h، PAGEREF، سلامت، خرپایی، قطار، دینامیکی

طبیعی پل PAGEREF _Toc422642077 h 98شکل (4-21) اولین فرکانس طبیعی f1 نسبت به طول دهانه L پل‌های خرپایی فولاد PAGEREF _Toc422642078 h 99شکل (4-22) سرعت قطار در برابر حداکثر خیز وسط دهانه PAGEREF _Toc422642079 h 100شکل (4-23) موقعیت اعضای بحرانی در قاب اصلی خرپا PAGEREF _Toc422642080 h 101شکل (4-42) حداکثر تنش اعضای خرپا در برابر سرعت قطار PAGEREF _Toc422642081 h 102شکل (4-52) سرعت قطار در برابر حداکثر شتاب قائم وسط دهانه پل PAGEREF _Toc422642082 h 103شکل (4-26) نمای جانبی خرپای سالم PAGEREF _Toc422642083 h 104شکل (4-27) نمای جانبی خرپای با عضو بحرانی 1 PAGEREF _Toc422642084 h 105شکل (4-28) نمای جانبی خرپای با عضو بحرانی 2 PAGEREF _Toc422642085 h 106شکل (پ1-1) ابعاد خرپا PAGEREF _Toc422642086 h 116شکل (پ1-2) ابعاد خرپا PAGEREF _Toc422642087 h 116شکل (پ1-3) ابعاد خرپا PAGEREF _Toc422642088 h 116شکل (پ1-4) ابعاد خرپا PAGEREF _Toc422642089 h 116شکل (پ1-5) ابعاد مقاطع PAGEREF _Toc422642090 h 117شکل (پ1-6) ستون‌های غیر منشوری در پل PAGEREF _Toc422642091 h 118شکل شماره (پ1-7) مقطع ستونها PAGEREF _Toc422642092 h 119شکل شماره (پ1-8) پارامترهای سطح مقطع PAGEREF _Toc422642093 h 120شکل (پ1-9) نقشه آرماتورگذاری فونداسیون پل ورامین PAGEREF _Toc422642094 h 125

فهرست جداول
TOC f F h z t “بالانويس جدول” c جدول (3-1) سرعت‌های تشدید برای تیر ساده با طول دهانه‌های مختلف56] [ PAGEREF _Toc422642269 h 35جدول (3- 2) سختی دینامیکی B طبق معادله (3-11) و رگرسیون خطی PAGEREF _Toc422642270 h 42جدول (3-3) اولین فرکانس طبیعی پل‌های راه آهن، رگرسیون توانی PAGEREF _Toc422642271 h 43جدول (3-4) ضریب در رابطه اندرکنشی [8] PAGEREF _Toc422642272 h 50جدول (3-5) ضرایب اصلاح [7] PAGEREF _Toc422642273 h 53جدول (3-6) مقادیر مشخصه برای الگوهای بارگذاری و [9] PAGEREF _Toc422642274 h 55جدول (3-7) HSLM-A [9] PAGEREF _Toc422642275 h 61جدول (3-8) کاربرد HSLM-A و HSLM-B [9] PAGEREF _Toc422642276 h 62جدول (3-9) درصد میرایی سازه [9] PAGEREF _Toc422642277 h 63جدول (3-10) سطوح راحتی مسافر و حدود شتاب قائم [6] PAGEREF _Toc422642278 h 65جدول (4-1) مشخصات مصالح PAGEREF _Toc422642279 h 79جدول (4-2) : اطلاعات کامل ابعاد ترنست پردیس بر حسب mm [58] PAGEREF _Toc422642280 h 81جدول (4-3) محاسبات وزن هر چرخ بر حسب ton [58] PAGEREF _Toc422642281 h 82جدول (4-4) اطلاعات سیستم تعلیق بوژی زیمنس [58] PAGEREF _Toc422642282 h 82جدول (4-5) سرعت‌های پیشنهادی برای قطارهای سریعالسیر در تحلیل PAGEREF _Toc422642283 h 87جدول (4-6) زمان لازم برای عبور و تحلیل PAGEREF _Toc422642284 h 98جدول (4-7) مقادیر مجاز پارامترهای کنترل صلاحیت باربری پل PAGEREF _Toc422642285 h 100جدول (4-8) سرعت قطار در برابر حداکثر خیز وسط دهانه PAGEREF _Toc422642286 h 100جدول (4-9) نیروی داخلی اعضای بحرانی در هر سرعت PAGEREF _Toc422642287 h 101جدول (4-11) سرعت قطار در برابر حداکثر شتاب قائم وسط دهانه پل PAGEREF _Toc422642288 h 103جدول (4-12) مقادیر نیروهای داخلی موجود در عضو بحرانی 1 PAGEREF _Toc422642289 h 105جدول (4-13) مقادیر نیروهای موجود در عضو بحرانی 2 PAGEREF _Toc422642290 h 107جدول (4-14) تنش حداکثر عضو بحرانی پل با حذف عضو بحرانی مرحله قبل PAGEREF _Toc422642291 h 107جدول (پ1-1) سطح مقطع المان منشوری معادل PAGEREF _Toc422642292 h 122جدول (پ1-2) سختی پیچشی ستون منشوری معادل PAGEREF _Toc422642293 h 124

