ارزیابی احتمالاتی آسیب پذیری لرزه ای پل های چند دهانه در شمال ایران

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 دانشجوی دکتری مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

3 کارشناس ارشد مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

چکیده

پل ها در خطوط ارتباطی از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. بدین خاطر باید پیش از وقوع زلزله در امر ارزیابی آسیب پذیری اقدامات لازم را مبذول داشت.‎ ‎منحنی های‎ ‎شکنندگی یک‎ ‎وسیله‎ ‎تصمیم ‏گیری‎‎ ‎برای‎ ‎ارزیابی‎خطر لرزه ای می باشد. هدف از این مطالعه، استفاده از ‎ ‎یک‎ ‎روش‎ ‎تحلیلی‎ ‎برای‎ ‎تولید‎ ‎منحنی های‎ ‎شکنندگی‎ ‎برای‎ ‎‎پل های‎ ‎جاده ای در استان ‏مازندران می باشد. از آن جا که این منحنی ‏ها برای برنامه ریزی های پیش و پس از زلزله استفاده می شود، به منظور ‏افزایش قابلیت اطمینان آن ها در این مطالعه سعی ‏شده از دقیق ترین روش های تحلیلی (آنالیز تاریخچه زمانی غیرخطی) ‏و معتبرترین فرضیات مدلسازی استفاده شود. ‏با‎ ‎توجه‎ ‎به‎ ‎ویژگی های‎ ‎خاص‎ ‎زلزله های‎ ‎دور از گسل‎ ‎در‎ ‎این‎ ‎تحقیق‎ ‎اثرات‎ ‎این‎ ‎گونه‎ ‎زلزله ها روی پل ها، بررسی ‎شده‎ ‎است. با‎ ‎توجه‎ ‎به‎ ‎هندسه‎ ‎پل‎ ‎ها برای‎ ‎آنالیز‎ ‎دقیق،‎ ‎پل های مورد مطالعه‎ ‎تحت‎ ‎اثر‎ ‎‏100 جفت رکورد‎ ‎زلزله ‏در‎ ‎جهت‎ ‎متعامد‎ ‎قرار‎ ‎گرفت و منحنی های شکنندگی آن ها ترسیم و مقایسه گردید‏. با نگاهی کلی به نتایج مشاهده می شود که تغییر قطر ستون های پل چه میزان بر منحنی های شکنندگی تأثیر می گذارند. یکی از ساده سازی های رایج در مدلسازی حذف اثر کوله و پی با گیردار کردن پی کوله و پای ستون در مدلسازی می باشد. می توان مشاهده کرد که با حذف این اثر و مقایسه آن با حالت گیردار نشده، ‏میانه شکنندگی افزایش یافته و در واقع احتمال آسیب پذیری کاهش می یابد. پس از انجام تحلیل تاریخچه زمانی مشاهده شد که با کاهش قطر ستون ها در جهت طولی و عرضی جابجایی نسبی ستون ها (دریفت) افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Probabilistic evaluation of seismic vulnerability of multi-span ‎bridges in north of Iran

نویسندگان [English]

  • Alireza Mirza Goltabar Roshan 1
  • Ali Naseri 2
  • Yaser Mahmoodi Pati 3
1 Associate Professor, Faculty of Civil Engineering, Noshirvani University of ‎Technology, Babol, Iran
2 PhD student in Civil Engineering, Faculty of Civil Engineering, Noshirvani University of ‎Technology, Babol, Iran
3 MSc of Structural Engineering, Faculty of Civil Engineering, Noshirvani University of ‎Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Bridges are known as the most susceptible components of any and transportation system. That is why before the earthquake in vulnerability assessment, to take the necessary actions. The ‎generation of vulnerability functions in the form of fragility curves is a common approach for assessing bridges ‎seismic vulnerability. The purpose of this study, Using an analytical method for the production of ‎fragility curves for a road bridge in Mazandaran Province. Since this curves used for planning before and after the ‎earthquake, and in order to increase the reliability of them, in this study we tried to use the most accurate analytical ‎methods (non-linear time history analysis) and most prestigious modeling assumptions. Due to the specific ‎characteristics of far fault earthquakes, effects of such earthquakes on bridges have been investigated using fragility ‎curves. Due to the geometry of the bridge for exact analysis, bridges was under 100 pairs of earthquake ‎records in orthogonal directions and fragility curves was drawn and then were compared. Observed that changing the diameter of the bridge piers affect how much on the. One of ‎the common simplifications used in modeling are: elimination of abutment and foundation and pile by fixing the ‎abutment and foundations in modeling. It can be seen that by eliminating this effect, increase the median values of ‎fragility and in fact to reduce probability of vulnerability in Charts. After time history analysis it was found that by ‎reducing the diameter of the piers, relative displacement (drift) in the longitudinal direction and in the transverse ‎direction increases.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Far-fault earthquake
  • Seismic damage assessment
  • Vulnerability of bridges
  • Fragility curve
  • ‎Nonlinear dynamic analysis

