مهندسی سازه و ساخت

مهندسی سازه و ساخت

ارزیابی اثر خوردگی بر شکنندگی لرزه‌ای و خسارت تجمعی پل بتن‌آرمه با استفاده از شاخص پارک– انگ

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی عمران،دانشکده فنی و مهندسی،دانشگاه آزاد اسلامی قزوین،قزوین،ایران
10.22065/jsce.2026.596055.4104
چکیده
خوردگی آرماتورها می‌تواند پاسخ لرزه‌ای پل‌های بتن‌آرمه را در طول بهره‌برداری تغییر دهد. مطالعات پیشین عمدتاً یا اثر خوردگی را بر مقاومت، دریفت و شکنندگی بررسی کرده‌اند یا شاخص‌های خسارت تجمعی را برای پل‌های فاقد سناریوی خوردگی به کار برده‌اند. ازاین‌رو، کمتر به این موضوع پرداخته شده که پیشرفت خوردگی چگونه رابطه میان بیشینه تغییرشکل و آثار چرخه‌های غیرالاستیک را تغییر می‌دهد و آیا یک حد دریفت ثابت در سنین مختلف پل با سطح یکسانی از خسارت تجمعی همراه است یا خیر. برای پاسخ به این مسئله، مدل غیرخطی سه‌بعدی یک پل بتن‌آرمه در سه وضعیت بدون خوردگی و خوردگی متناظر با ۲۵ و ۵۰ سال در OpenSees ایجاد شد و تحت ۲۲ رکورد دور از گسل، تحلیل دینامیکی افزاینده انجام گرفت. بیشینه دریفت، شاخص تجمیع‌شده پارک–انگ و منحنی‌های شکنندگی استخراج و رابطه میان دو معیار به‌صورت توصیفی و رکوردبه‌رکورد ارزیابی شد. نتایج نشان داد، خوردگی منحنی‌های شکنندگی را به سمت شدت‌های کمتر منتقل کرد و میانه ظرفیت مدل ۵۰ ساله را، بسته به حالت خرابی، حدود 10 % تا 16 % کاهش داد. . برازش توانی رابطه دریفت–پارک–انگ در سه سناریو مقادیر برابر ۰/۹۳ تا ۰/۹۴ ایجاد کرد و نشان داد که اثر اصلی خوردگی به‌صورت جابه‌جایی رابطه میان این دو معیار ظاهر می‌شود. همچنین، مقادیر پارک–انگ متناظر با حدود ثابت دریفت در مدل ۵۰ ساله حدود 20% تا ۲۳% کمتر از مدل بدون خوردگی به دست آمد. این یافته‌ها نشان داد که یک حد دریفت ثابت در سنین مختلف پل، معرف سطح یکسانی از خسارت تجمعی نیست و ارتباط کمی میان دریفت و شاخص محاسبه‌شده پارک–انگ با تغییر وضعیت خوردگی ثابت باقی نمی‌ماند. بنابراین، ارزیابی عملکرد پل‌های خورده‌شده باید علاوه بر تغییر منحنی‌های شکنندگی، تغییر رابطه دریفت در برابر پارک–انگ را نیز متناسب با وضعیت خوردگی در نظر گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Assessment of Corrosion Effects on the Seismic Fragility and Cumulative Damage of a Reinforced Concrete Bridge Using the Park–Ang Damage Index

نویسندگان English

Mohammadreza Dehghanipisheh
Masoud Yakhchalian
Ahmad shokoohfar
Mehran Seyedrazaghi
Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Islamic Azad University, Qazvin Branch, Qazvin, Iran
چکیده English

Reinforcement corrosion can alter the seismic response of reinforced concrete bridges throughout their service life. Previous studies have either investigated the effects of corrosion on strength, drift, and seismic fragility or applied cumulative damage indices to bridges without considering corrosion scenarios. Consequently, limited attention has been given to how corrosion progression modifies the relationship between maximum deformation and the effects of inelastic loading cycles, and whether a fixed drift threshold corresponds to the same level of cumulative damage at different bridge ages. To address this issue, a three-dimensional nonlinear model of a reinforced concrete bridge was developed in OpenSees for three conditions: uncorroded, 25-year corrosion, and 50-year corrosion. Incremental dynamic analyses were conducted using 22 far-field ground-motion records. Maximum drift, aggregate Park–Ang damage index, and seismic fragility curves were obtained, and the relationship between the two response measures was evaluated descriptively and on a record-by-record basis. The results showed that corrosion shifted the fragility curves toward lower intensity levels and reduced the median capacity of the 50-year model approximately 10% to 16%, depending on the damage state. A power-law fit of the drift–Park–Ang relationship across the three scenarios yielded values ranging from 0.93 to 0.94, and indicated that corrosion shifted the level of the relationship between the two measures. Moreover, the Park–Ang values corresponding to fixed drift thresholds in the 50-year model were approximately 20% to 23% lower than those of the uncorroded model. These findings demonstrate that a fixed drift threshold does not represent the same level of cumulative damage at different bridge ages, and the quantitative relationship between drift and the calculated Park–Ang index does not remain constant as the corrosion condition changes. Therefore, performance assessment of corroded bridges should account not only for changes in seismic fragility curves but also for corrosion-dependent variations in the drift–Park–Ang relationship.

کلیدواژه‌ها English

reinforced concrete bridge
reinforcement corrosion
seismic fragility
incremental dynamic analysis
Park–Ang damage index
OpenSees

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 12 شهریور 1405

  • تاریخ دریافت 17 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 02 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 12 شهریور 1405