أمثلة أخرى في تقاطع دوفي على ساحل كامبريان، وربما لا تزال موجودة في أماكن أخرى. ^{[ 6 ]}

في حالات استثنائية، يمكن صب الخرسانة على شكل لوحين طوليين منفصلين، كما هو الحال في ناميبيا . يتكون مسار الألواح من قاعدة خرسانية متصلة دون تقسيمها إلى عوارض منفصلة، ​​ويُستخدم هذا النوع غالبًا في الأنفاق. وقد أجرت شركة السكك الحديدية البريطانية تجارب على الألواح خلال أواخر الستينيات، حيث قامت بمدّ عدة أميال على طول خطوط السكك الحديدية الرئيسية شمال ديربي.

تفتقر العوارض الخرسانية إلى مرونة العوارض الخشبية، ولذلك عادةً ما تتعرض مسارات السكك الحديدية ذات العوارض الخرسانية لتآكل أسرع بكثير في طبقة الحصى عند تحميلها. ويصدق هذا بشكل خاص في المنحنيات والمفترقات والمحولات. وللحد من تآكل طبقة الحصى، وفي بعض الحالات لعزل الاهتزازات، تُركّب وسادات في قاعدة العارضة. تُصنع هذه الوسادات عادةً من رغوة البولي يوريثان ذات صلابة مُصممة خصيصًا لتلبية متطلبات مرونة المسار.

لتقليل تدهور طبقة الحصى، يمكن استخدام رغوة البولي يوريثان شبه البلاستيكية شديدة الصلابة، والتي تحاكي سلوك اللدونة للعوارض الخشبية؛ حيث تُضغط أحجار الحصى على سطح العارضة، مما يزيد من مساحة التلامس. عادةً ما يتراوح سمك هذه الوسادات بين 7 و 10 ملم . ولتحقيق عزل للاهتزازات أيضًا، يجب أن تكون الطبقة المرنة أكثر ليونة، وفي كثير من الحالات أكثر سمكًا. يمكن تحقيق عزل للاهتزازات يتراوح بين 5 و12 ديسيبل ، لكن النتائج تعتمد على عوامل عديدة، مثل حمل المحور، والسرعة، وصلابة التربة التحتية ، وسمك طبقة الحصى، وجودتها، وغيرها. لذلك، يصعب التنبؤ بالنتائج بدقة.     

على الرغم من أن العوارض الخرسانية أقل مرونة من العوارض الخشبية، فقد ثبت أنها لا تُسبب انبعاثات ضوضاء أعلى عند مرور القطارات فوقها. ووجدت دراسة أُجريت ضمن فعاليات مؤتمر يورونويز 2018 أن العوارض الخرسانية أقل  ضوضاءً بمعدل 2 ديسيبل (A) من العوارض الخشبية، إلا أنها تُسبب انبعاثات ضوضاء أعلى في نطاقي الترددات المنخفضة جدًا (16-60  هرتز) والمتوسطة (500-2000  هرتز) على المسارات المستقيمة. وعلى الرغم من أن العوارض الخشبية تُسبب انبعاثات ضوضاء أعلى بشكل عام في نطاق الترددات المسموعة على المسارات المنحنية، إلا أن الاستجابة الصوتية الحادة للعوارض الخرسانية على المسارات المستقيمة قد تُعطي انطباعًا شخصيًا بأنها أكثر ضوضاءً. ^{[ 7 ]}

أصدر الاتحاد الدولي للسكك الحديدية (UIC) معيارًا (رقم 710) للعوارض الخرسانية.

في دول أخرى، مثل ماليزيا وسنغافورة، تُستخدم معايير مختلفة، مثل المعايير الأسترالية AS 1085.14:2012 (مواد مسارات السكك الحديدية - عوارض خرسانية مسبقة الإجهاد)، أو EN 13230-4:2016 (تطبيقات السكك الحديدية - عوارض وأعمدة خرسانية للمسارات، الجزء 4: أعمدة مسبقة الإجهاد للمحولات والتقاطعات). كما تُستخدم نشرة UIC 713R كمرجع تكميلي نظرًا لأن الجزء 6 من EN 13230 لا يزال في مرحلة المسودة، أي EN 13230-6:2016.

تُصنع عوارض السكك الحديدية الخرسانية مقلوبة في قوالب، بطول عدة عوارض. تُوضع قواعد مشابك باندرول أو تجهيزات أخرى في القوالب. تُركّب قضبان التسليح الفولاذية مسبقة الإجهاد في هذه القوالب، ثم يُصبّ الخرسانة. يستغرق تصلب الخرسانة عدة أيام، وبعدها تُزال العوارض من القوالب وتُقطع إلى قطع فردية. يُطبع شعار الشركة المصنعة وتاريخ الصنع على قاع القالب.

تعتمد صناعة عوارض السكك الحديدية الخرسانية مسبقة الصب الحديثة بشكل متزايد على الاختبارات غير المدمرة لمراقبة قوة الخرسانة. فعلى سبيل المثال، يمكن لقياسات المقاومة الكهربائية تقدير تطور قوة الخرسانة في ظروف المصنع، مما يبسط عملية مراقبة الجودة ويقلل من الهدر ووقت العمل. ^{[ 11 ]}

أحيانًا، تُصنع العوارض الخشبية مع قنوات لتمديد أسلاك الدوائر الكهربائية ، أو تجهيزات إضافية لحواجز الحماية. يمكن صنع العوارض الخشبية باستخدام طريقة الخط الطويل أو طريقة الخط القصير؛ ولكل طريقة مزاياها وعيوبها. ^{[ 12 ]}

تقوم شركات عديدة بتصنيع عوارض السكك الحديدية حول العالم. تُنقل هذه العوارض إلى مواقع العمل في أكوام صغيرة، مع وجود قطع من الخشب تفصل بين طبقاتها. ثم تُفرش باستخدام الطرق اليدوية أو باستخدام آلات فرش العوارض المختلفة.

• مقصورة النوم
• مسار السلم – عوارض طولية
• مسار أنبوبي معياري
• ثقل التتبع

• الوسائط المتعلقة بعوارض السكك الحديدية الخرسانية على ويكيميديا ​​كومنز
• رابطة مصنعي عوارض الخرسانة
• اختبار أداء روابط السكك الحديدية الخرسانية الكاملة في ظل دورات التجميد والذوبان، تقرير المرحلة الأولى، إدارة السكك الحديدية الفيدرالية
• معرض