[1] DesRoches, R., Comerio, M., Eberhard, M., ‎Mooney, W., and Rix, G. J (2011) "‎‏Overview ‎of the‏ ‏‎‏‎1‎‏ ‏Haiti Earthquake‏ ‏‎"‎‏ ‏Earthquake ‎Spectra‏,‎‏‎27 (S1)‎‏‎‏, ‏S‎‏1‏‎‏-‏S21‎‏.

‏[2]‏ Anagnos, T ; Rojahn, C and Kiremidjian‏, ‏‏“‏A,S ,NCEER-ATC Joint Study on Fragility‏ ‏‎of Buildings‏”, ‏National Center for ‎Earthquake Engineering Research (NCEER‏‎) ‎‎1995.‎‏ ‏

‏[3]‏ ‏Mackie K. and Stojadinovic B.‎‏‎ (2001)‎‏ ‏‏"‏Probabilistic Seismic Demand Model for ‎California Bridges", Journal‏ ‏‎of Bridge ‎Engineering, Vol‏. ‏‎‏‎6(6)‎‏‎‏ ‏‎,pp‏.‏‎‏‎468-480.‎

‏[4]‏"‏Choi E., DesRoches R., Nielson B‏. ‏‎(2004)‎‏ ‏‎‏"‏Seismic fragility of typical bridges ‎in moderate seismic zones‏". ‏‎Engineering ‎Structures, Vol‏. ‏‎‏‎26‎‏‎‏, ‏pp‏. ‏‎‏‎187‎‏‎‏–‏‎‏‎199‎‏‎‏.‏‎‏ ‏

[5]Shinozuka, M‏. “‏Statistical Analysis Of ‎Bridge Fragility Curve ", proceeding of the ‎workshop on effective Systems for Bridge, ‎New York, NY.1998‎‏.‏

[6]Nielson, B. (2005). “Analytical Fragility ‎Curves for Highway Bridges in Moderate ‎Seismic Zones,” PhD thesis, Georgia Institute ‎of Technology.‎

[7]Padgett J.E. “Seismic vulnerability ‎assessment of retrofitted bridges using ‎probabilistic methods.” Ph.D. thesis, Georgia ‎Institute of Technology, Atlanta, 2007.‎

[8]Nielson B.G. and DesRoches R. “Analytical ‎seismic fragility curves for typical bridges in ‎the Central and Southeastern United States.” ‎Journal of Earthquake Spectra, 2007; 23(3), ‎‎615-633.‎

[9]Wang Q., ziyan, w., (2012). “Seismic ‎fragility analysis of haighway bridges ‎considering multi-dimensional performance ‎limit states.” Earthq Eng & Eng Vib (2012) ‎‎11: 185-193‎

[10]Tavares, D., Padgett, J., (2012). “Fragility ‎curves of typical as-built highway bridges in ‎eastern Canada”, Engineering Structures 40 ‎‎(2012) 107–118‎

[11]Mazzoni, S; McKenna, F; Scott, M H; ‎Fenves, G L‏; & ‏Jeremic B‏; “‏Opensees ‎Command Language Manual‏ ‏‎2007‎‏. ‏

[12]Mander J. B., Priestley M. J. N., Park R. ‎‎(1988)‎‏ "‏Observed Stress-Strain Behavior of ‎Confined Concrete‏", ‏‎Journal of Structural ‎Engineering, Vol‏. ‏‎‏‎114(8)‎‏, ‏pp‏. ‏‎‏‎1827‎‏‎‏–‏‎‏‎1849‎‏‎‏.‏‎‏". ‏