فصل اول: مقدمه
مقدمه
می‌توان گفت اولین راه حمل و نقل سریع بشر راه آهن بوده است که قدمت آن بیشتر از جادهها و اتومبیل میباشد. از تاریخ حرکت اولین قطار در نیمه اول قرن نوزدهم میلادی در انگلستان تا به امروز تغییرات بسیار زیادی چه در راهسازی و ابنیه راه و چه در قطارها ایجادشده است و میتوان این دوره را در دو دسته زمانی جای داد، دوره قطارهای با سرعت‌های پایین (حدود 70 تا 80 کیلومتر در ساعت) و دوره قطارهای سریع السیر (سرعت در حدود 200 تا 300 کیلومتر و بیشتر). این در حالی است که اغلب قطارهای جدید از پلهای قدیمی که برای قطارهای با سرعت پایین طراحی شده‌اند عبور میکنند. شکاف بین این دو دوره پتانسیل بالای مطالعاتی را برای محققین علاقمند به سلامت سنجی سازه‌ای پلهای راه آهن، فراهم نمود.
فاجعه ریزش پل I-35W روی رودخانه می سی سی پی واقع در ایالت مینسوتای آمریکا در سال 2007 که منجر به خسارات جانی و مالی زیادی شد و بعد از آن شکست یک عضو از پل خرپایی کیسوگوا اوهاشی در ژاپن در اثر یک حادثه نقطه عطف مهمی در شروع سری جدید تحقیقات وسیعتر دانشمندان در زمینه سلامت سنجی پل‌ها بود.
کنترل و بررسی سلامت پل‌ها، اعم از پلهای در حال اجرا و پلهای موجود در گسترهی علم مدیریت پل قرار میگیرد که از علوم جدید و البته مهمی میباشد که در کشورهای پیشرفته به دلیل وجود تعداد زیاد پلهای قدیمی و صرفه اقتصادی در تعمیر و بازسازی آن‌ها بجای ساخت سازههای جدید، به آن بسیار توجه میشود. سلامت سنجی سازهای پل زیر مجموعه مدیریت پل محسوب میشود. بررسی کفایت خدمت دهی پل در برابر بارگذاریهای جدید از جمله مواردی است که در مبحث سلامت سنجی سازه‌ای پل به آن پرداخته میشود. یکی دیگر از زیرمجموعههای علم سلامت سنجی پلها بررسی پلهای خرپایی و پایداری سازه بعد از شکست یک عضو آن میباشد. اغلب مطالعات انجام شده در این زمینه مربوط به پلهای خرپایی بزرگراهی است، اما در مطالعه حاضر به بررسی این موضوع در پلهای خرپایی راه آهن پرداخته شده است.
1-2- لزوم انجام تحقیقكشور ما با جمعيت بالاي خود نيازمند یک شبكه حمل و نقل ريلي ایمن و پر سرعت به منظور جابجايي مسافر است. راه‌اندازی قطار سريع السير پروژه‌ای عظیم و پر اهمیت بوده و به عنوان یکی از ایمن‌ترین و موثرترین سیستم های حمل و نقل محسوب میگردد. بنابراين پیش از شروع احداث و بهره‌برداری، لازم است تا کلیه بسترهای آن در کشور مهیا شود. درصد زیادی از پلهای شبکه ریلی ایران سنی بالغ بر 50 سال دارند که بر اساس آیین نامه و الگوهای بار گذشته طراحی شده‌اند. امروزه با توجه به راه اندازی قطارهای سریع‌السیر و پر رنگ شدن اثرات دینامیکی بار، محاسبه ظرفیت نهایی، سلامت سنجی، بازدید فنی و تعمیر پل‌ها اهمیت ویژه‌ای پیدا نموده است.
شناخت صحیح رفتار دینامیکی پل برای پیش‌بینی واقعی پاسخ سازه در برابر بارهای جدید، از جمله قطارهای سریعالسیر، ضروری است که باعث رسیدن به یک طراحی اقتصادی برای سازههای جدید یا شناسایی منطقی پلهای در حال سرویس و تعمیر میشود.
