مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی عددی عملکرد ژاکت فولادی، ژاکت بتنی و ورق‌های FRP در بهسازی ستون‌های پل بتن مسلح تحت برخورد وسیله نقلیه

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی عمران، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران
10.22065/jsce.2026.572952.3911
چکیده
برخورد وسایل نقلیه با ستون پل‏های بتن مسلح یکی از اتفاقات محتمل است؛ لذا ایمن‏سازی پل‏های بتن مسلح در مقابل اثرات ناشی از برخورد وسایل نقلیه از اهمیت قابل‌توجهی برخوردار است. هدف اصلی این پژوهش ارزیابی عددی عملکرد روش‌های مختلف بهسازی، شامل ورق‌های FRP ، ژاکت بتنی و ژاکت فولادی، در کاهش آسیب ستون‌های پل بتن مسلح تحت برخورد وسیله نقلیه است. اهداف جزئی پژوهش عبارت‌اند از: بررسی اثر نوع ورق FRP شامل CFRP ، GFRP و AFRP ، ارزیابی عملکرد ژاکت بتنی، و بررسی تأثیر ژاکت فولادی بر پاسخ ستون پل تحت بارگذاری ضربه‌ای. در این پژوهش با ۸ مدل، به‌صورت پل بتن مسلح تقویت‌شده با ژاکت فولادی، ژاکت بتنی و ورق FRP در نرم‌افزار اجزاء محدود آباکوس با سرعت‌های مختلف مدل‏سازی صورت پذیرفت، سپس این مدل‏ها تحت بارگذاری به‌صورت برخورد وسیله نقلیه مورد ارزیابی قرار گرفتند. باتوجه‌به نتایج پژوهش حاضر، سرعت برخورد وسیله نقلیه عامل بسیار مؤثری بر میزان خرابی رخ‌داده در ستون پل‏ها است. با افزایش ضخامت ژاکت فولادی و بتنی و ورق CFRP ظرفیت برشی پل افزایش و تغییر شکل رخ‌داده در ستون کاهش می‏یابد همچنین برش حداکثر پل‏های تقویت‌شده با ژاکت فولادی به ضخامت‏های ۵، ۱۰ و ۱۵ میلی‏متر به ترتیب حدود ۲۷%، ۳۳% و ۳۸% بیشتر از پل تقویت نشده است. در پل تقویت نشده و پل‏های تقویت‌شده با ورق‏های AFRP و GFRP به تنش نهایی مصالح رسیده است؛ ولی میزان تنش میلگردها در پل تقویت‌شده با ورق CFRP کمتر از تنش نهایی مصالح میلگردها است. برش حداکثر بارگذاری پل تقویت‌شده با ژاکت بتنی نسبت به پل تقویت نشده حدود ۳۷ درصد بیشتر است. همچنین تغییر شکل پل تقویت‌شده با ژاکت بتنی حدود ۷۱ درصد کمتر از پل تقویت نشده است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Evaluation of Steel Jacketing, Concrete Jacketing, and FRP Wrapping for Strengthening Reinforced Concrete Bridge Columns Subjected to Vehicle Impact

نویسندگان English

Ebrahim Abbasi 1
Parham Memarzadeh 2
1 MSc., Department of Civil Engineering, Na.C., Islamic Azad University, Najafabad, Iran
2 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Na.C., Islamic Azad University, Najafabad, Iran
چکیده English

Vehicle collision with reinforced concrete (RC) bridge piers is a highly probable event; therefore, ensuring the safety of RC bridges against the effects of such impacts is of significant importance. The main objective of this study is the numerical assessment of various retrofitting techniques, including Fiber Reinforced Polymer (FRP) wraps, concrete jacketing, and steel jacketing, in mitigating damage to RC bridge piers under vehicle impact. The specific objectives of this research include investigating the effects of different FRP types (CFRP, GFRP, and AFRP), evaluating the performance of concrete jacketing, and examining the influence of steel jacketing on the pier’s response under impact loading. In this study, eight models—comprising RC piers retrofitted with steel jackets, concrete jackets, and FRP wraps—were developed in the Abaqus finite element software at various velocities and subjected to vehicle collision loading. Based on the results, the impact velocity of the vehicle is a highly critical factor in the extent of damage sustained by the bridge piers. Increasing the thickness of steel jackets, concrete jackets, and CFRP wraps enhances the shear capacity of the pier and reduces the resulting deformation. Furthermore, the maximum shear force in piers retrofitted with steel jackets of 5, 10, and 15 mm thickness was found to be approximately 27%, 33%, and 38% higher than that of the unretrofitted pier, respectively. In the unretrofitted pier and those strengthened with AFRP and GFRP wraps, the ultimate material stress was reached; however, in the pier retrofitted with CFRP wraps, the stress in the reinforcement bars remained below their ultimate limit. The maximum shear force of the pier retrofitted with a concrete jacket was approximately 37% higher than that of the unretrofitted pier. In comparison, the deformation of the concrete-jacketed pier was reduced by approximately 71% compared to the unretrofitted case.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced concrete bridge
Steel jacket
Concrete jacket
FRP sheet
Vehicle impact

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 21 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 16 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 12 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 21 تیر 1405