‏[13] حسین پهلوان، "‏‎ ‎ارزیابی آسیب پذیری احتمالاتی ‏‏. مقاوم سازی پل های بتن آرمه با نرم ‏افزار ‏OpenSEES‏ "، انتشارات آزاده، چاپ اول، ‏زمستان 1394. ‏

[14]http://opensees.berkeley.edu/wiki/index.php‎/Reinforcing_Steel_Material‎‏. ‏

‎[15]‎Aviram A., Mackie K. and Stojadinovic B. ‎‎(2008) "Guidelines for Nonlinear Analysis ‎of Bridge Structures in‏ ‏‎California", ‎Technical Report, Pacific Earthquake ‎Engineering Research Center, University of ‎‏ ‏California‏, ‏‎Berkeley‏.‏‎‏ ‏

[16]Shamsabadi, A‏., & ‏Yan, L. (2008). Closed-‎form force-displacement backbone curves ‎for bridge abutment-backfill systems. In ‎Geotechnical Earthquake Engineering and ‎Soil Dynamics IV pp. 1-10‎‏. ‏

[17]Megally, S. H., Silva, P. F‏., & ‏Seible, F. ‎‎(2002). SEISMIC RESPONSE OF ‎SACRIFICIAL SHEAR KEYS IN BRIDGE ‎ABUTMENTS (No. SSRP-2001/23‎‏)". ‏

[18]Ramanathan, K. N. (2012). Next generation ‎seismic fragility curves for California ‎bridges incorporating the evolution in ‎seismic design philosophy. PhD thesis, ‎Georgia Institute of Technology, Atlanta‏". ‏

[19]http://peer.berkeley.edu/ pacific earthquake ‎engineering research center‏". ‏". ‏

[20]FEMA P695 (2009). Quantification of ‎building seismic performance factors‏,” ‏Rep. ‎FEMA P695, Federal Emergency ‎Management Agency, Washington, D.C‏.". ‏

[21]Maleki S. Bisadi V‏ ‏‎. (2006) ‎‏‏‎‏"‏Orthogonal ‎Effects in Seismic Analysis of Skewed ‎Bridges", ASCE Journal of‏ ‏‎Bridge ‎Engineering, Vol‏. ‏‎‏‎11‎‏‎‏, ‏No‏. ‏‎‏‎1‎‏‎‏, ‏pp‏. ‏‎‏‎122‎‏‎‏- ‏‎‏‎130‎‏‎‏. ‏

[22]Shinozuka M., Feng Maria Q., Kim H. K., and ‎Kim S. H‏. ‏‎(2000) ‎‏‎‏ "‏Nonlinear Static ‎Procedure for Fragility Curve‏ ‏‎Development", ‎Journal of Engineering Mechanics, Vol‏. ‏‎‏‎126(12)‎‏, ‏pp‏. ‏‎‏‎1287‎‏‎‏–‏‎‏‎1296‎‏. ‏

[23]Abbasi, M., Zakeri, B‏., & ‏Amiri, G. G. ‎‎(2015). Probabilistic seismic assessment of ‎multiframe concrete box-girder ‎bridges ‎with ‎unequal-height piers. Journal of ‎Performance of Constructed Facilities, 30(2), ‎‎04015016‎‏. ‏

[24]Jeon, J. S., Shafieezadeh, A., Lee, D. H., ‎Choi, E‏., & ‏DesRoches, R. (2015). Damage ‎assessment of older highway bridges ‎subjected to three-dimensional ground ‎motions: characterization of shear‏–‏axial ‎force interaction on seismic fragilities. ‎Engineering Structures, 87, 47-57.‎

[25]Jeon, J. S., DesRoches, R., Kim, T‏., & ‏Choi, ‎E. (2016). Geometric parameters affecting ‎seismic fragilities of curved multi-frame ‎concrete box-girder bridges with integral ‎abutments. Engineering Structures, 122, 121-‎‎143‎‏.‏

[26]Siqueira, G. H., Sanda, A. S., Paultre, P‏., & ‏Padgett, J. E. (2014). Fragility curves for ‎isolated bridges in eastern Canada using ‎experimental results. Engineering Structures, ‎‎74, 311-324‎‏. ‏

[27]Ramanathan, K., DesRoches, R‏., & ‏Padgett, J. ‎E. (2012). A comparison of pre-and post-‎seismic design considerations in moderate ‎seismic zones through the fragility ‎assessment of multispan bridge classes. ‎Engineering Structures, 45, 559-573‎‏. ‏