1-3- نوآوری و اهداف تحقیق در این تحقیق، هدف تعیین سرعت حدی مجاز قطارهای سریعالسیر برای عبور از پلهای خرپایی راه آهن میباشد. بدین منظور روش پیشنهادی روی یک پل واقعی مورد بررسی قرار گرفته است. در این روش سعی شده کلیه بندهای آئین نامه‌ایران در نظر گرفته شود و در صورت نیاز از آئین نامه اروپا استفاده شده است.
بعلاوه در این مطالعه به بررسی رفتار دینامیکی پل بعد از شکست عضو بحرانی پرداخته شده است. هدف بررسی کفایت باربری پل بعد از شکست در عضو یا اعضای بحرانی است.
با توجه به پیچیدگی سازه‌ای پلهای خرپایی، فرآیند شکست عضو بحرانی و حمل بار در هر پل، خود دارای الگویی جدید و متفاوت با سایر الگوهای سازه‌ای خرپا میباشد.
تا کنون تحقیقات انجام شده روی پلهای خرپایی در این زمینه مربوط به پلهای بزرگراهی و با اعمال بار استاتیکی بوده است. از جنبههای نوآوری مطالعه حاضر بررسی اثر بعد از شکست عضو روی سازه در پلهای خرپایی راه آهن و تحت بار دینامیکی قطار سریعالسیر میباشد. در مطالعه حاضر تحلیل سازه به صورت دینامیکی و تحت بارگذاری قطار واقعی انجام شده است.
1-4- فرضیات تحقیقتنها اثرات قائم بارگذاری ناشی از وسیله نقلیه در نظر گرفته میشود.
فرض می‌شود شکست در عضو یا اعضای بحرانی قبل از عبور قطار رخ داده است.
1-5- ساختار فصول تحقیقبا توجه به نیاز هر کار تحقیقاتی به دسترسی مناسب به منابع تحقیقاتی و مطالعاتی موجود، جستجوی گستردهای در جهت تهیه و جمع‌آوری منابع اطلاعاتی حاضر انجام گردید تا تحقیق به نحوی مطلوب انجام گیرد.
این پایان‌نامه در پنج فصل و به شرح ذیل تدوین شده است:
در فصل اول مقدمه و کلیاتی درباره روند تحقیق، بیان شده است.
در فصل دوم مفاهیم و تعاریف پایه مرتبط با موضوع تحقيق و مروري بر کارهاي انجام شده قبلي ارائه شده و به طور خلاصه توضیح داده شدهاند.
در فصل سوم معرفی روشها و کارهای گذشته با جزییات بیشتر، بررسی آیین نامههای رایج در این زمینه، انتخاب نرم افزار مناسب و توضیحاتی در مورد نرم افزار ABAQUS ارائه میشود.
در فصل چهارم روش پیشنهادی شامل پارامترهای کنترلی و تکنیکهای مدلسازی ارائه و به بررسی آن‌ها قالب مطالعه موردی پل خرپایی راه آهن ورامین پرداخته میشود. صحت سنجی نتایج نرم افزار نیز با مقایسه نتایج آن با یک آزمایش میدانی انجام میشود؛ و در آخر نتایج خروجیهای نرم افزار ارائه و تحلیل میگردد.
فصل پنجم در این فصل با توجه به خروجیهای نرم افزاری که در فصل چهارم ارائه شده نتیجهگیری میشود. در پایان پیشنهاد‌هایی برای تحقیقات و مطالعات آتی در این زمینه ارائه میگردد.

فصل دوم: مروري بر کارهاي انجام شده قبلي
در این فصل نخست پیشینه علمی موضوع مورد مطالعه با استفاده از منابع گردآوری شده بررسی شده است. مطالعات زیادی در زمینه سلامت سنجی و مسائل دینامیکی بارهای متحرک، برای پلهای مختلف و وسایل نقلیه گوناگون در شرایط مختلف وجود دارد که در ادامه به طور خلاصه به مهمترین آن‌ها اشاره میشود.
