شبیه‌سازی سه بعدی پل‌های قوسی بتنی غیرمسلح راه‌آهن جهت تخمین فرکانس‌های اصلی آنها براساس مشخصات هندسی و مکانیکی مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، پژوهشگاه شاخص پروژه

2 استاد گروه عمران، پردیس شهید عباسپور، دانشگاه شهید بهستی

3 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

پل‌های قوسی بنایی به تعداد زیادی در شبکه‌ راه‌آهن کشور موجود هستند که عمر بیشتر آنها بیش از هفتاد سال است. این پل‌ها نه تنها برای بارهای زلزله طراحی نشده‌اند، بلکه اخیراً نیز استفاده از قطارهای سریع‌السیر در شبکه راه‌آهن به مسئله مهمی تبدیل گشته است. برای این منظور محاسبه فرکانس‌های اصلی این سازه‌ها جهت تفسیر رفتار آنها در برابر زلزله‌ها و قطارهای سریع‌السیر یک امر ضروری به‌نظر می‌رسد. برای ارزیابی رفتار این پل‌ها به‌علت رفتار پیچیده آنها، نیاز به آزمایش‌های میدانی است. باتوجه به تعدد این پل‌ها در شبکه راه‌آهن امکان انجام آزمایش‌های میدانی بر روی همه آنها وجود ندارد، از اینرو جهت مطالعه رفتار این پل‌ها نیاز به شبیه‌سازی دقیق آنها می‌باشد. برای اینکه بتوان رفتار این پل‌ها را بهم مربوط کرد پارامترهای زیادی از جمله: تعداد دهانه، طول دهانه، مشخصات هندسی قوس و مشخصات مکانیکی مصالح وجود دارد. در مطالعه حاضر با استفاده از نتایج میدانی انجام گرفته شده بر روی پل‌های قوسی، از جهت تحلیل سه بعدی 64 مدل عددی به‌هنگام شده که دارای مشخصات هندسی و فیزیکی متفاوتی هستند، استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که تغییرشکل مودی اصلی این سازه‌ها در جهت طولی و عرضی آنها است. همچنین نتایج حاکی از آن است که فرکانس این پل‌ها کاملاً وابسته به طول دهانه آنها است، که در آن با افزایش طول دهانه و تعداد دهانه، فرکانس‌های اصلی این سازه‌ها کاهش می‌یایند. در انتها روابطی جهت محاسبه فرکانس‌ پل‌های قوسی ارائه گردیده و با سایر مراجع مقایسه شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Three dimensional simulation of plain concrete arch bridges for estimating fundamental frequencies using different geometrical and mechanical properties

نویسنده [English]

  • Mahdi Yazdani 3
چکیده [English]

There are many plain concrete arch bridges in Iran for more than seventy years. These bridges not only have not been designed for earthquake loading, but also high-speed trains would be used in railways of Iran. Therefore, calculation of fundamental frequencies of the bridges against earthquake and high-speed train vibrations is necessary for considering resonance effects. To evaluate complex behavior of these bridges, results of field tests are useful. Since it is not possible to perform field tests for all arch bridges, these structures should be simulated correctly by computers for structural assessment. Several parameters are employed to describe the bridges, such as number of spans, length of spans, geometrical and material properties. In this study, results of field tests are used and adapted for 64 three dimensional finite element models with various physical parameters. Computer simulations show modal deformations of bridges at longitudinal and transverse directions. Also, these results demonstrate that fundamental frequencies of bridges decrease after increasing span length and number of spans. Plus, some relations are proposed for calculation of fundamental frequencies of plain concrete arch bridge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Plain concrete arch bridge
  • three dimensional finite element modeling
  • modal analysis
  • fundamental frequencies