A railway line needs to pass over necessary civil structures such as pipes, bridges and culverts. Because these structures are made of stiff materials such as concrete and steel, changes in track stiffness exist at the transition zone between the railway embankment and stiff structures. As a consequence, the dynamic stresses at backfills and interaction forces between the train body and the track are amplified at the transition zones. The field observation shows a rapid track degradation rate at the transition zones where frequent maintenance work has to be conducted. It is therefore an important subject receiving massive attention from academia and industry. The role of culverts in the dynamic performance of transition zones is studied aiming to better guidelines on transition zone performance. Numerical studies are conducted with a Finite Element Method using a commercial program Plaxis, and a linear elastic material model is used for transient dynamic analysis. The validation study has been performed by comparing the numerical and observation data regarding rail vertical displacements and their frequency content. The parameter study has been performed on culvert depth, culvert size, culvert shape and culvert foundation. Two different transition zone configurations are considered for deep and shallow culverts.

En järnväg måste passera över styva konstruktioner som broar, kulvertar och rörledningar. Övergångszonen mellan järnvägsbank och någon av dessa styvare konstruktioner medför variationer i spårstyvhet då järnvägsbanken har lägre styvhet än dessa styva konstruktioner. Detta medför att dynamiska spänningarna i fyllnadsmaterialen i övergångszonerna ökar samt att dynamiska interaktionskrafter mellan tåg och spår ökar i övergångszonen. Observationer i fält visar att spårkonstruktioner i övergångszoner har en snabb nedbrytningsprocess med konsekvens att återkommande underhållsåtgärder måste utföras. För att förbättra riktlinjerna för övergångzonernas prestanda har betydelsen av kulvertarnas dynamiska prestanda i övergångszonerna studerats. Numeriska studier har genomförts med finita elementmetoden genom kommersiella programvaran Plaxis. Studien har gjorts med en linjär elastisk materialmodell för övergående dynamisk analys. Valideringsstudien har utförts genom att jämföra numeriska data och observationsdata avseende spårets vertikala förskjutningar och dess frekvensinnehåll. Konsekvensanalys har utförts på kulvertdjup, kulvertstorlek, kulvertform och kulvertfundament. Två olika övergångszonkonfigurationer har beaktats för djupa och grunda kulvertar.