2-1- سلامت سنجی سازه‌ایعلم مدیریت پل از علوم جدید و البته مهمی میباشد که در کشورهای پیشرفته به دلیل وجود تعداد زیاد پلهای قدیمی و صرفه اقتصادی در تعمیر و بازسازی آن‌ها بجای ساخت سازههای جدید، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. سیستم مدیریت پل یا BMS ابزاری برای مدیریت پل در طول طراحی، ساخت و بهره‌برداری و نگهداری از پل است. سلامت سنجی سازهای پل زیرمجموعه مدیریت پل محسوب میشود. هدف از سلامت سنجی سازهای شناسایی خرابی، ارزیابی وضعیت موجود و تخمین عمر باقیمانده سازهها به منظور تصمیم‌گیری و ارائه راهکارهای مناسب در تعمیر و نگهداری آن برای حفظ ایمنی سازه است. بررسی کفایت خدمت دهی پل در برابر بارگذاریهای جدید از جمله مواردی است که در مبحث سلامت سنجی سازه‌ای پل به آن پرداخته میشود. هلموت ونزل کتابی با عنوان «سلامت سنجی پلها» ارائه کرد. او در این کتاب در ابتدا به معرفی علم مدیریت پل و سلامت سنجی سازهای که یکی از زیرشاخههای آن است، میپردازد. سپس روشها و تکنیکهای رتبه دهی و ارزیابی پل را مرور میکند. همچنین به بررسی روشهای کشف خرابی در پل میپردازد. سپس روش تخمین طول عمر باقیمانده سازه پل از طریق ارزیابی آن را معرفی میکند. در ادامه روشهای مختلف سلامت سنجی سازهای (SHM) را بیان میکند. او در این کتاب چندین مطالعه موردی در باب سلامت سنجی از سراسر دنیا که مربوط به پلهای معروف میباشد، با جزییات بیان میکند. [1]
شروان عطایی (1380) در یک مقاله مبانی روشهای شناسایی سازههای پل مورد بررسی قرار میدهد و نحوه معتبرسازی یک پل راه آهن واقعی (پل قوسی – بتنی اکبرآباد) را به عنوان مثال بررسی میکند. او از مدل معتبر سازی شده پل برای تعیین ظرفیت باربری حال حاضر، تشخیص معایب احتمالی و ارزیابی ایمنی آن در شرایط بهره‌برداری استفاده میکند که در این مقاله فقط ظرفیت باربری مجاز پل محاسبه شده است. در نهایت نتایج تحقیق او نشان داد که سیستم سازهای پل بتنی اکبرآباد دارای ظرفیت باربری بالایی بوده و سیستم باربری آن به عنوان یک سیستم قابل‌اعتماد شناخته میشود. [2]
شروان عطایی (1386) در پایان نامه خود به سلامت سنجی یک پل خرپایی واقعی راه آهن واقع در نکا میپردازد. او از طریق آزمایش میدانی و ثبت پاسخ سازه، مدلسازی اجزاء محدود خود را معتبرسازی میکند؛ و با استفاده از مدل معتبر شده به ارزیابی سازه تحت بارهای آیین نامهای میپردازد. آزمایش بارگذاری در سرعت‌های 5km/h و 20km/h و 45km/h انجام گردید. طبق نتایج ارائه شده از این آزمایشها، حداکثر خیز وسط دهانه پل در سرعت‌های مختلف تفاوت اندکی با یکدیگر داشتهاند اما روند تغییرات آن به این صورت بوده که با افزایش سرعت، کاهش خیز حداکثر داشته است.
او همچنین به بررسی نحوه شناسایی رفتار سازه با استفاده از سیگنالهای خروجی به دست آمده از سنسورهایی که بر روی پل راه آهن نصب شده بود، پرداخت. یکی از آزمایشهای مهم که اطلاعات ذی قیمتی از سازه در اختیار مهندسین قرار میدهد، آزمایش دینامیکی میباشد. در این آزمایش یک نیروی دینامیکی به سازه وارد میشود و با استفاده از سنسورها، پاسخ ارتعاشی سازه اندازه گیری میشود. مسئله مهم بعد از آزمایش، تفسیر سیگنالهای اندازهگیری است که مستلزم دانش فنی خاص خود است. او در این مقاله به بررسی عملکرد سنسورها، تفسیر زبان ارتعاشات به دست آمده از سنسورها و نحوه بکارگیری این اطلاعات میپردازد. [3]
دایگو سایدام (2011) در مقاله خود به این نتیجه میرسد که قابلیت سازه برای سالم ماندن در برابر یک حادثه بزرگ، بدون شکست آن، با گذشت زمان کاهش مییابد و وابسته به پروسه زوال و نابودی سازه میشود که آن نیز به عمر سازه وابسته میباشد. این مقاله یک چارچوب کلی برای پیشبینی زمان عمر آسیب‌پذیری، نامعینی و مقاومت مطلوب سازه ارائه کرده است. در واقع او عوامل مؤثر بر کاهش سطح خدمت دهی سازه با گذشت زمان را به صورت پارامتریک و بر اساس شاخصهای فرسایش و افزایش بار زنده، معرفی کرد. [4]
زوجین سانگ (2011) در مقاله خو

Author:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *