ارزیابی رفتار دینامیکی انواع پل های کابلی ایستا در برابر نیروی زلزله

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران

2 استاد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، مازندران، ایران

چکیده

یکی از معیارهای پیشرفت بشر، توانایی ساخت سازه هایی عظیم تر و بلندتر می باشد. از یک طرف به دلیل رشد سریع در زمینه های فناوری کامپیوتر، کابل های فولادی با مقاومت بالا، تحلیل و ساخت پل های کابلی ایستا و از طرف دیگر به لحاظ ظاهر زیبا، جنبه های اقتصادی و آسان بودن ساخت، این نوع پل ها در نیم قرن اخیر از پر کاربردترین سازه ها برای پل های با دهانه متوسط تا بزرگ (از 200 متر تا 1000 متر) به شمار می آیند. وجود کابل های انعطاف‌پذیر در سازه اصلی پلهای کابلی باعث بروز رفتار متفاوت این سازه ها با سایر سازه ها می گردد. در این مقاله رفتار دینامیکی غیر خطی پل های کابلی ایستا و برخی عوامل موثر بر آن (نوع آرایش کابلها و نوع شکل پایلون) مورد توجه قرار گرفت. برای رسیدن به این منظور از نرم افزار CSI Bridge استفاده شده است. روش تحلیل غیر خطی تاریخچه زمانی به روش انتگرال گیری مستقیم مورد تحلیل قرار گرفت. به دلیل اهمیت مساله غیر خطی در رفتار سازه، در تحلیل های انجام شده رفتار غیر خطی هندسی سازه شامل اندرکنش نیروی محوری فشاری با لنگر خمشی و نیز اثر تغییر شکل های نسبتاً بزرگ در سازه منظور شده است. در بررسی رفتار دینامیکی، رفتار سازه تحت اثر مولفه های زمین لرزه با در نظر گرفتن انواع مختلف شکل پایلون با توجه به حالات آرایش کابل مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصله نشان می دهد در پلهای کابلی با آرایش کابل موازی با پایلون H شکل و برای پل کابلی با آرایش کابل بادبزنی و شعاعی با پایلون A شکل، عملکرد مطلوب و بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Dynamic Behaviour of Different Types of Cable-Stayed Bridges Due to Earthquake Loads

نویسندگان [English]

  • Alireza Mirza Goltabar Roshan 1
  • Javad Vaseghi Amiri 2
  • Oveis Delavarian Abbas Abadi 3
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
3 MSc student, Department of Civil Engineering, Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Construction of large-scale structures has been considered as one of the human's main achievements.  With their suitable view and high economical aspects, High-strength steel cables have been developed for analysis and erection of cable-stayed bridges in light of high speed development in computer technology. This type of bridges, while providing different behavior due to cable flexibility, has been recognized as one of the most practical choices for mid to large span bridges. This paper studies the non-linear dynamic behavior of cable bridges and the effect of some parameters (such as cable arrangement and shape of pylon) on them. For this purpose, CSI Bridge software with the direct integration method of dynamic analysis has been used and the behavior of structure under different earthquake components has been analyzed for various conditions of cable arrangements and pylon shapes. Results indicate that the most suitable behavior would be for cable bridges with H-shape pylons arranged in series and also with A-shape pylons in radial arrangement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cable stayed bridge
  • Nonlinear dynamic analysis
  • Ground motion
  • pylon shapes

[1] Fleming JF.“Nonlinear static analysis of cable-stayed bridges”. Computers & Structures ; 1979, 10:621-635.

[2] Komatso, Sada. “Dynamic characteristic of cable stayed girder bridges”, Department of Civil Engineering. Japanm.1975.

[3] ZHANG Xin-jun, SUN Bing-na. “Aerodynamic stability of cable-stayed suspension hybrid bridges”.  Univ SCI. Vol.6, 2004, PP.869-874.

[4] Abdel-Gaffar, AlyS.Nazmy. “3-D Nonlinear seismic behavior of cable-stayed bridges”, Journal of structural Engineering, USA.Vol. 117, 1991, PP. 4343-4576.

[5] Nazmy-AlyS, Ahmed M, Abdel-Ghaffar. “Three-dimensional nonlinear static analysis of cable stayed bridges”. Computer and structures, USA: Vol. 34 n2, 1990, PP. 257-271.

[6] N.Hajdin, G.T.Michaltsos, T.G.Konstantakopoulos. “About equivalent modulus of elasticity of cable-stayed bridge”, Architecture and Civil Engineering. Vol. 1, No 5, 1998 , PP. 569 –575.

[7] Raid Karoumi. “Modeling of cable-stayed bridges for analysis of traffic induced vibration”, Department of Structural Engineering Royal Institute of Technology SE-100 44 Stockholm, 2000.

[8] D.W.Chen, F.T.K.Au, L.G. Tham, and P.K.K.Lee, “Determination of initial cable forces in prestressed concrete cable-stayed bridges for given design deck profiles using the force equilibrium method”, Computers and Structures, vol. 74, no. 1, 2000, pp. 1–9.

[9] N.D.Shah and Dr.J.A.Desai, “Nonlinear aerostatic analysis of cable-stayed bridge considering IRC vehicular loading”, proceeding of the 5th national conference on wind E NGINEERING svnit. 2009.

[10] Said M.Allam, TK Datta, “seismic behavior of cable-stayed bridge under multi component random ground motion”, Engineering structures.1999.

[11] D.Bruno, F.Greoo, P.Lonetti, “Dynamic impact analysis of long span cable-stayed bridge under moving loads”, Engineering structures, 2008.

[12] Nazmy-AlyS, Ahmed M, Abdel-Ghaffar. “Effect of grand motion spatial variability on the response of cable-stayed bridges”. Earthquake engineering & struactural Dynamic,USA, 1992, PP. 1-20

[13] Thomas Blesson B. and S. P.Thakkar, “Parametric study of shapes of pylon for cable-stayed bridge”, Journal of Engineering and Technology, VOL.2, 2011, NO.1.

[14] Jayaraman HB, Knudson WC. “A curved element for the analysis of cable structures”. J Comput Struct; 14(3-4):325–333.1981.

]15[ آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله،استاندارد 2800 ،ویرایش 3، 1393

[16] Martins A.M.B, L.M.C Simoes, J.H.J.O Negrao. “Optimimization of cable forces on concrete cable-stayed bridges including geometrial nonlinearities”, Journal of computers and structures, 2015.